以后我国制造强国战略的施行和“一带一路”建立,为汽车产业开展提供了重要支撑和开展机遇。世界汽车产业开展呈现的深入变化,也给我国汽车产业转型晋级、由大变强带来应战和难得的历史机遇。如何应对应战和机遇,夯实汽车零部件产业根底,推进行业内外协同创新,是中国汽车零部件产业急需讨论的重要课题 。2017中国零部件顶峰论坛时期,诸多行业首领、专家以及国度顶层设计者针对新情势下汽车产业链的协同开展停止了重要讨论 ,以下是精进电动科技股份无限公司开创人兼首席技术官蔡蔚在会议上的演讲实录:
精进电动科技股份无限公司开创人兼首席技术官 蔡蔚
感激无机会跟大家聊一聊中国汽车中心零部件在创新方面的话题。没有创新就没有精进电动,精进电动是一个“不到十岁的孩子”,刚从幼儿园到小学,在生长进程中创新很重要。上面重点跟大家一同来回忆一下精进电动随着汽车电动化的大潮做了哪些创新,当然我顺序渐进地讲的如下几个子标题。
一. 汽车电动化的缘由
首先是汽车为什么要电动化;二是电机、传动、功率控制器、传统方面的需求与开展;三是夯实资料、零部件和元器件等供给链根底;最初讲抓住机遇打造具有全球竞争力的电机与电驱动零碎。我明天讲的是如何复兴我们国度的汽车工业零部件产业,尤其是汽车电动化的中心零部件产业。我以为中国的汽车工业强,世界的汽车产业才昌盛。
全球动力向清洁化开展,电能属于二次动力,从化石动力向可再生动力发电转型。只需完成我们国度“十三五”的电力清洁降碳规划,某知名品牌电动车不需求做任何努力就可以把二氧化碳每公里的排放从190克降到168克。异样是这辆电动车明天在美国的二氧化碳排放是120克,在法国的二氧化碳排放还不到90克,为什么明天它在我国行驶每公里排放二氧化碳190克?缘由复杂,就是动力的清洁化做得不够好,电能次要依赖燃煤。动力的清洁化和汽车电动化是我国国度战略开展的大棋。不要单纯地看我们如今是用化石动力发电,将来我们会有越来越多地可再生动力的发电。
据此战略规划,我们国度政俯发布了一些政策,右边是燃油经济性规划,做燃油车就要到达这个规范。左边是我国学习美国加州的做法,称着双积分的征求意见稿(行将发布),对传统的汽车消费不发执照,对新动力汽车曾经发了15个执照,这是国务院的政策,也是我国汽车工业将来开展的政策。
为什么美国从1975年开端汽车的车重、发起机功率都在下降,缘由是经济危机。而1985年逐渐开端车重恢复添加、发起机功率越来越高、百公里减速的工夫越来越短,这是什么缘由,经济复苏了,结了伤疤忘了痛。所以我们不要等到经济危机的时分才想到汽车轻量化,不要等到经济危机的时分才想到小型化契合我国开展的汽车之路。业届也不要一味地去追求百公里减速,由于大局部老百姓并不需求每百公里减速3至4秒钟,完全没有必要。过火的追求是高碳排放之源,也糜费国度的动力和地球资源。
在《中国制造2025》节能与新动力汽车开展规划和市场预测中,有内燃机汽车燃油经济性的规划,混合动力要到达什么样的规范,纯电动车百公里的电耗要到达什么规范,我国还在讨论可以到达什么规范,应该到达什么规范。纯电动车的什么样的单次充电行驶里程比拟合适,混合动力乘用车的节能规范又该是怎样样的,混合动力商用车的节油规范又是怎样样的。右下角展现了日本政府以为2050年的时分还有多少燃油车,当然日本说的燃油车不等于不烧油,其燃油车实指纯烧油的车,显然到那时纯燃油车已很少了。
近期媒体在热议德国、法国、英国都曾经有明白的禁售燃油车工夫表了,英法是政府在提出,而德国是议会经过的决议,但是在资本主义国度不是三权鼎立就是两权分立,各权都经过了才干成为法规来推进。目前保守国度才刚迈出第一步,而且混合动力汽车不在禁售燃油车之列;也有另一些国度的政党和组织经开端在建立和讨论禁售纯燃油车,同时讨论推行新动力汽车;还有许多车企的电动化规划,我选了几个车企列在右图中,包括我国的,也包括德国和美国的。总体可见,电动化是将来开展的趋向,有很多开端讨论禁售燃油车,我指的是纯烧油的车,纯烧油车假如没法到达法规的油耗要求,未来是不允许上路的。
二. 电机、传动、功率控制器、传统方面的需求与开展
#p#分页标题#e#电动化是汽车开展的趋向,两头蓝框中的电机本体、功率电子控制器、储能单元和减/变速器等是最重要的,也就是说这块是电动化的中心,将其直接装究竟盘上,就是纯电动车;假如它们跟发起机连起来,再搭载整车,就是混合动力车;它们与燃料电池发起机连起来,搭载整车就是燃料电池汽车。故电驱动零碎是纯电动车、混合动力车、燃料电池车等共同的“心赃”。
