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                                  中国企业-这说:明中国高密度驱动电机和商用车电机已经达到国际先进水平

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                                  精進電動三合一電驅動總成中國驅動電機產量佔全球總產量的一半以上。有統計數據顯示,中國主要驅動電機企業的電機產能已超過300萬台(套)。在貢俊看來,中國已經是名副其實的驅動電機生產大國。

                                  2019年6月26日,國家863計劃節能與新能源汽車重大項目總體組電機責任專家貢俊,在「2019南京創新周新能源汽車產業地標峰會」上,對中國電驅動產業發展情況進行了介紹。

                                  輪轂電機此外,48V BSG集成一體化總成因具有較高的性價比,受到國外多個動力總成集成商的關注,如大陸、博世、法雷奧、馬瑞利、韓國LG等已經推出了48V BSG樣機。《電驅動發展報告》顯示,大陸、博世、法雷奧已經具備48V系統集成能力(BSG+電池+DC/DC),已經實現裝車測試和小批量試製,燃油效率提升幅度高達12%—15%。

                                  國際上老牌系統總成廠商的集成能力非常強,優勢明顯。「以大陸、麥格納、吉凱恩、西門子等企業為代表的電驅動系統集成商推出了電驅動一體化總成產品,包括電力電子與驅動電機級減速器總成,逐步成為乘用車驅動系統主要應用類型。」貢俊說道。

                                  國家863計劃節能與新能源汽車重大項目總體組電機責任專家貢俊

                                  首先,行業對國產電力電子器件缺乏認同。貢俊認為,全球高功率半導體仍然被國外企業佔據。由於新能源汽車中IGBT等大功率電力電子器件,一般預期壽命在20年以上,功率循環上萬次甚至百萬次以上,且需要在不同的環境和氣候下工作,因此,其對性能和可靠性要求都非常嚴格,國內大部分企業都採用進口產品。有數據顯示,中國市場需求的新能源汽車IGBT電子產品大約90%都需要進口,主要來源地為歐美及日本。

                                  那麼,目前中國電驅系統的發展處於什麼階段?發展的趨勢和難題又有哪些?

                                  電機控制器方面,上海電驅動、上海大郡、中車時代等紛紛推出自己開發的車用IGBT芯片、雙面冷卻IGBT模塊封裝和高功率密度電機控制器,這也說明中國高密度電機控制器的水平正在迅速趕超國際先進水平。例如,上海大郡聯合上海道之研發出採用雙面水冷結構、輸入功率達到260kW,電機控制器功率密度達到23.5W/L的雙電機控制器。該產品與博世的雙電機控制器相比,功率密度指標相當。

                                  不過,很多企業也試圖擺脫電機對稀土的依賴。以豐田、通用為代表的的國外企業開始研究採用混合磁體(含鐵氧體等)部分替代釹鐵硼材料的可能性,並研發出樣機進行驗證;低含量重稀土永磁材料已經在本田雅閣等新能源汽車上實現批量應用。

                                  SiC功率器件目前,SiC器件所面臨的挑戰是成本太高:材料製備成本高;大批量製造工藝不成熟,導致成品率較低。預計2—3年後,SiC MOSFET器件的製造工藝將趨於成熟,SiC器件應用也將趨於優化。

                                  麥格納電驅動橋系統3輪轂電機、48V也是熱點電驅動產業發展過程中的一些熱點方向也值得關注,例如輪轂電機和48V系統。

                                  但輪轂電機目前存在集成優化設計難度大、功率密度性能要求高等問題,在商用車和特種車上的應用已經開始起步,但在高速乘用車上應用仍然需要較長時間。

                                  其次,中國在SiC(碳化硅)材料及器件方面的技術研究起步晚,與國外先進水平差距較大。不過,國內很多科研院所已經開始研究,並取得一些進展。《電驅動發展報告》顯示,中國電子科技集團公司第55研究所、中車株洲所、比亞迪、北京泰科天潤等已經開展SiC功率器件的研究。泰科天潤已向市場提供1200V產品,中車時代電器以開發出1700 Si IGBT+SiC Diode 的混合模塊樣品。

                                  中國驅動電機產業發展呈現出多元化趨勢。目前以上海電驅動、精進電動、上海大郡、中車株洲所、聯合電子等獨立的電機供應商為代表,部分產品已經實現出口;以蘇州綠控、南京越博等商用車動力總成為代表的的企業,自主研發、生產電機和電控,主要為商用車配套;另有比亞迪、北汽新能源、長安、奇瑞、蔚來等整車發企業,通過自主建設、合資合作等途徑,研發、生產電驅動系統。

