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电动汽车100强[委员会]株洲中国汽车研究所郭树英

作者:佚名    来源:http://www.51rugby.com    发布时间:2019-03-07 01:48    浏览量:

1月11日至13日,中国电动车百年论坛委员会( 2019 )在北京钓鱼台国宾馆举行。 中国电机公司株洲电力机车研究所首席专家郭树英发表主旨演讲,内容如下:

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中国网通株洲电力机车研究所首席专家郭树英

亲爱的客人们,早上好! 我报告的主题是组委会给我的主题,“下一代电机驱动的关键技术”。

在座的各位都是专家和同事。 作为我们公司株洲电机驱动系统的长期研发单位,我想与大家分享我对下一代电机驱动系统关键技术的想法和经验。 请批评和纠正任何错误以移交安全为例我们该怎么办

报告分为三个部分:

我们都知道整个车辆中电机驱动系统的功能。 它的性能实际上决定了整个车辆的性能,包括驾驶性能、动力性能和驾驶范围这些技术需要我们去解决 因此,电机驱动系统、电池和电气控制一起构成了电动汽车的“三水平”技术之一另一个是耐电晕绝缘系统,这也非常重要我们可以通过能量消耗随转速和扭矩的变化来分配电机的损耗,并在设计上分配损耗,这样电机的高效率区域可以与车辆的运行条件相一致,而不是额定电效率非常高,中速区域或低速区域非常低,这与车辆的运行习惯不一致 我现在将通过这张图片与大家分享,这张图片不是最新的,我们的产品和下一代产品的特点,将近3 - 5年后,电机驱动系统会是什么样子?三大部分的整合

目前,批量誉鼎照明系统产品仍然是电机、电动控制器和变速箱,基本上使用这种分离装置,但现在集成产品也正在问世集成后,成本可以降低,体积可以减小,系统的效率和功率密度可以提高,噪声也可以降低从功率体积密度和重量密度来看,我们和国内外没有太大的不同 对于这种开关器件,它主要是以硅、稀土永磁电机为主的RGBT半导体器件右边是我们中型汽车的原型,它立即被包装起来,峰值功率为135千瓦,功率密度为30千瓦/升 现在我们可以看到这种趋势,它必须朝着一体化的方向发展。 事实上,上海电力驱动株洲研究所已经整合了产品以下是产品的图片(如图所示),750伏和1200伏 下一代开关器件必须主要是宽带隙半导体,因为它们具有更高的开关频率、更高的电压电阻和高温性能这是一款IGBT集成元件产品以下是我们的典型产品(如图所示) 考虑到成本等因素,驱动电机无疑正朝着低重量稀土、稀土或无稀土永磁电机的技术方向发展加斯科

通过这些,下一代产品有可能在体积、重量、成本(包括损耗)方面大幅降低 也就是说,我们的下一代电动驱动产品应该具有集成、模块化、定制化、应用新材料和新技术的特点,以满足整车对高效、高功率密度、高可靠性和低成本电机驱动系统的要求。

第二部分,关键技术。

为了使我们的电机驱动系统满足高效率、高性能、低成本和良好驱动性能的要求,我们应该在这些方面做一些工作。例如,NVH技术、热管理、效率区间优化以及高性能材料在电机中的应用。就控制器、设备和模块而言,包括电磁兼容性、功能安全、健康管理、下一代宽带隙半导体技术等方面来解决关键问题。

现在让我从芯片开始,告诉你有哪些技术可用。目前,下一代IGBT开关器件的技术特点是采用精细沟槽,采用不同的技术路线,如中车和英飞凌。然而,一般来说,下一代开关器件的特点是在不增加开关损耗的情况下大大增加电流密度。下一代宽带隙半导体碳化硅芯片技术,我们都知道碳化硅的特性非常明显,但是如果我们真的能开发出高可靠性和高电流芯片,我们还有很多技术需要解决,比如非平衡碳化硅栅极氧化物生长技术、沟槽刻蚀技术等等。只有通过这些,我们才能开发出高可靠性和高电流的芯片。目前,国内芯片的电流相对较小,大约50安培,应该串联使用。

该模块的封装技术包括纳米银烧结、高温材料的应用、低集成电感模块的结构设计、模块内部芯片的均流设计等技术。通过这些关键的研究,我们将获得更低的热阻和更高的模块可靠性。功能安全。有扭矩安全、高压安全和温度安全。

以扭矩安全为例。功能安全是指当电子电气系统出现异常功能时,事故发生时不会对人和环境造成危害。为了解决这个问题,现在每个人都必须通过ISO26260。

它主要基于EGAS三层架构、翻转安全算法、翻转路径自检策略、信号有效性判断策略等。只有这样才能有效地实现这一点。。。电磁兼容技术。我们的系统如何在确保性能的同时满足客户的要求。

高低压耦合解耦技术、电磁兼容性仿真和滤波器的模块化设计都是我们需要解决的问题。。。健康管理技术。在健康管理方面,我们的主要技术目标是将该产品从定期维护改为状态维护,以降低运营成本。我们可以预测故障并降低现场故障率。我们还在商用车辆上做了大量工作。通过大数据分析,通过故障预警系统、健康评估系统和可靠性评估系统,通过大数据分析平台,通过中型车辆自主开发的云之通平台,我们可以现场预测故障并快速定位故障。这样,我们可以确保产品的可靠运行,降低现场故障率。

