目前已到2017年年底，大家都在分析2018年中国新能源汽车技术发展趋势。而科技部《新能源汽车2018年重点专项申报指南》已经发布,对企业而言很有指导意义。下面是笔者学习《申报指南》后,对2018年度电机驱动与电力关键技术发展趋势的分析,分享如下:
一、中国新能源汽车重大共性关键技术的主攻方向
《申报指南》列出2018年中国新能源汽车技术的主攻方向包括:动力电池与电池管理系统,电机驱动与电力,电子、电动汽车智能化,燃料电池动力系统,插电/增程式混合动力系统,纯电动力系统。一共是6个方向,再细分24个研究任务。
二、2018年度电机驱动与电力关键技术研究任务
1、商用车高可靠性车载电力电子集成系统开发
研究内容:
研究基于功率器件级集成的多变流器拓扑结构和绝缘栅双极型晶体管(ⅠGBT)芯片集成封装技术;研究机-电-热集成设计技术及电磁兼容技术;研究硬件安全冗余、软件容错等系统功能安全技术;研究集成电力电子控制器产品(简称PCU)的可靠性及测试方法。开发出适用于10~12米纯电动、插电式、增程式客车的PCU产品。
考核指标:
商用车电力电子集成控制器产品比功率≥10.0kVA/kg;控制器最高效率≥98%,效率大于90%的高效区≥80%,集成控制器电磁兼容性能(EMC)(带载)、可靠性和产品设计寿命满足整车要求,PCU产品寿命≥8年(以关键器件寿命设计文件与加速寿命验证测试报告作为验收依据);配套整车产品完成公告,并批量装车。
2、轿车高可靠性车载电力电子集成系统开发
研究内容:
研究基于功率器件级集成的多变流器拓扑结构,开发机-电-热集成设计技术及电磁兼容技术;研发芯片集成封装技术及硬件安全冗余、软件容错等系统功能安全技术;研究集成电力电子控制器产品(简称PCU)的可靠性、寿命设计及测试方法。开发出适用于A级、B级插电式/增程式混合动力乘用车的PCU产品。
考核指标:
PCU产品设计安全等级达到或超过ⅠSO26262ASⅠL-C等级;PCU产品设计寿命不少于10年(以关键器件寿命设计文件与加速寿命验证测试报告作为验收依据);功率密度≥15.0kVA/L(对于插电式、增程式混合动力车型按驱动电机控制器和发电机控制器峰值功率之和计算);控制器最高效率≥98%,效率大于90%的高效区≥80%,集成控制器EMC(带载)、可靠性和产品设计寿命满足整车要求,配套整车产品完成公告,并批量装车。
3、基于碳化硅技术的车用电机驱动系统技术开发
研究内容:
攻克低感高密度碳化硅模块封装、高温高频电容器设计与封装技术难关;研究碳化硅变流器高功率密度,高频化永磁电机设计与工艺,电机驱动系统高效控制技术,噪声、振动、平顺性(NVH)和EMC等技术;研究碳化硅控制器与驱动电机一体化集成技术;研究碳化硅电机驱动系统的全寿命周期成本评价方法;开发出车用大电流碳化硅模块、车用高温高频大电流电容、全碳化硅电机控制器以及整个电机驱动系统。
考核指标:
电力电子模块电流≥400A,电压≥750V;电容器容积比≥1.4uF/mL;碳化硅电机控制器功率密度≥30kW/L,最高效率≥98.5%,超过90%的高效区≥90%;电机峰值功率密度≥4.0kW/kg(30秒),连续比功率≥2.5kW/kg;电机最高效率≥96.5%,电机及其控制系统最高效率≥94.5%,超过85%的高效率区不低于85%;实现装车应用不低于10辆。提供2项相关的环境适应性和安全性评价国家(或行业)标准(或国际标准提案)草案。
4、高效轻量化轮毂电动轮总成开发
研究内容:
突破电动轮集成技术,包括研发电动轮总成的电、磁、热以及整车结构应用等多领域协同仿真技术,突破电动轮液冷结构与动密封、低转矩脉动和NVH、抗振能力和可靠耐久性技术。开发出高效轻量化电动轮总成。
考核指标:
满足A级和A0级纯电动轿车应用的电动轮总成(轮毂电机本体或轮内电机与减速器的总成)峰值功率密度≥2.5kW/kg(≥30秒),峰值转矩密度≥18Nm/kg,连续比功率≥1.8kW/kg,最高效率≥94%,噪声≤75dB(A)。实现小批量装车不低于10辆。
5、一体化驱动电机系统研制
研究内容:
突破高速减速器设计、齿轮加工与研磨、轴类精密加工、铸造壳体技术难关;研究高速驱动电机与减速器结构集成、润滑与冷却系统、NVH技术;掌握电驱动总成批量制造生产工艺与高效检测等产业化技术;开发出新一代高性能电驱动总成产品。
考核指标:
驱动电机及高速减速器的最高转速≥15000转/分,电驱动总成匹配额定功率40-80kW,比功率≥1.8kW/kg(峰值功率/总重量),最高效率≥92%,电驱动总成噪声≤80dB(A),具备电子驻车功能,实现批量装车不低于100台套。
