【新能源电机】油封应用

日期: 2019-01-03
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永磁同步电机为何垄断市场

  [汽车之家 技术]  续航!续航!续航!目前在纯电动车的选购上,电池容量代表的续航能力已经成为了第一参考指标,甚至在很多消费者眼中,续航是去衡量一台电动车价格高低与产品好坏的唯一标准。但事实上,一辆电动车在技术评定和选购角度上,电池部分仅是参考的其中一环,还有另外两大核心模块也决定着产品最终的体验,那就是电机与电控。所以我们也打算用两期文章,来帮大家快速且直观的了解电机与电控到底决定着什么?它们两个与电池又有什么样的协作关系?同时它们在现阶段又为何难以被重视?

【新能源电机】油封应用

● 协作,是三电技术在新能源汽车上的关键

  新能源汽车发展至今,三电技术(电池、电机、电控)正在不断成为一家车企核心技术实力的证明,其中电池作为决定纯电动车续航的基础,其直白的技术指标更容易被大家所理解和重视。但电控与电机的技术含义则要相对复杂一些,可这两部分同样也是决定着车辆的品质以及协助电池组发挥出最大价值的关键。

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  就像发动机与变速箱的配合一样,在电池容量基础的背后,电控与电机能否达到最佳的协作状态,将对车辆的性能、电耗以及机械品质起到决定性的影响。简单来说,电机参数决定了一台纯电动汽车的动力水平和效率,而电控则是控制车辆动力输出和平衡电耗的总控制台,三电技术中的每个部分都有着不可忽视的价值,三者之间的协作能力才是决定产品高度的关键。

【新能源电机】油封应用

  相比电池技术的升级换代,电机与电控技术目前在市场中被重视的程度和成长速度就要缓慢很多,技术的复杂程度以及对于成本的权衡,都在让后者的发展速度不具备像电池那样急迫的刚性需求,而技术的同质化以及倾向于成本控制,成为了当前电机技术市场的现状。

● 永磁同步电机为何成为了垄断式技术?

  作为纯电动汽车极为重要的一环,电机技术目前被分成两大类:感应异步电机以及永磁同步电机。在市场应用上,后者目前已经占据了绝大部分的市场份额,即便之前坚持使用感应异步电机的特斯拉,在最新车型Model 3上也改为使用了永磁同步电机,所以我们先简单了解一下两类电机的技术优劣势,看看这种垄断式的技术现象是如何形成的。

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  感应电机又被叫做交流异步电机,通过名称也能够看出,转子与定子在这套技术下处于“不同步”的状态,转子在旋转上要比定子稍慢一些,也因为这样的“异步”效应而产生了转差,而转差在转子导体上产生了电流。也因为“异步”的原因,保持稳定的磁场转动和更高的电磁转换效率是该技术难点,但反之在成本控制上,感应异步电机可以使用更易获取的铝和铜,也让这套技术有了立足点。

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『感应异步电机爆炸图』

  而永磁同步电机从字面上也易理解,就是在转子中加入了永磁体来强化转子性能,并与定子在转速同步旋转的形态下形成电流,在转换效率和稳定性上要比感应电机更高,从而能够直观的帮助电池组提供更高的续航能力,这也是多数车企选用永磁电机的主要原因之一。但因为需要永磁体,其中最关键的是“钕”稀土材料在获取途径和采购价格上也更难控制。

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『永磁同步电机爆炸图』

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  在电机技术层面,相比于最大功率的输出,效率转换则更被车企所重视,所以为了实现更好的续航,永磁同步电机成为了当前被首选的电机技术。以特斯拉Model 3为例,由于底盘更小,所搭载的电池组也就更小,其希望通过提高电机效率来让车辆达到更好的续航表现。所以特斯拉没有坚持让Model 3使用Model S所搭载的感应异步电机,再改为使用永磁同步电机后,Model 3在续航方面并不弱于自家的其他车型(当然车型定位不同,车重也不同,续航也会受此方面影响),也间接说明了永磁同步电机在续航方面对于电池的帮助。

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  为了更好的满足续航,当然也是为了迎合消费者的需求,在技术选择上,即便感应电机的成本更低,车企也更愿意选择永磁电机来提供车辆的续航里程,就像燃油车为了满足低排放要求而陆续转向涡轮增压发动机一样,技术要向市场规则和需求低头,即便另外一条路仍然还有可开发的空间。


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成本控制,电机仍在让步






































● 技术有门路,但成本却挟持着发展

  为了成本控制和服务于续航,这两个重要原因在挟持电机技术的发展。博格华纳作为目前全球永磁同步电机系统的提供商之一,关于电机发展技术趋势方面也表示过:当前市场中感应异步电机虽然拥有明显的成本优势,但同样存在一些明显的弊端,比如体积大、重量高以及对不同车辆平台的兼容性不佳等问题,这也是为何很多中国新能源车企选择永磁同步电机的另外一个原因。

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  但在未来的应用趋势上,随着新能源市场的继续扩大,成本控制依然是对于制造商来说首要的考虑因素,所以感应异步电机也会因此会在接下来受到更多重视。根据新能源市场的增长速度来看,永磁材料的需求会让价格越来越高,性价比的缺失会让感应电机的成本优势进一步显现。根据之前的成功案例,特斯拉使用特殊设计的铜线和铜环来进行焊接,从而弥补了感应异步电机在高转速下的稳定性以及效率,也证明了未来感应电机技术的可开拓性。


  虽然技术有明确的发展思路,但在整个行业都追求高续航指标的当前,2018年新能源汽车市场几乎被永磁同步电机给承包了,在没有明显差异化的技术前提下,电机也从自身角度被弱化掉了关注度,毕竟对于消费者来说,反正用的都是永磁同步电机,也没什么可在深究的了。

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『新款江铃E200也更换为了永磁同步电机』

  正如前文所说,电机作为三电技术的核心之一,理论上在市场成长推进的过程中本应该做出更好的技术改进,比如更好的转换效率以及功率输出的优化。但事实上,近两年的时间里电机技术领域似乎是一个停滞的状态,多数车企都在依靠统一的供应商进行电机的采购,而拥有独立电机技术的企业并不多,技术同质化现象也由此进一步显现了出来。

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【新能源电机】油封应用

  中国当前纯电动汽车市场仍以微型和小型车为主,在十万元售价左右,车企既要拿出足够好看的“续航”数据还要控制成产成本,当所有的产品卖点都在向续航倾斜时,电机这一关键的硬件部分自然就因为“成本受限”问题而被忽视掉了。纯电动车从磷酸铁锂电池过渡到成本更高的三元锂电池上后,这一部分成本的增加,也在一定程度上让车企对电机技术的重视进一步弱化。

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  相比2017年,当前中国市场中在售的纯电动汽车的确在续航方面有了大幅度提升,但在其他参数指标上整体水平仍停滞不前。电机技术的发展在业内来看也有着明确的推进路线,无论是感应异步还是永磁同步电机,接下来会继续向小型化、高效率以及集成式的方向发展,但对于刚刚走出萌芽期的新能源汽车市场,究竟是技术照顾需求,还是需求跟随技术呢?如果始终受限于照顾续航以及入门车型的低成本考虑,电机技术的发展速度仍然不会太快。

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