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新疆时时彩注册【电动汽车百人会】中车株洲所

作者:admin 发布时间:2019-01-26 14:25

  尊崇的列位宾客,大师上午好!我演讲的标题问题就是组委会给我的标题问题,“下一代电机驱动的环节手艺”。

  在座的列位都是专家和同业,我们中车株洲所作为持久从而电机驱动系统研发的单元,我今天在这里跟大师分享一下对我们下一代电机驱动系统环节手艺的思虑和体味,不妥之处请攻讦斧正。

  电机驱动系统在整车傍边的感化我们都晓得,它的机能现实上决定了整车的机能,包罗驾乘机能、动力机能以及它的续驶里程等等,正由于此,所以电机驱动系统和电池、电控一路就形成了电动汽车“三纵三横”手艺系统之一的“三横”之一。我此刻通过这张图来跟大师分享一下,这个图不是最新的,目前我们产物的特征和下一代,快要3-5年当前电机驱动系统是什么样子。

  目前的批量产物仍是电机、电控和变速箱,根基上是采用这种分手器件,可是此刻集成化的产物也都出来了。从这种开关器件来说,次要是以硅基为主的RGBT半导体器件,稀土永磁电机。此刻我们看到这种趋向了,必定是朝着一体化的标的目的成长,现实上海电驱动株洲研究所都有一体化的产物推出。下一代的开关器件必定就是宽禁带半导体为主,由于它具有更高的开关频次、更高的耐电压和高温机能。驱动电机由于考虑到成本等等,必定是朝着低重稀土、少稀土或者无稀土永磁电机如许一个手艺标的目的成长。

  通过这些,可能未来下一代的产物会在体积、分量、成本,包罗它的损耗方面有一个大大的减小,也就是说我们下一代电驱动产物特征该当是以集成化、模块化、定制化、新材料和新工艺的使用达到整车对电机驱动系统高效、高功率密度、高靠得住和低成本这么一个要求。

  要使我们的电机驱动系统满足整车高效率、高机能、低成本、很好的驾乘机能这些要求,我们次要是该当在这些方面做一些工作。好比电机方面的NVH手艺、热办理、效率区间优化、高机能材料的使用。在节制器方面,器件、模块,包罗电磁兼容、功能平安、健康办理、下一代宽禁带半导体手艺等方面来进行攻关。

  下面我先从芯片起头讲有哪些手艺。目前下一代的IGBT开关器件手艺特征就是采用精细沟槽,手艺路线各有分歧,好比中车、英飞凌。可是总的来说,下一代的开关器件特征就是在开关损耗不添加的环境下,能够大大提高电流密度。下一代宽禁带半导体碳化硅芯片手艺,我们都晓得碳化硅的特点长短常较着的,可是如果真正达到可以或许开辟出来高靠得住、大电流的芯片,我们还有良多手艺需要处理,好比非均衡态碳化硅栅氧发展手艺、沟槽刻蚀工艺等等工艺手艺,只要通过这些我们才可以或许开辟出高靠得住、大电流的芯片。目前国内芯片的电流相对比力小,是50安培摆布,还要通过串联来利用。

  模块的封装手艺,在模块的封装手艺方面有像纳米银烧结、高温材料的使用、低集成电感模块的布局设想、模块内部芯片的均流设想等等手艺,通过这些攻关我们要达到使模块的热阻更低、靠得住性更高,充实阐扬出碳化硅器件的高温机能,避免过电压,满足高频使用的需求,提高靠得住性等等。模块封装手艺,双面焊接、双面水冷、高靠得住拆卸手艺,这些都是需要我们攻关的。总的目标是要达到等效热阻的降低,杂散电感比保守模块大要要降低10%摆布,还要达到高峰值电流的输出能力,高功率和温度下的轮回寿命这么一些个目标。

  IGBT智能驱脱手艺。能够通过Dic/dt负反馈闭环节制、通过开关过程的阶段解耦节制,来实现IGBT开关功耗降低、过电压功耗降低,而且在较高的电流下可以或许靠得住关断。同时要能够均衡高靠得住性、低电磁干扰与高效率之间的矛盾。

  多变流器集成手艺。出格是在商用车上,中车开辟的有八合一的产物,把DCDC所有的电源集成到一路去,带来的益处是功率密度高、毗连器少、靠得住性高、成本低、维护简单。可是带来的问题也是值得我们关心的,好比说多节制单位若何协同节制,电磁兼容和热办理若何分析考虑,这都是我们下面需要关心的问题。

  功能平安。有转矩平安、高压平安、温度的平安,以转距平安为例,功能平安就是当电子电器系统功能非常,发生不测的时候不至于对人和情况形成危险。要处理这个问题,此刻大师都要通过ISO26260,以转距平安为例,次要是以EGAS三层架构,转距平安算法、关断路独自检策略、信号无效性判断策略等等,才能无效做到这一点。

  电磁兼容手艺。若何使我们的系统可以或许在包管机能的前提下,它可以或许达到满足客户的要求。我们要做哪些工作?凹凸压耦合解耦手艺、电磁兼容仿真、滤波器的模块化设想,这些都是我们需要处理的问题。

  健康办理手艺。在健康办理方面,我们次要手艺方针就是要使这个产物变按时维护改为形态维护,使运转成本降低,我们做到毛病能够预判,降低现场的毛病率,做到这些我们中车在商用车上其实也做了良多工作,操纵大数据阐发,通过毛病预警系统、健康评估系统、靠得住性评估系统,颠末大数据阐发平台,通过中车自主研发的云智通平台,可以或许现场预判毛病,而且可以或许做到毛病的快速定位,如许的话可以或许包管产物的靠得住运转和降低现场的毛病率。

