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新能源汽車節能需電池、電機、電控緊密配合

2010-11-18 08:40:42 中國電子信息產業網

隨著中國汽車業“十二五”規劃初稿的面世,未來中國汽車業的發展重心逐漸清晰,新能源汽車將被列為中國汽車行業今后5年發展的重中之重。新能源汽車在催生巨大新市場空間的同時,其節能之路也將影響其普及進程。 節能是綜合工程,電池、電機、電控是新能源汽車的三大關鍵核心部件,因而實現節能需要它們之間各自的優化和緊密配合。

電池的重要性毋庸置疑。“新能源汽車對電池的要求在于更大的容量、更輕的重量以及更安全穩定的結構。”天津力神電池股份有限公司高級副總裁張仁柏表示。他還指出,剎車能量回收技術是另一關鍵技術。當車輛在開始減速滑行或剎車的時候,連接車輪的發電機就會把部分多余能量轉化為電能,儲存于專門的電池組中。出于制動安全考慮,通過電機能量回饋的最佳理想值(從機械能轉化為電能,最終再轉化為機械能)大約在50%左右。

當然,電池管理系統是電池能否發揮作用的“大腦”,節能對電池管理系統的要求也在走高。德爾福電子與安全事業部電子控制產品業務部亞太區項目總監JohnAbsmeier介紹,電池管理系統的難題是如何在汽車壽命周期內保證電池的良好工作狀態,計算電池充電狀態(SOC),優化電池充電,并保證汽車始終有足夠的動力。此外,電池管理系統還要能夠監控電壓、電流和溫度,為電池提供必要的冷卻。

在電機方面,節能對它的要求是更高效、更緊湊。記者了解到,目前國內將永磁同步電機作為重點,生產大多是“作坊式”的,大批量生產的工藝尚待改善。國外則對交流異步鑄銅轉子感應電機作為牽引電機的使用非常重視,它的整體效率及功率密度比永磁同步電機略低,但其具有耐高溫、安全性好、可靠性高及低加工成本等永磁電機無可比擬的優勢,且異步電機批量生產的條件非常成熟,在純電動車的應用中它將是永磁電機的主要競爭對手。

“國內應該同步開發永磁同步電機和異步感應電機。”深圳航盛電子股份有限公司技術中心副主任、新能源汽車總工程師陳小江對《中國電子報》記者表示,“在純電動車和插電式混合動力車中,異步電機的應用將達到50%~60%;在其他混合動力車中,由于受到安裝空間的限制,永磁電機應用將是主流。”

而電機控制系統是三大關鍵件中難度最大的,因為它是閉環控制系統,需要極快的動態控制,一旦誤操作就會導致失效,因此保障電機控制的功能安全是極為重要的。

此外,混合動力車相比純電動車對系統提出了更高的要求。陳小江表示,混合動力車要實現燃油經濟性,需要考慮動力系統架構、部件匹配和控制策略優化,需要優化或重新設計發動機。在混合動力車中,發動機的工況與傳統汽車不同,發動機、電機及電池系統需要作系統優化匹配,才能實現最佳的燃油經濟性目標。目前國內企業大多沒有掌握發動機、變速箱技術,在混合動力系統的整車集成方面面臨很大挑戰,這將是混合動力車發展的瓶頸。對于整車成本有很高要求的低端車,混合動力應用的前景亦不容樂觀。

造就新市場空間除了三大關鍵部件外,新能源汽車對汽車半導體的需求也在“水漲船高”。飛思卡爾(中國)半導體公司汽車電子資深市場經理康曉敦表示,電池管理系統除了需要更多更高性能的MCU外,還需要很多檢測電池性能和控制電池性能的智能模擬器件。由于單個電池單元之間不可能完全一致,所以除了要有電池包的整體管理外,還需要單個或幾個電池的管理,這就還需要控制器之間的協同工作,并與總控制單元協調。

電機控制系統還帶動了對大功率器件的需求。電機控制系統除了需要用DSP或最好用帶DSP功能的MCU外,大功率的驅動器件是必不可少的。康曉敦指出,“現在通常是將預驅動、IGBT功率驅動模塊及散熱器等集成為一體的大功率模塊。”

記者了解到,為了適應新能源汽車高功率、高電壓的運行環境,除了大功率驅動模塊等驅動器件外,由于MCU低工作電壓的限制,還一定要有DC/DC變換器。此外,純電動車和混合動力車還各自需要一個逆變器才能行駛,逆變器可將高壓直流電源轉化為驅動電氣裝置所需的多相交流電,在電源轉換中發揮重要作用。而且插電式混合動力車需要發動機管理系統與電機控制系統之間的高速配合,這就要求相應控制單元之間可高速通信。康曉敦告訴記者,CAN總線此時不能完全滿足通信需求,有些廠商已經開始采用FlexRay以保證各單元之間的通信。因而,FlexRay收發器的市場將隨著新能源汽車的應用而不斷擴大。




責任編輯: 中國能源網

標簽:新能源 汽車 節能