各类新能源电机优劣对比分析

发布时间: 2024-01-02 10:19:23   作者: 交流减速电机

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  作为新能源汽车核心三电系统之一的“电机”就好比燃油车的发动机一样,是车辆核心部件,但似乎消费者没太大关注这方面。今天我们给大家聊聊这个核心部件!

  一辆新能源汽车占生产所带来的成本最高的部件是动力电池,约占到30%左右,而电机占到10%。目前国内不少厂商有生产和研发新能源汽车电机,在该领域,国产的技术是比较靠前,比造燃油车的发动机更有优势,而且少了很多技术壁垒的限制,所以国产电机的制造水准不比海外企业差。

  现阶段电机的分类,主要有直流、交流感应、永磁同步和开关磁阻四种,目前,永磁同步由于其较优的性能,是主流的电机类型。交流异步电机的价格适中,但性能稍差,在美国及中国有部分厂商使用。而开关磁阻电机的主要优点是其较低的价格,但同时也存在着杂音和震动的技术问题,如果这样一些问题能够解决的话,开关磁阻电机将具备很大的市场。现阶段适合新能源汽车的驱动电机主要有永磁同步、交流异步和开关磁阻三大类。因其不同特点, 各有应用场合。

  永磁同步电机体积小、质量轻,功率密度大,可靠性高,调速精度高,响应速度快;但上限功率较低,且成本比较高。由于永磁同步电机具有最高的功率密度,其工作效率最高可达97%,能够为车辆输出最大的动力及加速度,因此主要用在对能量体积比要求最高的新能源乘用车上。

  交流异步电机价格低、运行可靠;但其功率密度低、控制复杂、调速范围小是固有限制。价格上的优势使得其在新能源客车中使用的较广泛。开关磁阻电机价格低、电路简单可靠、调速范围宽;但震动、噪声大,控制管理系统复杂,且对直流电源会产生很大的脉冲电流,用于大型客车。

  新能源汽车驱动电机向着:小型轻量化;高效性;更出色的转矩特性;常规使用的寿命长,可靠性高;噪声低;价格低的目标发展。

  交流异步电机主要是以特斯拉为首的美国车企和部分欧洲企业使用。一方面,这与特斯拉最初的技术路径选择有关,根本原因是对于稀土资源匮乏,交流感应电机价格低,而偏大的体积对美式车并无挂碍;另一方面,美国高速路网发达,交流电机的高速区间效率性能上佳。

  特斯拉的早期车型多采用感应异步电机(Roadster等),2019款的海外特斯拉Model 3 在单电机版本上依然搭载了感应异步电机,在双电机版本上则搭载前驱永磁同步电机搭配后驱感应异步电机。2019款国产版的特斯拉Model 3 单电机版本则搭载的是永磁同步电机。现阶段,特斯拉Model 3、Model Y、Model S、Model X 等车型均在单电机版本上搭载永磁同步电机,在双电机版本上搭载永磁同步电机+感应异步电机。新款特斯拉Model S Plaid三电机版本搭载的全部是永磁同步电机。整体看来,特斯拉的驱动电机配置趋势是数量慢慢的变多,性能越来越强,永磁同步电机的渗透率越来越高。

  基于上文中已经详细分析过的永磁同步电机与感应异步电机的性能互补,特斯拉主要的性能版车型中都采用永磁同步电机与感应异步电机搭配的双电机解决方案。特斯拉新款Model S Plaid 版搭载了全部使用永磁同步电机的三电机解决方案,并落地了很多特斯拉在驱动电机上的前沿技术。

  包括中国、日本在内的其他几个国家新能源汽车电机最广泛使用的仍是永磁同步电机。适合本国路况是重要的因素,永磁同步电机在反复启停、加减速时仍能保持较高效率,对高速路网受限的工况是最佳选择。

  日本的丰田、本田、日产等汽车公司大多数都采用永磁同步电机驱动系统,如丰田公司的Prius,本田公司的CIVIC。因为在日本,供应永磁电机使用的稀土磁铁的公司比较多,同时汽车大多以中低速行驶,因此采用加减速时效率较高的永磁同步电动机较为适宜。日本在发展混合动力汽车方面居世界领头羊,其中以丰田普锐斯最为著名。

  我国稀土储量丰富,日本稀土永磁产业有配套基础也是主要的因素。目前,永磁同步电机在我们国家新能源汽车中的使用占比超过90%,而且电机工艺已经接近世界领先水平,因此预计永磁电机将在较长时间内占据中国新能源汽车的电机市场。

  从国内市场上热门车型来看,像比亚迪汉、Model 3/Y、理想one、小鹏P7、蔚来ES6、EC6、埃安Y、LX等等,绝大部分都是采用永磁同步电机。

  有些车型搭载的是前后双电机的,会采用永磁同步与交流异步搭配使用。例如比亚迪一直使用永磁同步电机,并且早在2015款的比亚迪唐新能源上就落地了双电机四驱结构,具有一定的前瞻性和先进性。在纯电平台方面,比亚迪最新的E平台3.0采用了前驱感应异步电机+后驱永磁同步电机的技术方案,二者互补,在日常行驶中以永磁同步电机为主,在加速工况下双电机最大输出。

