制約電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程的除了電池的能量儲(chǔ)存能力外,還包括電動(dòng)機(jī)的能量使用效率。電池儲(chǔ)存能量越多,電動(dòng)機(jī)在同功率下越節(jié)能,則電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程越長。所以電動(dòng)機(jī)測試的重要性是顯而易見的。
近年來,各大電動(dòng)車廠商都把更多研發(fā)精力放在電池的能量儲(chǔ)存方面提升電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程,在深圳,由于新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈業(yè)已形成,大量企業(yè)投入新能源車各項(xiàng)技術(shù)的研發(fā),形成新能源車產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)制造的“深圳軍團(tuán)”,因此在新能源車各部分的創(chuàng)新研發(fā)成果不斷出現(xiàn)。記者日前了解到,一家深圳廠商研發(fā)出更高效節(jié)能的電動(dòng)機(jī),而從實(shí)路測試來看,這款電動(dòng)機(jī)可大幅提升電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程50%以上。
日前,記者在位于惠州的試車場全程觀看了香港生產(chǎn)力促進(jìn)局對香港今盛科技有限公司(深圳市輝的實(shí)業(yè)有限公司)的電動(dòng)機(jī)實(shí)路測試。測試中,該公司董事長張輝明接受記者采訪,詳細(xì)介紹了全球當(dāng)下電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)使用方面的情況。
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
中日多采用永磁同步電機(jī)。
據(jù)介紹,目前電動(dòng)車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中大量應(yīng)用永磁同步電機(jī),日本和中國推出的眾多電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都采用這種電動(dòng)機(jī)。例如,豐田公司的普銳斯混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、日產(chǎn)汽車的Leaf純電動(dòng)汽車、三菱公司的兩款i—MiEV、奔馳的SmartEV電動(dòng)汽車、大眾的E—UP電動(dòng)汽車都是采用永磁同步電機(jī)。
而在中國,目前電動(dòng)轎車,如比亞迪、東風(fēng)、奇瑞、長安、一汽和上汽等汽車公司生產(chǎn)的純電動(dòng)或混合動(dòng)力轎車也多采用永磁同步電機(jī),而大巴車則多采用交流電機(jī)。此外,一些國產(chǎn)電動(dòng)車也有采用直流電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)等。
近年來,隨著深圳市新能源汽車的不斷增加,對節(jié)能電機(jī)的需求也不斷增加,永磁同步電機(jī)以其高功率密度特性和高扭矩密度特性符合電傳動(dòng)系統(tǒng)對于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求。因此,在新能源汽車領(lǐng)域,永磁同步電機(jī)研究已經(jīng)成為重要分支。
“日本和中國的汽車廠商多使用永磁同步電機(jī)與路況有關(guān)?!睆堓x明表示,在日本,供應(yīng)永磁電機(jī)使用的稀土磁鐵的公司比較多,同時(shí)汽車大多以中低速行駛,因此采用直驅(qū)模式和效率較高的永磁同步電動(dòng)機(jī)較為適宜。
而美國的電動(dòng)車則大多采用高速、高效的交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。張輝明說,這一現(xiàn)狀也主要與路況有關(guān),因?yàn)楦咚俟吩诿绹呀?jīng)具有一定的規(guī)模,除了大城市外,汽車一般均以一定的高速持續(xù)行駛,所以能夠?qū)崿F(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn),故在高速時(shí)效率較高的異步電機(jī)得到了廣泛應(yīng)用。而歐洲則多采用交流感應(yīng)電機(jī)。
續(xù)航能力
電機(jī)技術(shù)瓶頸逐步顯現(xiàn)。
而在全球新能源車電動(dòng)機(jī)的市場格局中,整車廠與專業(yè)電機(jī)廠商則分據(jù)電機(jī)市場。據(jù)介紹,目前全球主要存在兩類新能源電機(jī)供應(yīng)商:一類是具有整車或者零部件制造背景的企業(yè)進(jìn)入電機(jī)及電驅(qū)系統(tǒng)領(lǐng)域,這一類企業(yè)的優(yōu)勢是具有整車或零部件的制造經(jīng)驗(yàn),便于電驅(qū)系統(tǒng)與之相試驗(yàn)相結(jié)合,主要企業(yè)包括:海外整車廠自身的電機(jī)生產(chǎn)鏈,如本田、豐田均有自身的電機(jī)生產(chǎn)鏈;專業(yè)的電機(jī)公司或零部件廠商,例如福田電機(jī)(為Tesla供應(yīng)商)、日立、博世以及大陸集團(tuán);國內(nèi)具有整車背景企業(yè),如比亞迪、上汽集團(tuán)、一汽集團(tuán)、萬向集團(tuán)、東風(fēng)集團(tuán)和中國南車。另外一類是專業(yè)的電機(jī)電控企業(yè),如大洋電機(jī)、江特電機(jī)、上海電驅(qū)動(dòng)等。