                                  1中國電機產業全部實現國產化貢俊認為,中國在驅動電機產業具備一定優勢。隨着國內新能源汽車產業的發展,中國電機產業也取得了長足進步。國內驅動電機產業鏈完善,自主電機始終佔據絕對份額。目前,僅有少數乘用車採用外資企業的電驅動系統,中國已經形成包括驅動電機、電機控制器、變速器、電驅動總成、主要關鍵材料和關鍵器件在內的完整產業鏈,並實現國產化。

                                  2中國整體電驅動水平與國際先進差距不大

                                  4高功率半導體對外依存度高碳化硅器件差距較大

                                  《電驅動發展報告》顯示,中國自主研發的驅動電機系列化產品功率範圍滿足250kW以下各類新能源汽車的需求。在關鍵技術指標方面,中國驅動電機的功率密度、效率與國際水平基本相當。

                                  在貢俊看來,中國電機生產成本居高不下。這主要是由於中國電機定製化的產品比較多,儘管一部分東西可以通用化、模塊化,但是產品外觀並不相同,這樣對於具有一定水準的工程師要求較高,這也提升了人力資源成本。

                                  當然,中國電驅動產業發展也存在一定短板。

                                  新能源汽車區別於傳統汽車最核心的技術在於「三電」,即電池、電機、電控。目前,由於續駛里程和安全等問題,產業將大部分關注點聚焦在電池產業。而對直接決定電動汽車爬坡、加速、最高速度等主要性能指標的電機電控等組成的電驅系統,則關注相對較少。

                                  據貢俊介紹,中國48V BSG總成水平基本與國外相當,在48V BSG、DC/DC變換器和48V動力電池等關鍵零部件領域已經形成產業化能力。但在集成能力方面,中國仍然需要聯合國內優勢資源進行開發。

                                  得益於豐富的稀土資源,中國成為驅動電機生產大國,且生產的驅動電機技術多項指標已經達到國際先進水平。但個別領域,例如電驅動系統集成能力,以及SiC器件研發、製造等領域,與國外先進水平仍存在較大差距。

                                  據中國汽車工業協會2018年統計數據,中國自主配套驅動電機、電機控制器和電驅動總成比例達95%以上。中國新能源汽車公告中電機和電機控制器生產企業超過200家,其中前20位的生產企業產品總量佔比達7成以上,市場集中度相對較高。尤其在商用車領域基本實現全部國產化配套。

                                  在貢俊看來,輪轂電機是新能源永磁同步驅動電機的重要發展方向,但距離大規模量產應用仍有很長的路要走。中國部分高校、科研院所、車企都加大了對輪轂電機的研發投入。國內採用輪轂電機的典型企業為比亞迪,其已經成功研發輪轂電機(輪邊電機)在客車上。

                                  貢俊認為,在中國新能源汽車產業鏈中,驅動電機的優勢比較明顯,這主要得益於中國稀土儲備量大。

                                  中國算不算是驅動電機強國呢?從性能指標來看中國電機並不差。目前,中國生產的電機技術多項指標已經達到國際先進水平。

                                  乘用車電驅動系統具體來看,中國驅動電機在功率密度、系統集成度、電機最高效和轉速、繞組製造工藝、冷卻散熱技術等方面持續進步,與國外先進水平並駕齊驅。據貢俊介紹,中國已經開發出功率密度達到4.5—4.6kW/kg的樣機和產品,最高轉速達到13000—16000rpm,並實現了電驅動一體化集成,電機冷卻方式涵蓋水冷和油冷等多種類型。具體企業方面,精進電動開發出轉矩密度達20.3Nm/kg的商用車直驅電機,北京佩特來應用扁導線技術開發了3500Nm外轉子直驅電機,這說明中國高密度驅動電機和商用車電機已經達到國際先進水平。

                                  同時,由中國汽車研究中心有限公司和電動汽車電驅動系統全產業鏈技術創新戰略聯盟主編的《中國新能源汽車電驅動產業發展報告(2019)》(以下簡稱《電驅動發展報告》)正式發佈,全面評估了中國電驅動的技術現狀和問題。

                                  對於上述問題,貢俊建議,第一,要發揮頂層設計優勢,加大研發,推進中國半導體產業化進程;第二,加快新技術研發和革新,持續提升中國電驅動產業競爭力;第三,要開展多種形式的全球領域的合資合作,輸出比較優勢產業,推動中國驅動電機產業的發展。

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