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郭淑英:聚集电力电子,突破电动车子电机驱动体系焦点技艺

2021-4-15 14:34| 发布者: wdb| 查看: 110| 评论: 0|原作者: [db:作者]|来自: [db:来源]

摘要: 2017年7月19日,华夏电动车子百人会2017年第四期“电动车子热点难题研讨会”在湖南省株洲市举办,本期研讨会聚集“新燃料车子电力电子技艺”。

  2017年7月19日,华夏电动车子百人会2017年第四期“电动车子热点难题研讨会”在湖南省株洲市举办,本期研讨会聚集“新燃料车子电力电子技艺”。

  华夏大巴车网从现场理解到,依托要害技艺的突破创新提升焦点竞争力,已成为新燃料车子范畴的共识。电力电子作为新燃料车子的要害技艺,其技艺进步作用着新燃料车子资产向电动化、智能化方向迈进。华夏中车团体株洲电力机车探讨所首席行家郭淑英发言,现场实录如是:

  陈主任,丁院士,各位行家,大伙好!

  咱报告的题目是“聚集电力电子,突破电动车子电机驱动体系焦点技艺”。咱的汇报分三个部分,起首容易推荐一下电动车子对咱们电机驱动体系有那一些要求。咱们都晓得电机驱动体系是把电池的电能转化为机械能的要害部件,它的功能干脆打算了咱们全车的功能,是以说它跟电池、电控一样是支撑咱们电动车子技艺体制的三项要害共性技艺之一。

  全体对咱们电机驱动体系提议的请求,起首,高功能,效能要高,高功率转矩密度,良没有问题功能切实是能够确保机动车的能源性和控制性,同一时间增添机动车续驶路程。从可靠性、平安性方面,干脆作用到机动车的可用性和使用者的接纳水平。低本钱,此刻提的十分高的一种目标,干脆作用到咱们车子的资产化流程和咱们消费者购置率。这是全车对咱们电力体系提议的请求。

  日前咱们国家内部的电动车子电机驱动体系的现状,从全车来讲,咱们昨年的产量销量量区别是50多万辆,名次全球第一,到2020年咱们总的产量将来会达到200万辆,咱们国产的机动车最重要的仍是与咱们国产的电机驱动体系配套的,这些也是值得咱们这行骄傲的。可是咱们都晓得,电机操控器里头所用的要害焦点部件IGBT,另有少许轴承,这点部件多数仍是有赖于进口。

  第二部分,谈一下国家内部外电动车子电机驱动体系的进行现状。总的来讲,电机驱动体系是向着高效能、高转矩、高功率密度以及高集成度这种方向进行的,全个阶段经验了从分离式、到集成式到此刻的机电一体化和高度集成的进行。鉴于这种请求,对咱们电机操控器和电机方面的资料、器件和咱们的热治理、操控技艺都提议了更高的请求。从操控器来看咱们的进行分那么几个阶段,第一种是惯例模块,第二个阶段是车子级模块,第三四个阶段根本上过渡到定制化的模块,另有多功效单元集成化、机电集成那么一种阶段,咱们下一阶段就展开少许新资料、深度集成方向进行的。国家内部来看咱们的产物四个阶段都有,可是新的阶段咱们正好开发。从海外来看,世界上第一阶段此刻曾经抛弃了,多数处在二、三、四阶段和下一阶段的研发中间。

  IGBT器件的进行趋向,从键合形式和引线进行来看,世界企业采纳定制封装车子级IGBT,咱们国家内部采纳准则封装IGBT。

  谈到器件,谈到下一阶段的新款器件,日前以硅基为根基的IGBT器件,它的耐压频次等等曾经进行到必定水平、遭到必定节制,是以新款的资料,像碳化硅、氮化镓新款资料的器件就应运而生,相关于硅基资料来讲碳化硅有甚么好处,事业电压是相比高的,大概20kv,更高事业温度和抗辐射能力,更高事业频次,提升能量切换效能,能够实现体系的高温、高效和快速运转。