  电机设想。下一步我们对电机提出了更高功率密度、更高的效率、更低的成本如许一个要求。提高功率密度路子良多,此中好比说我们此刻采用高速电机,我们采用巨型导体,提高槽满率,高速环境下转子的强度怎样样阐发,包罗损耗,还有热量的集中怎样样散出去,采用油冷仍是采用定点冷却等等这些手艺都是需要我们进行处理的。

  电机材料手艺。提高电机功率密度和机能降低成本方面,材料的使用也长短常环节的,要降低电机的成本,此刻永磁材料占比仍是比力大的,下一步要开展低重稀土的利用这种永磁材料,重稀土的使用尽量削减。现实深我们在新能源汽车重点研发专项里面也有这个课题,有些单元正在做这个工作。别的就是耐电晕绝缘系统,新疆时时彩投注网站这一点也很主要,下一代若是采用碳化硅、宽禁带半导体器件之后,它的开关频次比此刻的开关频次要提高10倍、20倍摆布,它的Dic/dt也会加大。这对我们的系统是一个严峻的考验,也就是说间接影响到电机绝缘系统的寿命,所以耐电绝缘系统的开辟也是下一代的环节手艺。为了降低成本,我们能够用铁氧体部门代替钕铁硼永磁材料。

  电机效率区间优化。我们能够通过能耗随转速、转距的变化来分派对电机的损耗进行分派,设想长进行分派,以使电机的高效区能够跟车辆经常运转的工况相吻合,不是在额定电效率很高,在中速区或者低速区很低,这是不合适车辆的运转习惯。

  电驱动系统NVH问题。包罗我们要对电机自激励源进行建模,电机传送函数、电机NVH的系统阐发、电机跟系统集成当前NVH的阐发等等。

  轮毂电机设想。未来在一些特种车辆上它的用处仍是很有前景的。要做好一个轮毂电机此刻要处理的环节手艺也还不少,出格是跟整车连系的问题。好比说像本身的电磁、布局、热三者耦合当前的优化设想,电动轮怎样集成,冷却、润滑、冻密封等等,基于差速协同节制的电动轮与整车婚配手艺也是很环节的。

  三大件的集成。此刻的产物有的是二合一的,电机电控二合一,电机和减速箱的二合一,也有电机、电控、减速箱的三合一,这是我们的终极方针。做到集成化当前能够降低成本、减小体积,提高系统的效率和它的功率密度,噪声也会降低。这个还会带来一些问题,好比说整个成壳体的锻造设想、怎样样冷却和润滑,出格是此刻国内对减速箱设想和制造相对还有点弱,这方面仍是要加强的。以上我跟大师分享了从器件到整个系统的集成方面下一代产物的环节手艺。

  这个表格是国表里电控产物,单个节制器的产物(如图)。可能会有点挂一漏万,不必然很全面,我找了几个比力典型的。从功率体积密度和分量密度来看,我们跟国表里的不同不是太大的。下一代碳化硅节制器是一个最新的手艺,好比说此刻特斯拉采用的就是24只尺度单模块,内部节制器采用激光焊接、银烧结手艺。电装采用双面冷却,比Si产物收效80%。下面这个图是我们国内研发的,右边是电工所开辟的样机,峰值功率85KW,37kW/L的的功率密度。左边是我们中车的样机,顿时封装了,峰值功率135KW,30KW/L的功率密度。这是电机的对比,这些比拟来说,国表里产物相差不是很大,国内、国外电机电控程度手艺根基上是相当的。

  驱动总成的产物。右边两个是国外的两种产物,都是三合一的,左边两个是我们国内的三合一产物。我们能够看出来电机驱动系同一体化是将来的成长趋向,作为我们国内研发觉状来说,电机、电控跟国外该当说不同不是太大,可是在变速箱、器件财产化历程方面我们都还要加把劲。

  中车株洲所电机驱动系统产物。我们是从2001年起头进入这个行业,上、中、下流的财产链仍是比力完整的,客岁我们所里电动汽车这一块的发卖收入曾经跨越百亿,从上游来说,我们有IGBT传感器、减振和轻量化材料。中游有节制器、电机、节制总成、动力总成、传动总成、储能总成。下流有商用车的开辟和使用。

  典型产物。IGBT产物此刻的产物是采用第六代沟槽栅芯片,对标国外最先辈的手艺目标。新能源汽车驱动系统接口规格都是分歧的,汽车级的尺度。此刻曾经建成年产50万只IGBT模块产物出产线,下面是产物的图片(如图),有750V,有1200V的。

  IGBT的驱动产物也是我们的特点,操纵我们本人研发的模块,发射极寄生杂散电感Le的感应电压,实现dic/dt负反馈闭环节制,很好地阐扬了模块用于驱动的集成劣势,它带来的益处是开通损耗比保守降低了33%,关断损耗降低了45%,这个也是一个很是不错的工具。这是IGBT集成的组件产物。这是基于适才讲的双面冷却的IGBT模块产物,成立起高密度节制器系统产物线。这是几个典型产物。

  从系统产物来说,电驱动产物产物系列是笼盖了从55KW-150KW,满足乘用车、商用车的动力平台的需求。此刻产物累计发卖对外的产物,除了我们自用的有10万余套,此中采用我们自主的IGBT的系统有一万多套,此刻跟几个大的主车企,像一汽、春风、长安等订单产物也有两百多万台。下面是我们的典型产物(如图)。

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