从起停零碎不断到纯电动,这一开展趋向中,电动化越来越强,强混合动力、插电混合动力和纯电动是将来的开展主流。
“十二五”处理了我国汽车电动化“从无到有”,“十三五”我国就要处理“从有到优”的成绩。“三电”是次要的,过来我在不同的场所用过这个PPT,在此恕不详细解说。电机是以感应电机、永磁电机为主,永磁电机占比超越85-90%;功率电子从主动二极管整流过渡到古代硅基功率半导体MOSFET和IGBT,将来向第三代宽禁带功率半导体开展,例如SiC,GaN等;储能方面,铅酸电池逐渐向锂离子电池和三元电池过渡、将来能够开展成固态电池;控制器入端电压不时进步,电机功率不时添加,这是一个全体趋向。在这个状况下,传统汽车的局部产业,例如起动机,能够会没了,虽然在许多皮带传动BSG中依然还需求起动机。你要做好充沛的思想预备,产品随产业转型是一个十分重要的事情。
我们对产品有哪些要求呢?    一是防护等级的进步;二是低振动、低乐音;三是电磁兼容EMC。把这样一些目标提升起来,产品才上了一个台阶,中国的汽车产品到明天为止之所以全球竞争力不强,上述三个目标差负一定责任。
从电机的转矩随转速变化曲线上看,我们要处理的几个成绩是什么?右边这个小圈是指电机的起动转矩,事关起动才能,特别是坡起。两头圆圈里转矩拐点,事关百公里减速的需求;最初是最高电机转速,事关最高车速下的功能要求。要同时满足这三个需求,在设计给定尺寸电机时是相互矛盾的。处理这个成绩是很重要的。两档变速器和变绕组电机是处理成绩的思绪。
众所周知,要经过检测证明电机满足国度规范。但是,各大认证机构得出的报告显示:起动转矩等于均匀转矩。这从原理上是不能够的,没有电机能做到这点。但却堂而皇之的写到了国度的认证机构的报告资料中,这个必需改动。为什么做不到?由于电机运转进程中,由于转子地位不同,起动的时分能够在峰顶和谷点中的任何一点。谷点对应的转矩才是可保证的最低转矩,而且起动时能够面临相电流过大而发热,招致运转工夫变短。假如假定起动转矩为均匀转矩,使用到整车上,很能够会发生平安隐患,形成人的生命和财富的平安等大成绩。
电机的另外一个开展方向是高速化。我方才说了48V可以缓解企业燃油经济性压力,但仅48V却达不到将来的油耗目标。我们要充沛应用48V使其协助发起机更多地省油,方法是给带48V电机的发起机,再加上个电动涡轮增压器,该新增电机需求每分钟转速在9万转到14万转之间,这个高速电机零碎遇到了很大的应战,尤其是轴承和功率控制器开关频率,由于传统的BSG电机也转是2万转,而它需求9-14万转。另外燃料电池汽车中的空压机也是需求高速的电机拖动,目前也是我国度该行业的缺项,因此需求我们克制困难、补上短版。
从电机自身来讲,要进步电机的功用密度有几种方式,包括添加极数和进步电机的转数或许进步传动比,进步传动比也是要求电机转速上升,这些都对控制器开关元件、电机零碎资料等等提出了新的应战。如今很多控制器不满足要求,由于开关元件压根儿不能开关得那么快,相似成绩我们必需处理,例如用SiC元器件。
至今全球自动化下线电机的功能都赶不上手工下线电机。故全世界必需进步自动下线设备的程度。现存自动下线机大局部选单层链式绕组、单层的同心式、双层同心式等等,其缺陷显而易见。怎样样处理双层叠绕的自动化下线,才干进一步推进产业晋级。
三. 夯实资料、零部件和元器件等供给链根底
我国还遇到哪些应战?以高速轴承为例,根本上百分之百依托出口;以永磁体为例,永磁体的资料应用率大约比国外低5-10个百分点;以耐电晕绝缘资料为例,根本上是买国外的原资料回来消费电磁线,依然需求进一步努力自主创新,使得我国的电机产业往前推进。
我国的功率电子元器件我就不必说了,IGBT开关元件简直全依赖出口,我很快乐地看到了比亚迪可以做该元件了,南车正在做,大约明年投产。这是走在后面的功率电子企业,剩下的还绝对落后。整个国度花在买IGBT和相应的集成电路以及芯片的钱,相当于出口石油价破费的1.8倍,国度的弱项需求加强。即便传感器我们做得也不太好,常常一个控制器被翻开细查,发现其国制造的元器件不是很多。