而在這一供應(yīng)鏈中,比較有代表性的企業(yè)包括比亞迪、南車時(shí)代、上海電驅(qū)動(dòng)以及深圳大地和等。其中比亞迪生產(chǎn)乘用車使用自身電機(jī)生產(chǎn)鏈(永磁同步電機(jī)),上海電驅(qū)動(dòng)為未上市企業(yè),其技術(shù)水平與發(fā)展速度在電機(jī)行業(yè)中突出。
張輝明說,目前,中國電機(jī)零部件產(chǎn)品部分技術(shù)水平和質(zhì)量水平已經(jīng)接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平,但是仍有相當(dāng)部分電機(jī)零部件產(chǎn)品在精確度與疲勞壽命方面與國際先進(jìn)水平存在一定差距。國內(nèi)電機(jī)零部件行業(yè)的技術(shù)水平差距主要表現(xiàn)為產(chǎn)品精度偏低、關(guān)鍵材料依靠進(jìn)口、質(zhì)量控制能力不強(qiáng)、自主創(chuàng)新能力較弱等。其生產(chǎn)的大多是低效耗能的普通電機(jī)零部件,產(chǎn)品檔次比較低、技術(shù)含量不高。許多技術(shù)含量高的上游電機(jī)產(chǎn)品,仍處于依賴進(jìn)口的狀態(tài),導(dǎo)致相應(yīng)國內(nèi)零部件市場處于空白狀態(tài),特別是在“高速節(jié)能永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子”方面的研究應(yīng)用,國內(nèi)企業(yè)取得的專利多僅限于實(shí)用新型與外觀專利的授權(quán)。而國外方面對高速永磁電機(jī)的研究時(shí)間相對較早,技術(shù)相對成熟,并開始逐步向系列化和產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)。
而在電動(dòng)車越來越普及,消費(fèi)者對其的續(xù)航里程越來越看重時(shí),國內(nèi)電動(dòng)車廠商常用的永磁同步電機(jī)也暴露出一些技術(shù)瓶頸,這包括:一是電機(jī)工作時(shí)溫度上升,造成退磁的問題;二是退磁后由于滯磁帶來的效應(yīng)產(chǎn)生扭矩下降減半等反應(yīng);三是渦流造成的能量損耗問題。
而張輝明的研發(fā)團(tuán)隊(duì)則在6年投入幾千萬元研發(fā)后,成功利用轉(zhuǎn)子上的磁場排列方法,使電動(dòng)機(jī)中的定子產(chǎn)生的渦流損耗降到最低,從而使電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中熱量減少,更加節(jié)能,并取得了發(fā)明專利。
實(shí)路測試。
比市面電動(dòng)車提升續(xù)航里程50%。
據(jù)介紹,這種高速節(jié)能的永磁同步電機(jī)具有以下特點(diǎn):體積小重量輕,比同類電機(jī)輕1/4;效率高,電轉(zhuǎn)換動(dòng)力能達(dá)到96%以上;扭矩大,對比目前市場較好電機(jī),同等功率前提下加大30%;可實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn)速;節(jié)能,比同等功率電機(jī)節(jié)能30%;成本低,是同類產(chǎn)品流通市場價(jià)格的2/3。
據(jù)香港生產(chǎn)力促進(jìn)局日前對今盛科技公司研發(fā)的電動(dòng)機(jī)的實(shí)路測試顯示,在圈道測試中,測試電動(dòng)車A以60公里/小時(shí)速度行駛時(shí),每百公里耗電為14.6千瓦時(shí),其用52%的電量行駛了366公里,相當(dāng)于續(xù)航里程可超過600公里。而在高速公路路面測試中,測試電動(dòng)車A和測試電動(dòng)車B都以55—65公里/小時(shí)的速度行駛,從滿電到剩余24%和4%電量,測試電動(dòng)車A和測試電動(dòng)車B的行駛里程分別達(dá)到634公里和636公里,每百公里耗電為11.51千瓦時(shí)。
而對比測試電動(dòng)車和市場上常見電動(dòng)車的整車重量和電池容量可以發(fā)現(xiàn),測試電動(dòng)車B的整車重量和市場上的比亞迪e6純電動(dòng)車2016款接近,其電池容量略低于這款e6,電動(dòng)機(jī)功率卻比e6大30%,而從其續(xù)航里程看,2016款e6的續(xù)航里程為400公里,測試電動(dòng)車B的續(xù)航里程則超過600公里,可見如果這種電動(dòng)機(jī)大規(guī)模使用在電動(dòng)車上,可大幅提高電動(dòng)車的續(xù)航里程。
張輝明表示,該公司的高速永磁同步發(fā)電機(jī)節(jié)能技術(shù)可使電機(jī)能耗水平降低25%,總體降能率將達(dá)到50%以上,特別適合應(yīng)用在新能源汽車電機(jī)上。而對于這一電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用,張輝明坦承,他希望各大電動(dòng)車廠商都可以測試這款電動(dòng)機(jī)并考慮使用,并最終可大幅提升電動(dòng)車的續(xù)航里程,但是“各大整車廠商都有自己成熟的供應(yīng)體系”,而類似騰訊、樂視等企業(yè)進(jìn)軍電動(dòng)車則可能會(huì)給電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠商以機(jī)會(huì)。