电机设计。下一步,我们对电机提出了更高的功率密度、更高的效率和更低的成本?。有许多方法可以提高功率密度? 例如,我们现在使用高速电机,我们使用巨型导体来提高槽填充率,如何分析高速转子的强度,包括损耗,如何散热,是使用油冷却还是定点冷却等。

。。电机材料技术。就提高电机的功率密度和性能以及降低成本而言,材料的应用也非常关键。为了降低电机的成本,永磁材料的比例仍然相对较大。下一步是发展低重量稀土永磁材料的应用,重稀土的应用将会减少。事实上,我们在新能源汽车的关键研发项目中也有这一主题,一些单位正在这样做。

如果下一代采用碳化硅和宽带隙半导体器件,其开关频率将比当前开关频率增加10倍或20倍,并且其Dic/dt也将增加。这是对我们系统的严峻考验,也就是说,它直接影响到电机绝缘系统的使用寿命,因此开发耐电绝缘系统也是下一代的关键技术。。为了降低成本,我们可以用铁氧体部分替代钕铁硼永磁材料。。。电机效率的区间优化。

。。电力驱动系统的NVH问题。包括电机自激源的建模、电机传递函数、电机NVH的系统分析、电机和系统集成后的NVH分析等。轮毂电机设计。它在一些特殊车辆中的应用在未来仍然很有希望。轮毂电机仍有许多关键技术需要解决,尤其是与整车的集成。例如,电磁、结构和热耦合后的优化设计,如何集成电动轮、冷却、润滑和冷冻密封等。基于差动协同控制的电动轮与整车匹配技术也非常关键。。。

目前,有一些二合一产品,二合一电机和电控,二合一电机和减速器,三合一电机、电控和减速器。这是我们的最终目标。

这也会带来一些问题,如整个壳体的铸造设计,如何冷却和润滑,特别是减速箱的设计和制造在中国仍然相对薄弱,需要加强。上面,我已经和你们分享了从设备到整个系统的集成方面的下一代产品的关键技术。

。。第三部分,典型产品。这种形式是一种国内外电子控制产品,一种单一的控制器产品(如图所示)。这可能有点漏,不一定全面。我发现了一些更典型的。

下一代碳化硅控制器是最新技术。例如,特斯拉现在使用24个标准单模块。内部控制器采用激光焊接和银烧结技术。电气设备采用双面冷却,其效率比Si产品高80 %。下面的数字是在我国发展起来的。左边是一个由电工开发的原型,峰值功率为85KW,功率密度为37kW / L。

这是电动机的比较。

与这些相比,国内外产品的差别不是很大。国内外电机的电控水平技术基本相当。。。传动组件产品。左边的两个是两种外国产品,三合一,右边的两个是来自我国的三合一产品。可以看出,电机驱动系统的集成化是未来的发展趋势。从我国目前的研发状况来看,应该说电机和电控之间的差距并不大,但是在齿轮箱和零部件的产业化过程中,我们仍然需要付出更多的努力。。。CCR株洲研究所电机驱动系统产品。我们从2001年开始进入这个行业,上、中、下游的产业链相对完整。去年,我院电动汽车销售收入超过100亿元。从上游来看,我们有IGBT传感器、减振装置和轻质材料。中游设有控制器、电机、控制组件、动力组件、传动组件和储能组件。商用车辆的开发和应用位于下游。

典型产品。IGBT产品现在使用第六代沟槽栅芯片,这是国外最先进的技术指标。接口规格一致,汽车标准一致。现在,一条年产50万个IGBT模块的生产线已经完工。

。。IGBT驱动产品也是我们的特色。dic/dt负反馈闭环控制是利用我们自己开发的模块的发射极寄生杂散电感Le的感应电压来实现的。驱动模块的集成优势得到了很好的发挥。它带来的好处是,与传统的开关损耗相比,开关损耗减少了33 %,开关损耗减少了45 %。这也是一件非常好的事情。

这是基于刚刚提到的双面冷却IGBT模块产品,并建立了高密度控制器系统产品线。这些是几种典型的产品。。。就系统产品而言,该系列电动驱动产品涵盖55kW至150 kW,满足乘用车和商用车动力平台的需求。目前,产品累计销往国外,除了10多万套自用,包括1万多套IGBT系统,现在已有200多万套与一汽、东风、长安等几大汽车制造商订购的产品。

这是我的报告,谢谢大家。。。请密切关注GALLES发布的“2019年100人电动车委员会”的特别记录。提示:这篇文章是根据演讲组织的。未经专家评审,请勿转载。。。2019年2月20日至21日,由愤怒的汽车主办的第二届全球自动驾驶论坛将在武汉中国光谷举行。论坛将邀请500多位行业来宾,将自动驾驶领域的关键技术高管、汽车行业的高级员工和其他联系人聚集在一起,立即抢购: https://m。

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