以下是对稀土行业提出的要求。这是日本的三个次要的开展方向,我做了一个总结。右图是我国稀土行业的技术开展方向,包括高功能化、低重稀土化、回收应用和综合应用。最近我们在推进工信部的原资料司和配备司共同成立一个上下游共同参与的联盟来进步这方面的产品研讨和使用才能。
关于电机定子绕组物料,我们希望经过“十三五”的攻关来处理。总而言之,我们在这方面遇到的成绩很多。油冷也是很重要的,右图的实验后果显示,到明天为止我国自主的油冷资料没有满足要求,两款合格品全是出口的。我们要做出满足全生命周期的绝缘资料,不要钻补贴政策的空子,将来你的产质量量过硬才是硬道理。
IGBT我就不多讲了,目前是2~3000元一个模块,将来应该做到700块钱。另外就是齿轮,不论是高速齿轮、行星排、复合行星排、液压零碎、油冷零碎,这都是我国的弱项。只要攻关和打破瓶颈,才干进一步满足全球开展的要求。
四. 抓住机遇,打造具有全球竞争力的电驱动零碎
电驱动零碎普通需求30个月的开发时期,不能把30个月减化成半年或许3个月。精进电动拥有国度和中央结合实验室,同时拥有多个北京市级实验室。也具有各种各样的认证资质。这为创新产品的实验认证提供了保证。
开发应是正向的,经过他人的平台学习也是十分好的开展方向,但是要有自主创新开发才能。也就是在电磁、应力、构造、流体、发热和运动每个环节都需求有一个剖析工位,每个节点要有开发者,要与全球同步开发。目前自动化是我们首先要处理的。我就不详细地逐个解说了。
将来的开展,由于产品要智能化,图中是我以为将来电机的产品要具有这些功用或属性,那么我们的制造一定要数字化,也就是MES零碎与SCM、SSM、ERP、FCM、P/PE、底层消费控制零碎等等集成,变成真正的数字化。
这是我们的一款产品,后面是前驱模块,前面是后驱模块,它是一个四驱电驱动零碎,由于工夫关系,我就不细讲了。
在后驱动零碎中,精进电动加了一个切分安装。由于永磁体装在电机上在高速运转会发生损耗、高反电式等等,故加了一个切分安装。在高速的时分它把转子分开,而需求的时分再合上离合器,这个切分安装处理了零碎潜在的损耗和反电势两个成绩。
将来,加速器向多档变速器方向开展,但对纯电动而言,四档箱足够多。档位太多,回馈发电才能受限,甚至连国度的节能规范都达不到,更别说到达国际化的优质产品了。在混合动力零碎中,变速箱要对迎发起机,依然需求多档位的变速箱,与在纯电动零碎中少档位需求不同。
视频展现了一个电机加上两档变速箱的使用:这是正在运转进程中,先是一档运营的时分,如今预备从一档切换成二档,最初后面电磁齿钦离合器分开了,前面合上了。进一步可见精进电动的串并联的混合动力零碎,它是我国主流的大巴车搭载的插电混动零碎。这里我们用了电磁自动离合器,使得大巴的节油率到达60%左右,这外面一定要强调车辆的轻量化技术已使用于该节能大巴中。
除此之外,精进电动还开发了一大堆的创新产品,有的是与车厂一同开发,有的是精进电动自主开发,比方这个双电机混联络统是精进电动自主创新,搭载北汽新动力的PHEV。目前也有很多整车公司与精进电动协作开发,在混合动力上我们有一系列的项目要与主机厂协作开发。
软件算法可以处理很多成绩,只需把软件和算法进步了,可以进步电机将近10%的功率。零碎控制未失掉这额定10%的功率,其缘由是软件算法不到位。就软件算法可为的而言,我们也可以用软件算法减低乐音、补偿旋变误差等等。
如今最大的应战是电机轴和壳体之间的密封,这是中国仍至全球面临的次要成绩,希望大家共同努力来处理这类成绩。有时在创新进程中选对方向极为重要,特斯拉经过了十多年的努力看法了永磁电机比感应电机好,我们一开端就集中精神做好永磁电机,永磁化是节能的次要方向之一。
这是精进电动的直驱电机装在某一个车上和对手比照,搭载不同供给商电机的两款车都能拿到国度的补贴,我们的电机实践节省更多电能,节电目标是用户追求的目标。
关于将来电机的开展方向,我们要满足第三代宽禁带功率半导体更高开关频率。如今的电机绝缘在高频下已显示有成绩,怎样办?我研讨了满足第三代宽禁带半导体的资料和电机绕组,对国度重点专项承诺,在我国“十三五”时期开收回耐甚高频电晕资料和高频电机绕组。我国中心零部件要进入全球竞争,精进电动的电机已批量出口欧美,由我们的产品集成电驱总成取得了沃德全球十佳发起机。而且这个电机零碎装在谷歌的智能驾驶MPV上。除此以外,精进电动还为新创电动车企供货电驱动零碎。让我们与同行一同把我国汽车电动化推向将来,走向世界。