在能源和資源的雙重壓力下,幾乎全球的汽車廠商和各級(jí)政府都積極行動(dòng)起來(lái),節(jié)能和新能源汽車成為備受矚目的焦點(diǎn),而當(dāng)務(wù)之急是需要新一輪的排放標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)以及新能源汽車核心技術(shù)上的突破。在新能源汽車領(lǐng)域,我們進(jìn)行了哪些卓有成效的事件,在創(chuàng)新過(guò)程中有哪些困難,未來(lái)有什么發(fā)展趨勢(shì)?湘電萊特電氣有限公司總經(jīng)理鄧群的致辭表示:
大家知道,電動(dòng)汽車是新能源汽車的一個(gè)重要組成部分,無(wú)論是混合動(dòng)力車還是純電動(dòng)車都需要高效能的驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)系統(tǒng),我們作為專門生產(chǎn)電機(jī)控制系統(tǒng)的廠家,一直在致力于尋找怎么樣生產(chǎn)一種體積更小、效率更高,更可靠的這么一種電機(jī)系統(tǒng),我們也一直致力于不斷地推進(jìn)用新的技術(shù)來(lái)改善電機(jī)的性能。今天我的講演就是“非晶電機(jī)技術(shù)在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用”。
首先我用簡(jiǎn)短的時(shí)間介紹一下我們企業(yè)的情況。湘電萊特電氣有限公司是湘電集團(tuán)下屬的一個(gè)控股公司。這是近幾年湘電集團(tuán)產(chǎn)值的發(fā)展趨勢(shì),每年都以30%以上的速度在增長(zhǎng),去年湘電集團(tuán)的產(chǎn)值達(dá)到了120個(gè)億。湘電集團(tuán)電機(jī)的設(shè)計(jì)和制造在中國(guó)處于領(lǐng)先地位,交直流電機(jī)和變頻電機(jī)每年產(chǎn)能達(dá)到1.5億千瓦。湘電集團(tuán)的主要產(chǎn)品分為三大版塊,第一就是交直流電機(jī);第二風(fēng)力發(fā)電驅(qū)動(dòng)設(shè)備;第三車輛。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備在全國(guó)我們?nèi)ツ晔桥诺搅说谖迕覀兊陌賴嵓?jí)礦用車輛在全國(guó)是排名第一。
湘電萊特是湘電股份屬下的控股公司六家中的一家,湘電萊特是湘電股份引進(jìn)了美國(guó)先進(jìn)的非晶電機(jī)技術(shù),投資1.25億,我們主要是研發(fā)生產(chǎn)新型的高效電機(jī)以及控制系統(tǒng)的高科技公司。
湘電在2001年開始,就自主研發(fā)了電動(dòng)汽車的關(guān)鍵零部件。2003年開始,我們又研發(fā)并聯(lián)式混合動(dòng)力客車和變電混合動(dòng)力客車,而且在2005年,我們?cè)陂L(zhǎng)沙成功開辟了全國(guó)第三條混合動(dòng)力示范運(yùn)營(yíng)線。當(dāng)然,這些整車項(xiàng)目主要是為了我們這些關(guān)鍵零部件的一個(gè)試驗(yàn)平臺(tái)搭建。06年,我們承擔(dān)了國(guó)家“十一五”863計(jì)劃的電動(dòng)汽車重大專項(xiàng),課題是車用系統(tǒng)的研發(fā)。
經(jīng)過(guò)近十年的努力,我們已經(jīng)在電動(dòng)汽車領(lǐng)域形成了系列化的產(chǎn)品。比如在永磁電機(jī)系統(tǒng),我們形成了ISGB輪轂系統(tǒng),形成不同電壓等級(jí)9—100千瓦的永磁同步電機(jī)系統(tǒng)。BSG的交流感應(yīng)電機(jī)是我們跟美國(guó)德爾福公司開發(fā)的一個(gè)項(xiàng)目。在混合動(dòng)力客車方面,我們形成了60—200千瓦系列化的交流感應(yīng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng),覆蓋了串聯(lián)、并聯(lián)混合動(dòng)力客車和純電動(dòng)客車。
我們公司也是全國(guó)唯一的一家在串聯(lián)混合動(dòng)力客車用發(fā)電機(jī)APU系統(tǒng)唯一一家專業(yè)的研發(fā)制造生產(chǎn)企業(yè),我們也形成了控制系統(tǒng)系列化的產(chǎn)品。這是我們跟全國(guó)曾經(jīng)配套過(guò)的一些整車企業(yè),包括東風(fēng)、金龍、吉利、上海華普、株洲時(shí)代等等。
