在能源和資源的雙重壓力下,幾乎全球的汽車廠商和各級政府都積極行動起來,節能和新能源汽車成為備受矚目的焦點,而當務之急是需要新一輪的排放標準的出臺以及新能源汽車核心技術上的突破。在新能源汽車領域,我們進行了哪些卓有成效的事件,在創新過程中有哪些困難,未來有什么發展趨勢?湘電萊特電氣有限公司總經理鄧群的致辭表示:
大家知道,電動汽車是新能源汽車的一個重要組成部分,無論是混合動力車還是純電動車都需要高效能的驅動電機系統和發電機系統,我們作為專門生產電機控制系統的廠家,一直在致力于尋找怎么樣生產一種體積更小、效率更高,更可靠的這么一種電機系統,我們也一直致力于不斷地推進用新的技術來改善電機的性能。今天我的講演就是“非晶電機技術在電動汽車上的應用”。
首先我用簡短的時間介紹一下我們企業的情況。湘電萊特電氣有限公司是湘電集團下屬的一個控股公司。這是近幾年湘電集團產值的發展趨勢,每年都以30%以上的速度在增長,去年湘電集團的產值達到了120個億。湘電集團電機的設計和制造在中國處于領先地位,交直流電機和變頻電機每年產能達到1.5億千瓦。湘電集團的主要產品分為三大版塊,第一就是交直流電機;第二風力發電驅動設備;第三車輛。風力發電設備在全國我們去年是排到了第五名,我們的百噸級礦用車輛在全國是排名第一。
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了美國先進的非晶電機技術,投資1.25億,我們主要是研發生產新型的高效電機以及控制系統的高科技公司。
湘電在2001年開始,就自主研發了電動汽車的關鍵零部件。2003年開始,我們又研發并聯式混合動力客車和變電混合動力客車,而且在2005年,我們在長沙成功開辟了全國第三條混合動力示范運營線。當然,這些整車項目主要是為了我們這些關鍵零部件的一個試驗平臺搭建。06年,我們承擔了國家“十一五”863計劃的電動汽車重大專項,課題是車用系統的研發。
經過近十年的努力,我們已經在電動汽車領域形成了系列化的產品。比如在永磁電機系統,我們形成了ISGB輪轂系統,形成不同電壓等級9—100千瓦的永磁同步電機系統。BSG的交流感應電機是我們跟美國德爾福公司開發的一個項目。在混合動力客車方面,我們形成了60—200千瓦系列化的交流感應驅動電機系統,覆蓋了串聯、并聯混合動力客車和純電動客車。
我們公司也是全國唯一的一家在串聯混合動力客車用發電機APU系統唯一一家專業的研發制造生產企業,我們也形成了控制系統系列化的產品。這是我們跟全國曾經配套過的一些整車企業,包括東風、金龍、吉利、上海華普、株洲時代等等。
下面言歸正傳,我給大家介紹一下非晶電機技術。所謂非晶電機,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,非晶電機的化學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間內噴到鋼表面。它的優點是具有高頻下的低損耗等等,由于它特別薄脆、硬度高。目前非晶電機的最大應用領域是變壓器行業。
這里我列出了非晶態金屬和普通矽鋼片的比較,在原子結構排列的形式,矽鋼片通常是有序的排序,非晶電機是沒有有序結構的,它的原子排列是無序的狀態。
現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。業內很多電動汽車專家知道,很多電動汽車因為空間很小,所以他要做扁平式的電機,這種結構的影響,我們會把電機做成多極式,因為它的頻率會比較高,以前我們給混合動力開發的頻率可以高達80核磁。
總結一下,非晶材料具有高導持性,這種特性使我們電機的高頻化成為可能。通過我們的理論計算和實踐的性能測試,當非晶電機工作頻率范圍增加3倍的時候,我們功率的扭矩力度增加2倍,因此使用這樣的材料,我們的電機功率能夠得到有效的提高。
這是我們湘電萊特非晶電機軸向磁場電機的爆炸圖。首先,第一,它容易實現電機的多極結構。如果像以前普通的矽鋼片的多極結構,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863課題的時候,我們給轎車廠開發了很多ISG機電系統,我們用的是永磁技術,實際上在測試結果并不理想,系統效率只有80%幾,因為它通常工作在高頻狀態下,損耗沒有辦法控制,非晶電機就可以解決這個問題。我剛才介紹了非晶代材硬度很高,加工比較復雜,采用這種軸向磁場,定制相對比較簡單。
同時,采用這種結構,我可以合理地設計我們的電機。另外一個特點,就是這種結構可以采用成形線圈,上面這個照片是我們以前開發的IS電機,很多時候我們采用這種散開線,必須手工牽線,這樣的話,成本和質量控制都成問題。這種結構它是容易實現自動化操作,適用于大批量生產。
下面介紹一下湘電萊特已經開發的非晶電機,首先我們已經建立了自己的研發平臺,從設計、制造,都是在湘電萊特完成的。但是,客觀地來講,一個新技術、新材料的應用,肯定會要走一個過程。目前湘電萊特已經把非晶電機的設計和批量化的工藝固化下來了,下面我們已經有幾款這種非晶的高效發電機開發量產,并投向歐美市場?,F在你們看到的8.0的發電機,這個電機的頻率有900—1200核磁,效率達到92%以上。下面可以看一下我們已經量產的圖片,這個電機在歐美主要是用在發電設備上面。這一款也是目前我們已經量產的,也是在歐美市場,主要還是在軍用還有一些民用的高效能移動式的燈塔,因為它的效率高,所以在同樣的油箱的容積下,它的運行時間更長。同樣的電機我們設計的極數也很高,它的效率是很不錯的。
非晶電機因為它的工藝過程跟通用電機有很大的不同,那么在可靠性測試方面,我們做了一些工作。你們現在看到的這個圖片是我們在環境溫度135攝氏度下面連續運行了兩千小時的可靠性測試,