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汽车动力成本 、常用材料及技术要求、发展趋势

发布时间: 2020-10-06 20:16

  浙江龙芯电驱动科技有限公司总工程师曹红飞:电池价格逐年下降,但整车续航能力逐年提高,整车的重量越来越重且加速性能越来越好(对标特斯拉)。随着整车价格竞争愈演愈烈,动力总成功率越来越大,总成的成本比重和成本压力也越来越大。

  SMM9月18日讯:浙江龙芯电驱动科技有限公司总工程师曹红飞在2020(第二届)中国工博会新材料论坛-中国汽车新材料应用高峰论坛,暨中国(第八届)铝加工产业链供需交易峰会上就“汽车动力电机常用材料及其技术发展趋势”这一主题做了演讲,主要围绕汽车动力总成及电机成本压力分析、动力电机降本途径、动力电机常用材料及技术要求、电机核心材料及技术发展趋势这四个方面展开。

  电池价格逐年下降,但整车续航能力逐年提高,整车的重量越来越重且加速性能越来越好(对标特斯拉)。随着整车价格竞争愈演愈烈,动力总成功率越来越大,总成的成本比重和成本压力也越来越大。

  由于国外供应链优于国内,国内企业需要发挥电机低成本优势,才能确保国产电动系统有足够的市场竞争力。

  电机的主要材料都为金属,除结构件受加工费用有较大影响外,其余费用直接取决于原材料用量。 驱动电机的原材料成本随产量的提升成本基本不会变化。

  虽然铝材料便宜了一些,但铝制品受加工费影响大,因此铝制零部件价格波动较小。

  由于铜的材料成本占电机总成本的比例高,且加工费成本比例小,铜材价格上涨会直接推动电机成本上涨。

  电机用稀土价格波动大,轻稀土总体价格略又回落,但重稀土价格上扬,导致电机磁钢价格基本不变。

  硅钢片消耗量最大,且利用率低于45%,硅钢片制作成的铁芯重量占整机重量超过50%,因此硅钢的物流成本最高。

  铝消耗量较大,占整个电机重量的30%以上,且铝结构件多为紧密加工 因此铝的物流成本也很高。

  受到导磁材料饱和影响,一般硅钢片在磁密超过1.95T后,电机很难再提高磁负荷B,且大部分驱动电机在峰值扭矩运行时都处于饱和状态,因此,提高功率密度很大程度上取决于能否取得更高的电流密度.

  电机的损耗主要包括铜损和铁损,大部分电机的工作状况的主要发热损耗是铜损,电机的铜损和电机的电流密度基本是平方倍关系。因此提高电机的电流密度很容易导致电机过热,电机的过热能力受到绝缘材料限制,且绕组工作温度越高效率越低。

  改善冷却效果,既可以提高电枢的导电能力,又可降低电枢温度进一步减少电机的铜损,冷却设计是降低成本的最有效途径。

  减小热传递方向上的路径 L;增大换热面积 S;增加导热系数 λ ;此外增加导热途径(可能是在电机热设计中最有效的措施)。

  扁线绕组匹配等槽宽铁芯,使得电枢齿宽增加,避免了电枢铁芯过度饱和,不仅降低了铁损,还提高了电机磁阻扭矩效果。

  绕组有效截面积大、电枢槽内和绕组端部的空气填充少,导热和散热能力好。可以获得更大的功率和扭矩。

  使电枢具备更好的刚度,对电枢噪音具有抑制作用;可以取相对较小的槽口尺寸,有效降低齿槽力矩,进一步降低电机电磁噪音。

  绕组端部尺寸稳定,整形后不反弹,不需要绕组端部绑扎,节省了辅料成本;采用设备下线,下线速度比圆线绕组快速、简单。扁线电枢相比圆线电枢具备跟好的参数一致性,可以降低人工成本。

  通过精确设计电机参数,控制关键参数(包括发热参数、反电势、短路电流、磁钢去磁电流等)设计余量,并合理分配,达到控制磁钢使用量的目的。

  通过提高电机磁阻扭矩比例,用其他磁钢材料替代钕铁硼磁钢、采用新电枢工艺、冲片工艺、提高提高效率降低电机温升,减少贵稀土使用量。

  研究新型非永磁电机及控制理论。(例如开关磁阻电机、磁阻同步电机、新工艺异步电机),寻找并设计能够替代稀土电机的方案。

  目前,动力电机常用的材料主要是导线及绝缘材料、硅钢、磁钢、接线板座(bus-bar)。

  整车对电机性能的5大关注要素为:高功率密度、低噪音、高效率、低成本、少连累

  好的品牌必须依赖产品良好的确保可靠性,电机产品的制造技术和生产管理是确保产品竞争力的最关键因素。

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