  日前碳化硅的半导体器件国家内部外研发觉状可行看,国家内部碳化硅根基曾经起步,像咱们中车株洲所、电工所等等都曾经最初做探讨,国度也设了少许课题。日前可行看,芯片模块来看,国家内部像科锐、罗姆都有相应的产物,采纳碳化硅的电机操控器,丰田和三菱曾经到了路试阶段,咱们国家内部日前仍是小批量的样机产物,还出于这类研发阶段,这便是最重要的的产物。

  电机的进行,也是经验了那么少许阶段,从开始的采纳异步风冷、永磁水冷,到此刻各式导体方式,包括油冷的、矩形导体,另有异步、铸铜转子电机的,这点技艺全在进步,日前仍是朝着永磁化、快速化、集成化方向进行,此刻电机和减速箱的集成,电机和操控器包括三融合这类形式,另有扩散式驱动的轮毂电机另有轮边电机,全在研发中间。

  车用电机方面,实质上刚才说到新款器件的诞生,碳化硅器件,它的频次高了,实质上对电机来讲也提议了一种新的请求,你这种高频概况下损失,如何适应这类高频下的事业情况,对咱们电机的资料,包括构造设置,少许操控算法也提议了新的请求,此刻新资料、新构造、新技艺全在同步发展。

  咱们看一看国家内部外的对照,应当说国产的电机驱动体系、电机根本驱动功能是跟海外的相差不很大,根本技艺功能可行满足咱们的制造请求,可是在少许防护技艺,噪声波动,电磁兼容,可靠性、耐久性方面,咱们产物的水平仍是有些参差不齐,跟全车的要求另有必定的距离,是以咱们科技部重要专项,高效轻量化、高性价比的电机技艺资产化这种课题曾经设立,是由咱们精进电动担任这种课题的名目牵头单位。

  下方的表格可行看,经过指南的请求到2020年达成,根本上跟世界领先进步水准不会有大的差别。

  后面跟各位汇报一下日前咱们中车株洲所做的少许事业。咱们中车株洲所是中车的一级子企业,1959年成立,昨年产值是310亿,此中车子板块产值达到了100亿。咱们2010年最初,经过把轨道交通焦点技艺向电动车子范畴发展拓展,日前曾经造成了从器件到模块,到总成以及到电机驱动体系,包括昨日咱们见到新燃料全车,咱们是那么一种完整的资产链。

  咱们中车株洲所下属的三个营业单元来从事跟电动车子相干的少许营业,例如说中车时期电动,是营运车全车能源车体系,另有功率半导体器件及乘用车电机驱动体系,另有电体制造,这是咱们三个营业单元从事这点事业。

  咱们全个体系进行也是从2010年最初承受863名目,到小批量的制作、制造到“十城千辆”,一直到达成几代产物的开发,日前咱们驱动体系的产物可行说造成了两类平台,一种是乘用车的,像这种乘用车DM11在外面可行见到,乘用车三融合电机操控器曾经实现了SOP,咱们TP5营运车,昨日发表的八融合高度集成的操控器曾经批量制造。从操控器的资产化能力来讲,咱们此刻有两条不业余化制造线,一条是营运车,一条是乘用车,年产可行达到10万台,咱们日前正好建造一种50万台电机操控器的生产基地,这是下边咱们厂房里面的相片。

  咱们电机方面,株洲电机中试基地另有襄阳生产基地,襄阳日前的规划和产能达到每年20万台。总的来讲,咱们在驱动体系方面还造成了部件级、总成级、体系级的改善实验体制,咱们这种实验室经过了国度断定为CNAS的认可,成为新燃料车子范畴不业余试验检验基地,能力都仍是十足具有的。

  咱们的技艺路线,一个是鉴于通用IGBT模块技艺路线开发,一个是鉴于定制IGBT芯片顶级水平的技艺路线,这两种技艺路线的操控平台皆是同一的。

  咱们IGBT的模块操控器,开发了鉴于定制准则的功率级别,从55千瓦到140千瓦,日前功率密度可行达到20千瓦/升。此外一个鉴于定制芯片的操控器,日前咱们功率密度可行高27千瓦/升,这种是采纳双面水冷、双电机操控器,这种产物外边也有,可行看获得的。