下面言歸正傳,我給大家介紹一下非晶電機(jī)技術(shù)。所謂非晶電機(jī),是用一種特殊的非晶合金代替電金里面的矽鋼片作為材料,非晶電機(jī)的化學(xué)成分和矽鋼片是一樣的,只是制作工藝不一樣,它采用快速輪轂的工藝,將這種高溫鋼水在極短時(shí)間內(nèi)噴到鋼表面。它的優(yōu)點(diǎn)是具有高頻下的低損耗等等,由于它特別薄脆、硬度高。目前非晶電機(jī)的最大應(yīng)用領(lǐng)域是變壓器行業(yè)。
這里我列出了非晶態(tài)金屬和普通矽鋼片的比較,在原子結(jié)構(gòu)排列的形式,矽鋼片通常是有序的排序,非晶電機(jī)是沒有有序結(jié)構(gòu)的,它的原子排列是無(wú)序的狀態(tài)。
現(xiàn)在給大家展示的是目前最好的0.25厚的矽鋼片和我們非晶材料鐵損的比較。在中高頻率范圍,我們非晶金屬高頻下的鐵損只有最好的矽鋼片的鐵損的八分之一到十分之一。業(yè)內(nèi)很多電動(dòng)汽車專家知道,很多電動(dòng)汽車因?yàn)榭臻g很小,所以他要做扁平式的電機(jī),這種結(jié)構(gòu)的影響,我們會(huì)把電機(jī)做成多極式,因?yàn)樗念l率會(huì)比較高,以前我們給混合動(dòng)力開發(fā)的頻率可以高達(dá)80核磁。
總結(jié)一下,非晶材料具有高導(dǎo)持性,這種特性使我們電機(jī)的高頻化成為可能。通過(guò)我們的理論計(jì)算和實(shí)踐的性能測(cè)試,當(dāng)非晶電機(jī)工作頻率范圍增加3倍的時(shí)候,我們功率的扭矩力度增加2倍,因此使用這樣的材料,我們的電機(jī)功率能夠得到有效的提高。
這是我們湘電萊特非晶電機(jī)軸向磁場(chǎng)電機(jī)的爆炸圖。首先,第一,它容易實(shí)現(xiàn)電機(jī)的多極結(jié)構(gòu)。如果像以前普通的矽鋼片的多極結(jié)構(gòu),在高頻下面,這種矽鋼片的損耗是很大的,因此,我們以前在承擔(dān)863課題的時(shí)候,我們給轎車廠開發(fā)了很多ISG機(jī)電系統(tǒng),我們用的是永磁技術(shù),實(shí)際上在測(cè)試結(jié)果并不理想,系統(tǒng)效率只有80%幾,因?yàn)樗ǔ9ぷ髟诟哳l狀態(tài)下,損耗沒有辦法控制,非晶電機(jī)就可以解決這個(gè)問題。我剛才介紹了非晶代材硬度很高,加工比較復(fù)雜,采用這種軸向磁場(chǎng),定制相對(duì)比較簡(jiǎn)單。
同時(shí),采用這種結(jié)構(gòu),我可以合理地設(shè)計(jì)我們的電機(jī)。另外一個(gè)特點(diǎn),就是這種結(jié)構(gòu)可以采用成形線圈,上面這個(gè)照片是我們以前開發(fā)的IS電機(jī),很多時(shí)候我們采用這種散開線,必須手工牽線,這樣的話,成本和質(zhì)量控制都成問題。這種結(jié)構(gòu)它是容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作,適用于大批量生產(chǎn)。
下面介紹一下湘電萊特已經(jīng)開發(fā)的非晶電機(jī),首先我們已經(jīng)建立了自己的研發(fā)平臺(tái),從設(shè)計(jì)、制造,都是在湘電萊特完成的。但是,客觀地來(lái)講,一個(gè)新技術(shù)、新材料的應(yīng)用,肯定會(huì)要走一個(gè)過(guò)程。目前湘電萊特已經(jīng)把非晶電機(jī)的設(shè)計(jì)和批量化的工藝固化下來(lái)了,下面我們已經(jīng)有幾款這種非晶的高效發(fā)電機(jī)開發(fā)量產(chǎn),并投向歐美市場(chǎng)?,F(xiàn)在你們看到的8.0的發(fā)電機(jī),這個(gè)電機(jī)的頻率有900—1200核磁,效率達(dá)到92%以上。下面可以看一下我們已經(jīng)量產(chǎn)的圖片,這個(gè)電機(jī)在歐美主要是用在發(fā)電設(shè)備上面。這一款也是目前我們已經(jīng)量產(chǎn)的,也是在歐美市場(chǎng),主要還是在軍用還有一些民用的高效能移動(dòng)式的燈塔,因?yàn)樗男矢?,所以在同樣的油箱的容積下,它的運(yùn)行時(shí)間更長(zhǎng)。同樣的電機(jī)我們?cè)O(shè)計(jì)的極數(shù)也很高,它的效率是很不錯(cuò)的。
非晶電機(jī)因?yàn)樗墓に囘^(guò)程跟通用電機(jī)有很大的不同,那么在可靠性測(cè)試方面,我們做了一些工作。你們現(xiàn)在看到的這個(gè)圖片是我們?cè)诃h(huán)境溫度135攝氏度下面連續(xù)運(yùn)行了兩千小時(shí)的可靠性測(cè)試,