五年內EV電機的技西安西瑪術制高點在哪里？

時間：2019-08-14 12:01

      電機汽車產業風起云涌，資本巨頭競相上臺，可謂是你未唱罷，我又登場。在各個維度上行業競爭已日臻白熱化。有互聯網企業和傳統企業間的模式競爭，有原生企業和外來企業之間的標準之爭，有下游企業和上游企業之間的成本權重之爭。而這些競爭中最核心的還是技術競爭力的比拼。在EV核心技術領域三電中，技術路線呈現百家爭鳴的形勢。

      EV電機的技術發展必然圍繞車輛需求展開的，有什么樣的車輛需求，就有什么樣的電機。從車輛角度，有五個核心需求：

      1、高功率密度： 高功率密度的電機電控即能實現輕量化，又能節省珍貴的安裝空間；

      2、低成本化：成本的競爭必然是各大車企的焦灼點，達到同樣的性能，能夠節省多少成本，就相當于帶來了多少利潤；

      3、高集成性：最好電機電控減速集成為一個產品，如此不僅能加強技術整合度，更能減少多頭推諉扯皮的現象；

      4、良好的NVH特性：低噪音、低振動、高平順度的產品更能獲得消費者的喜愛。

      5、更高的效率：更高的效率不但能帶來更高的續航里程，還能減少蓄電池用量和壽命，從而降低成本。

高功率密度舉例

      如何實現高功率密度，其實有兩條途徑,一條是走高速化，另外一條是走高轉矩密度。前者的代表是prius的永磁同步電機，后者的代表是盤式電機。

      以prius為例2015年推出的第四代永磁同步電機，轉速較第三代提高了3500rpm，相應的功率密度提高了10%。

低成本化的技術路線舉例

      永磁同步電機以高性能優勢而占得主導性優勢，但卻一直存在高成本的缺點。如何克服缺點，目前正在發展的是無稀土和輕稀土兩條技術路線。

      輕稀土技術有很多種，一種是少用永磁體，多用磁阻轉矩的路線。還有一種是采用低成本稀土材料。比如無Dy銣鐵硼技術，雖然無Dy的磁材，要么剩磁低，要么矯頑力低。但通過采用SPOKE等磁極結構設計，可以達到性能相當，成本明顯下降的效果。

      比輕稀土更進一步的是無稀土技術，比較典型的是鐵氧體助磁的同步磁阻電機和開關磁阻電機兩條技術路線。前者是目前各方比較看好的技術路線，已有產品在上車試驗。下圖是日本一所大學開發的電機產品，月牙形的磁極中塞的是鐵氧體材料。通過優化設計，可以獲得很高的磁阻轉矩，同時轉矩脈動控制在7%以內。這類產品的成本會比永磁同步下降20~30%。

高集成化產品舉例

      這里說的高集成化是電機、電控、減速器三位一體高度集成產品。通過集成可以提高系統功率密度，系統整合度，降低NVH等系統性故障的可能性，許多國內外企業都在投入研發 。

      值得一提是英國Equipmake公司的產品，通過高度集成，將持續功率75kw的電機做到電機重量14kg，驅動總成24.5kg以內。一旦產品化成功，將獲得無與倫比的競爭優勢。
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高效化技術路線舉例

      在新能源汽車領域，電機高效已經是默認選項。單從額定的指標來講，無論是電機和電控效率已經非常高了，可以優化的空間是有限性的。因此需要轉換思路，需要從指標高效思維切換成運行高效。所謂運行高效，就是指在車輛實際運行工況中綜合下來的平均效率高。這就關系到低速、高速、輕載、高載等綜合效率。

      在實際車輛行駛工況中，有高速有低速，有重載有輕載，無論怎么優化，很難做到全工作面高效的。雙電機驅動形式，就是配置了兩臺性能差異化的電機，一臺偏向高速輕載高效，一臺偏向低速重載高效。通過單電機運行和雙電機運行的組合搭配，可以實現等效電機的高效區域大幅度拓寬。Prius2017版的雙電機驅動系統就是該思路的代表。

優秀NVH性能技術路線舉例

      NVH問題一直是新能源電機開發的挑戰。 追求高效率，高功率密度和優秀的振動噪音特性在很多時候是相互制衡的，其中電機的轉矩脈動是關鍵。因此電機技術專家們開發出了很多細分技術來應對，總的來說有這么幾大類：

      第一類是精細化修形技術，在定子齒表面或者轉子表面開輔助槽、挖孔等。

      第二類是多層磁極設計，在轉子上設置雙層或者三層的磁鋼，通過優化氣隙磁密波形，獲得更低的轉矩脈動；

第三類是精細化斜極或斜槽，通過人字斜極、正弦斜極、zig-zag斜極獲得即能抑制轉矩脈動，又要防止定子發生扭轉共振的技術優勢。

      
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