  这是乘用车系列的少许电机,此刻都处于在B样和A样的阶段。咱们还和海外全家企业合作开发了一款一体化集成的体系,这种便是把操控器、变速箱、电机全个集成在一块,这是详细的技艺参数,将来这类集成式的咱们以为是进行方向之一,还可行降低少许线束、管线等难题。

  这边要点讲一下咱们的TP5体系,昨日发表会咱们也见到了,外边有这种产物。这种产物日前是能够适用于纯电、增程插电、没有轨电车、能源电池等产物,掩盖的机动车从6米—18米,日前来讲是一个高功能、高性价比营运车体系的概括解决方案,这种产物从TP1一直到TP5的进行,从最早的异步永磁共存分离式,到此刻永磁为主,包括操控的集成,加上网联化、智能化这种产物,应当是此刻咱们推向市场的一种主打产物。详细的八融合都有那一些呢?双电机操控器、双DC/AC、DC/DC电源、全车操控、绝缘检验、高压配电,这八项功效都集成在一块了,操控板也是集成的,操控算法包括少许散热,同一料理,应当说做的咱们本人仍是十分称心的。这种产物的少许详细目标,相关于TP4来讲,咱们的空间重量大幅下调,本钱也下调了20%,日前这种产物下半年大概有几十万台的定单。营运车的电机,有快速电机,包括没有轨电车的电机,前面跟它配套的。

  下边咱再给大伙报告一下咱们的焦点部件IGBT这方面的研发概况。从资产化能力来看,咱们从营业范畴,咱们是掩盖了从IGBT、IGCT、碳化硅、功率创建、晶体管等范畴,产物布置来看咱们有4英寸、6英寸、8英寸的制造线,咱们有林肯研发基地包括这边的研发中心,另有具有这点要点实验室、理事长单位的资质。咱们此刻从事半导体资产的员工有1100多人,此中技艺人士有400多人,境外员工有330多人。

  咱们电力电子是这样一种容易的历程,从这种进行历程可行看,从1964年最初,咱们本人最初研发大功率的半导体器件,一直到2008年并购了Dynex企业今后咱们映入了IGBT范畴,这是几个要紧的路程碑阶段,咱们最初IGBT映入地铁和机车的市场。到2014年咱们自助研发了IGBT的芯片与模块,曾经批量利用咱们的轨道交通。日前为止咱们的IGBT产物曾经掩盖了从650V到6500V全电压系列的范畴,实现了出口。

  此刻到2017年,咱们曾经实现了从产业级到定制化车子级封装技艺的突破,具有了车子IGBT模块的设置封装测试的完全体系。芯片的功能,经过对照咱们看,达到世界领先进步水准,而且依据市场的要求提供少许定制化的新品产物。

  还造成了咱们碳化硅器件的完整技艺开发平台,具有了碳化硅SBD和MOSFET等器件的研发生产能力,日前咱们也牵头执行国度的要点研发计划、宽禁带半导体电机操控器开发及资产化的课题。

  这边还推荐几种芯片产物,咱们的这种产物开发出去是三款车子级的芯片产物,区别是750V/200A、1200V/200A、750V/300A。从模块来讲,咱们从第一代准则封装模块到第二代准则封装模块,到日前咱们采纳平面封装的模块,有那么几种规格。

  最终谈一丝咱们未来的规划和展望。咱们采纳的技艺战略应当是从芯片到模块、到组件、到操控器、电机体系集成这样集成推行的技艺战略。日前有那么一种技艺,最近几年“十三五”时期咱们将实现双面冷却IGBT产物和车用碳化硅产物的批量利用,这句话提起来,里程还很长,咱们的事业都再接着。推进电动车子电机驱动体系“华夏芯”的技艺进步。

  总的,鉴于咱们本身电力电子和电动技艺方面的技艺能力,做大、做强咱们电动车子的电机驱动体系,塑造性价比优异的新燃料车子电机驱动体系,为此个产业做出咱们一种国家所有公司应当有的奉献。

  咱的汇报就到这边。谢谢!

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