来源:电动汽车资源网 张建华
摘 要:新能源汽车因国家政策的出台面临机遇和挑战。本文重点介绍新能源电动汽车动力总成的组成、新能源乘用车关键技术要求及典型产品,并提出动力总成企业需要考虑的问题和后续要开展的工作,供业界同仁参考。
关键字:电动汽车;动力总成技术关键;车载能源系统
一、当前所面临的机遇与挑战
2015年,关于新能源汽车有两项国家政策值得特别关注:(1)2015年4月22日,四部委发布《关于2016-2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》,明确我国将在2016-2020年继续实施新能源汽车推广应用补助政策;(2)2015年6月2日,国家发改委、工信部联合发布《新建纯电动乘用车企业管理规定》,自2015年7月10日起施行。新政出台后,新能源汽车发展面临以下机遇和挑战:
1.1机遇
(1)政策的连续性。这使得企业可以持续投入,而不必观望。
(2)补贴政策惠及全国。这意味着新能源汽车市场空间扩大,不仅88个已获批的城市或城市群,全国均可获得新能源汽车补贴。补贴最大容量为:截止到2020年,500万辆规模。
1.2挑战
(1)到2019-2020年,新能源汽车补贴额度降幅达40%,对价格成本提出挑战。新能源整车及关键零部件,特别是电机及驱动器系统、电池系统,面临品质提升、价格降低的挑战。
(2)整车关键技术参数提升。
①续驶里程要求:乘用车类大于100公里, 客车类大于150公里,工程车类大于80公里。
②三包期限要求: 乘用车8年12万公里,商用车5年20万公里:对动力电池企业提出新的挑战:单只电芯的寿命及pack系统的寿命保障。
二、动力总成技术关键
2.1纯电动汽车动力总成
站在产业化、批量化降成本、售后维护的角度考虑,纯电动汽车动力总成由两大部分组成:即驱动系统总成和车载能源系统总成。
(1)驱动系统总成由如下系统构成:
①电机系统(交流异步,永磁同步);
②齿轮箱系统(行星排,减速齿轮,多档变速);
③电机驱动器系统;
④相关辅助配套系统。
驱动系统是纯电动汽车的核心关键部件,所涉及的整车性能参数包括:加速度,爬坡度,最高车速,载重量等。
(2)车载能源系统总成组成如下:
①动力电池PACK系统:电芯及电芯模块;
②BMS系统;
③继电保护系统;
④车载充电机系统;
⑤非车载充电接口系统;
⑥DC/DC电源系统:
⑦高低压线束系统;
⑧相关辅助配套系统。
车载能源系统所涉及的整车性能参数包括:续驶里程,车身重量,充电时间等。
2.2 典型产品案例(乘用车)
(1) 乘用车关键技术要求
①动力性要求:车长4米以下(3.58米)
a.最高车速(km/h):大于100;
b.0-50km/h加速时间(s):小于5;
c.对驱动系统之电机及控制器的要求:采用水冷以解决IGBT模块结温快速散热问题。
②轻量化要求:
a.综合工况纯电续驶里程(km):大于150;
b.整备质量(kg):小于1000;
c.对动力电池系统的要求:比能量及重量,拟采用三元锂电。
③经济性要求:
a.能量消耗率(kwh):百公里电耗小于12度(综合工况每百公里电耗);
b.对动力电池系统充放电效率,驱动系统效率提出高要求。
④制动能量回收:
不低于15%(城市工况下制动能量回收对续驶里程的贡献率)。
⑤100km车速:持续时间大于30分钟。
此项指标是对动力电池系统放电效率及热设计,驱动系统效率及热设计的实车考量和验证。
(2)三款典型电动车技术参数特点(来自市场广告):
①江淮(大于4米):永磁同步电机,液冷;0-50公里:6秒(指标未达到); 0-100公里:未标注;
②奇瑞(小于4米):永磁同步电机,液冷;0-50公里: 5.9秒(指标未达到);
③众泰云100(小于4米):交流异步级,风冷;0-50公里:未标注。
2.3车载充电机容量扩充
(1)现状:
①单相:220V;10A(民用插头);16A;32A;(工业用插头);
②充电机功率:220V/16A,3.3KVA;高频隔离方式;220V/32A,6.6KVA;高频隔离方式;
车载充电机容量扩充(参考标准:QC/T895-2011);
(采用隔离,非隔离或具有充电功能的电机控制器等方案)
三相电压,380V,三个等级电流:16A,32A,63A。
(2)充电机功率可扩充如下:
三相380V/16A,充电机功率10.53KVA;
三相380V/32A:充电机功率21KVA;
三相380V/63A:充电机功率41.5KVA;
(三相充电机可采用具有充电功能的电机控制器方案)。
2.4动力总成企业必须考虑的几个问题:
①整车系统与三电系统位置的摆放(在于站在不同的角度考虑问题);
②整车系统与三电系统电磁兼容的考虑;
③整车系统与三电系统搭铁共地的考虑;
④整车系统与三电系统热设计的考虑。
三、后续需要开展的工作
3.1测试评价体系的进一步完善及相关标准的制定
(1)国家级;
(2)行业级;
(3)联盟级(技术标准创新联盟)。
3.2三大测试验证平台的建设
(1)动力总成测试平台建设
动力总成是整车指标提升的关键,动力总成测试平台包括:驱动电机测试,驱动控制器测试,动力电池系统测试等。动力总成测试内容包括:性能,效率,安全等。
(2)车载能源系统测试平台的建设
(3)驱动系统平台的建设。