  总的来说,永磁同步电机对比感应电机,它们各自都有着非常明显的优势。不过,目前纯电动车的续航能力势必是一项及其重要的指标,永磁同步电机的高效率能更好地提高续航能力。而且高耐热性、高磁性能钕铁硼永磁体的成功开发以及电力电子元件的逐步发展和改进,使稀土永磁同步电机的发展加强完善。但就现在的发展的新趋势看,永磁同步电机似乎前景更好。随着新能源汽车驱动技术的加快速度进行发展,许多新结构或新概念电机已经投入研究。其中新型永磁无刷电机是目前最有前景的电机之一,包括混合励磁型、轮毂型、双定子型、记忆型以及磁性齿轮复合型等。此外非晶电机也开始走进新能源汽车领域,作为新一代高性能电机,其自身的优越性必将对新能源汽车产业的发展起到巨大的推动作用。

  目前,国内新能源汽车电机行业大致上可以分为三类:车企、新能源汽车电机企业、传统电机生产厂。

  高工智能汽车研究院多个方面数据显示,2022年中国市场(不含进出口)新能源乘用车搭载驱动电机(包括单电机、双电机、三电机)616.16万台(上险量口径),同比增长81.65%;其中,双电机搭载交付新车92.20万辆,同比增长90.3%,市场占比17.62%,并仍在保持迅速增加态势。

  国内电机市场占有率前五,分别是比亚迪旗下的弗迪动力(28.26%)、特斯拉(12.87%)、方正(5.60%)、日本电产(5.27%)、汇川技术(5.15%)。

  行业专家预测到2025年,新能源汽车电机电控市场规模将突破3000亿元。从电机行业发展的新趋势,国内的新能源车企已重点布局自主研发方向,像北汽、蔚来、比亚迪、吉利都有自己旗下或投资的电机生产厂。也有不少车企选择与电机厂合资生产,像广汽、一汽、北汽与日本电产、大洋电机这些传统电机厂成立合资公司,为车企定制新能源汽车电机及动力系统,虽为合资,但车企是主导方,更具有话语权。

  无论是自主研发,还是合资生产,都会推动国内电机产业的发展和技术的提升。国内市场,比亚迪和特斯拉牢牢占据了第一和第二名,借助自身的技术优势与供应链资源,自主研发生产电机有助于成本的控制以及供应量。按目前新能源汽车产业的发展的新趋势,未来将会慢慢的多车企转向自己研发、生产电机,掌握新能源汽车“三电”核心技术(电池、电机、电控)。

  最近“动力电池伤金动钴”话题甚嚣尘上,让这个曾经灵光乍现的元素褪色颇多,更有甚者,明明是三个元素的“电影钴”却不配有姓名了,其罪罄竹难书,其名百般唾弃,不得不让人感慨所有命运的馈赠,其实都在暗中标好了价格。 钴元素出场自带价格原罪: 正极材料成本占据电芯成本的大部头,而钴元素在目前三元材料的组分中价格最高且波动最大。 目前已知的钴探明储量为690万吨,是稀缺资源。按照EV30模型(不一定准确)预计,现有的三元路线甚至存在一定的原料供应风险。 目前,国内的钴矿过于依赖非洲进口;在短期内,钴供应链的快速扩大面临着巨大挑战。 这里暂且不提现在不断成熟的电池回收处理工艺(湿法以及火法提钴),单就论这种

  的无钴化思考 /

  我国车用电机在全球资源条件下有着非常明显的比较优势,发展的潜在能力较大。从新能源汽车的产业链来看,受益端将大多分布在在核心零部件领域。国内车用驱动电机行业现状:电机业中的小行业、但制造门槛高,电机驱动系统还存在较多差距与不足,但国内政策扶持将加快产业步伐。 作为新能源汽车的核心部件(电池、电机、电控)之一,图1,驱动电机及其控制管理系统未来发展前途可观。 驱动电机系统简介 新能源汽车具有环保、节约、简单三大优势。在纯电动汽车上体现尤为明显:以电动机代替燃油机,由电机驱动而无需自动变速箱。相对于自动变速箱,电机结构相对比较简单、技术成熟、运行可靠。 传统的内燃机能高效产生转矩时的转速限制在一个窄的范围内,这就是为何传统内燃机汽车需要庞大而复杂的

