电动汽车充电桩电路图 ...
2025年美国电动汽车驱动电机电控“路线图”解读
接线图
2023年01月06日 22:36 308
admin
美国能源部在2017年发布了电动汽车发展2025路线图规划。对电动汽车及其三电系统的发展目标给出了指导性意见。他们曾在2013年发布过2020年路线图，在全世界范围内形成了标杆影响力，现在五年过去了， 新的路线图对电机电控技术发展都作了哪些规划呢？
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从2020到2025
2025年路线图是2020年的基础上的进一步延伸，主要是从效率、功率密度、成本方面作出指标要求。其对电机电流的具体要求如下：
从中发现在电机效率、功率密度、成本方面都有较大的提升，不仅如此在可靠性要求方面，也从2020年的15年/15万英里提高到了2025年15年/30万英里。
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成本和功率密度要求进一步提高
这份路线图核心的要求是成本和功率密度，因为这关系到EV总体商业目标是实现。根据路线图描述：在2025年，峰值功率为100kw的驱动系统，总成本要求达到6＄/kw，而这个指标在2020年只有8＄。相应的电控的要求在2025年达到2.7＄/kw，电机需要达到3.3＄/kw。
在功率密度方面，侧重对功率体积比的定义。驱动系统峰值功率密度要在2025年达到33kw/L，远高于2020年4kw/L的指标，分解到电控需要到100kw/L，分解到电机需要到50kw/L，这两个指标分别是2020年要求的7.5倍和8.8倍。
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这个差距到底有多大？
一定的定量的概念，才能理解这件事情。我们常常分析的丰田prius，BMW都是什么样的水平呢？pruis2010的驱动总成成本要34.9$/kw，电机的功率密度才2.6kw/L,连2020年的目标都没有达到。
较新一点的BMWi32016版本的驱动系统技术指标有一定进步，其电机的功率密度达到9.2kw/L，电控的功率密度达到18.5kw/L,这超过2020年目标水平，但未达到2025年水平，其成本数据也未公布。
U.S.Drive统计了2017年领先企业的技术指标，其平均水平如下表，在功率密度方面有了长足的进步，基本达到了2015年要求，但成本仍然偏高，可见成本是关键之中的关键。
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这个差距到底有多大？
更进一步我们对照控制器和电机的目标成本目标模型。100kw的控制器，功率模块和驱动模块成本需要达到59美元和60美元，功率模块成本占比需要从39%降低到23%。
在电机方面，一个100kw的电机总成本330美元，其中磁钢的成本需要达到13美元，占比从现在的8%降低到4%。
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这份路线图是怎么设定出来的：倒逼
指标提这么高，真是蛮横霸道不讲道理，之所以设定这么高的要求，肯定不是参考了现有技术发展的结果，更多的是为实现市场目标。其假设前提条件是要在2025年达到纯电动汽车在汽车市场占比10%，在2040年占比35%的目标，必须要在成本和体积效率上有更大的突破，从而获得相对传统汽车的竞争力。从市场到产品，从汽车总产品再到电机电控子产品一级一级往下分，就是这么些指标，这是令全行业都敬畏的数字。
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有没有人可能达到目标
还真有可能， 橡树岭实验室就在2017年开发出一款电机产品，在功率密度、成本都能超过了2020年要求。这款电机是铁氧体永磁同步电机，转子采用双层SPOKE结构，经过测试这款峰值功率为103kw的电机，转矩密度比prius2010提高了10%，最高转速提高了20%。
如果以9000rpm 103kw的峰值工况工况计算，该电机功率密度达到10.3kw/L，成本降低到4.4＄kw,实现了2020的目标。其采用的核心创新点就是无稀土技术和自动优化算法。
当然离2025的目标还有差距，但后续的电机方案已经在优化中。在下一代的产品中，功率密度会提高50%达到16.2kw/L，4.5kw/kg，转矩密度达到32Nm/L，8.9Nm/kg。也算是往前进了一大步。
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路在何方---技术突破
为了实现目标，路线图中也给出了相应的技术路线。这里介绍下电机的方面的发展路线。我们不完全的总结了下大致分三个方向：
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给我们带来的启示
美国制定路线图意图就是强力推进本土企业的技术创新，DOE明确宣称，现在的目标是已有技术无法实现的，从2015到2020需要一次技术突破，从2020到2025年还需要一次技术突破 ，只有勇于向前的企业才能脱颖而出。作为跟随者我们该何去何从？创新、创新、创新重要的事情说三遍，企业一定要建设自己的核心技术竞争力，跟随模仿的老路已经越来越窄了。
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