  驱动系统详解 /

  动力电池 是新能源汽车核心部件之一,它的性能及安全性至关重要。那么如何低成本拿下动力电池的测试呢?     图1 随着新能源行业的加快速度进行发展,动力电池领域已成各大电池制造厂商必争之地。动力电池看似没有复杂的组成部件,但它的研发到应用过程中同样需要经过大量复杂且重复的测试工作,测试过程、方法又呈现多样性。 目前主要有三方(如图2)需要对动力电池来测试:电池企业、整车厂、认证机构。首先电池企业作为动力电池的OEM,必须从源头上通过测试保障电池安全,电池企业要充分掌握电池特性从而制定合适的应用策略。第二个是整车企业,整车的安全性及新能必然要涵盖动力电池,入厂及出厂前的测试还是十分必要的。第三是认证机构,认证机构的角色类似于市场

  9月11日,中国汽车 动力电池 产业创新联盟(简称“ 电池 联盟”)发布了2023年8月及1-8月国内动力电池装车量数据及排行榜TOP15。 多个方面数据显示,8月,我国动力电池装车量34.9GWh,同比增长25.7%,环比增长8.2%。其中三元电池装车量10.8GWh,占总装车量31.0%; 磷酸铁锂电池 装车量24.1GWh,占总装车量69.0%。 1-8月,我国动力电池累计装车量219.2GWh, 累计同比增长35.3%。其中三元电池累计装车量69.4GWh,占总装车量31.6%; 磷酸铁锂 电池累计装车量149.6GWh,占总装车量68.3%。 集中度方面,8月,我国 新能源汽车 市场共计33家动力电池公司实现装车配套

  装车量TOP15出炉 /

  新能源汽车市场需求爆发,带动动力电池行业进入高速增长期,而真正决定动力电池行业能否保持高景气度、新产品是不是能够满足市场新需求的,归根到底其实是靠技术驱动。 从动力电池产业看,驱动产业高质量发展的关键技术体现在,让电池单位体积内的包含的能量提高、充电效率提升、充放电次数增加、常规使用的寿命延长、安全保障提升等,助力电动汽车在续航能力、补能便利性等核心指标方面得到明显的提升。 在过去的2022年,头部动力电池企业无一不把技术升级和产品迭代作为提高装机量、扩大市场占有率之利器。 · 宁德时代麒麟电池揭开面纱,M3P电池“半遮面” 2022年6月,基于第三代CTP技术,宁德时代麒麟电池问世。麒麟电池系统集成度创当时新高,体积利用率突破7

  新技术锁定2023年“入场券” /

  在动力电池行业的赛道上,中国“选手”NCM523和NCM333在稳步奔跑,NCM622正奋力追赶,更具潜力的NCM811刚从起跑线起步,但势头很猛。 NCM333、NCM523、NCM622、NCM811是三元动力电池的几种细分类型。三元动力电池指的是正极材料为按特殊的比例调配的镍盐、钴盐、铝/锰盐的锂电池,即镍钴铝(NCA)或镍钴锰(NCM)。 由于镍钴铝电池的研制难度较大,其核心技术仍掌握在日本企业手中。镍钴铝材料的主要供应商业也以住友金属、日本化学产业株式会社和户田化学等日企为主。目前国内研制镍钴铝电池的企业相对较少。 更多企业使用的是镍钴锰材料。镍的作用在于提升材料的体积单位体积内的包含的能量,钴用于提高材料的循环和倍率性能,锰主要用于提

  在保证电池系统安全的设计过程中,除了电池单体特性、电池模组设计、电池包的结构和排气设计以外,就要数电池管理系统最有主控性。这里想做一个系列文章,分别介绍电池管理系统的基础、乘用车管理系统、电动大巴管理系统和电池管理系统的发展四个部分,这是第一篇。 从镍氢电池开始,电池由于其本身的特性,需要电池管理系统来管理,它也是新能源汽车整体架构中的要素之一。从整体看来,电池管理系统的最大的目的是测量电池状态、延长电池的常规使用的寿命。电池管理系统的常见功能模块根据初步划分,也可大致分为测量功能、状态计算功能、系统辅助功能和通信与诊断。 第一部分 测量功能 1)基本信息测量:电池电压,电流信号的监测,电池包温度的检测 电池管理系统有着最基本功

  2022年6月7日和2022年6月23日,惠州亿纬锂能股份有限公司(以下简称“公司”)分别召开第五届董事会第四十九次会议和2022年第三次临时股东大会审议通过了《关于拟签订 年产10GWh动力储能电池项目投资协议 的议案》,赞同公司与曲靖市人民政府(以下简称“曲靖市政府”)、曲靖经济技术开发区管理委员会(以下简称“曲靖经开区管委会”)就公司在曲靖经开区管委会区域内投资建设“年产10GWh动力储能电池项目”相关事宜签订《年产10GWh动力储能电池项目投资协议》。具体内容详见公司在创业板信息公开披露网站巨潮资讯网披露的相关公告。 受益于新能源汽车行业蒸蒸日上,结合公司动力储能电池项目真实的情况及未来经营发展规划,为争取更

  GBT 31485-2015 电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法.PDF

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