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自动化在电动汽车控制领域的机会

行业聚焦点中国仪表网2012年02月07日 10:48人气:11496

  导读:自动化在电动汽车控制领域具有明显优势,而事实上,电动汽车还牵涉一系列基础设施的设立,例如充电站充电桩。这些涵盖电动汽车与周边交通系统的管理在很大程度上依赖于自动化行业的发展。
  
  如果说每一次经济危机都孕育着一场新的科技革命,那么当能源供应日益短缺、甚至枯竭之时;当全球气候变暖,包括人类自身在内的物种面临灭顶之灾之时,一场新的科技革命则显得更加迫切。在汽车尤其是电动汽车领域,当今许多国家都纷纷出台政策支持电动汽车市场的研发和市场开拓,例如,英国政府计划总预算2.5亿英镑,从2011年起实施为期五年的电动汽车资助计划——国家政策支持的同时电动汽车将深入行业,对多个领域产生影响。自动化在电动汽车控制领域具有明显优势,而事实上,电动汽车还牵涉一系列基础设施的设立,例如充电站充电桩。这些涵盖电动汽车与周边交通系统的管理在很大程度上依赖于自动化行业的发展。
  
  电机:电力驱动汽车,零排放
  
  基于以上背景,许多大型企业集团已经开始进入这一市场。2011年8月31日,西门子和总部位于瑞典哥德堡的沃尔沃汽车公司于8月31日在德国慕尼黑宣布双方将合作推动电动汽车的技术研发。双方一致同意在电动汽车领域开展广泛的战略合作。合作的重点将围绕电力驱动技术、电力电子技术和充电技术的研发,以及这些系统在沃尔沃汽车C30电动汽车上的整合应用。
  
  电子动力系统、电池管理和充电技术被认为是电动汽车开发和生产的关键技术。此次西门子为沃尔沃汽车电动汽车设计的电机采用模块化设计,非常紧凑。峰值输出功率为108千瓦,最大扭矩220牛米。逆变器的设计将进行综合优化,以满足汽车使用过程中的所有安全要求。此外,西门子还将提供高效、快速的车载和分离充电系统。首批配置了西门子电机设备的沃尔沃汽车C30电动汽车有望在今年年底进入测试车道。从2012年年底开始,沃尔沃汽车将向西门子提供200辆电动汽车用于西门子内部测试车队在实际路况中进行测试和验证。
  
  作为西门子实现可持续发展的电动交通的全方位能源理念的一部分,西门子表示还将继续致力于氢燃料电池的工业化生产。其目标是将由可再生能源生产的暂时冗余的电力转换成“绿色”氢燃料。将其还原成电力之后,可直接用于工业生产、燃料电池车辆,以及以电池为动力的电动汽车。
  
  而去年另一家电机生产商台湾东元电机股份有限公司在公告上宣布,公司将与日本电动汽车生产商SIM-DriveCorp合作生产轮毂马达。以产量计,东元电机是世界第三大重型工业马达生产商,仅次于ABB和西门子,也是台湾首家大型风力涡轮机设计和生产商。而SIM-Drive是新成立不久的一家电动汽车研究和开发商。在包括三菱汽车和五十铃汽车在内的34家日本合作商的支持下,SIM-Drive将展开电动车研发,其发展目标是到2013年开始大规模生产电动车。
  
  电机控制器
  
  近年来国内企业对新能源汽车及其核心部件的投入力度加大,电机控制器的发展快速从技术研究向产品开发方向发展,先后出现了一些专业研发生产车用电机驱动系统的产业化企业,国外电机控制器生产企业主要有丰田、本田、日立、福特、通用、明电舍电机、东芝、UQM电机、ACPROPULSION、ENOVA电机、MM公司和日本安川电机。国内主要电机控制器企业主要有深圳汇川、上海电驱动、上海大郡、精进电动、南车时代等。这些企业逐步形成了有利于提高产品品质、降低成本的产业链。
  
  但由于整个产业价值链、配套设施、技术攻关等尚未完善,到目前为止,大部分该行业的企业还是处于样机提供、小批量的商用验证阶段。
  
  电机控制器根据匹配的电机的不同,需要开发不同的技术平台。目前电动汽车电机驱动系统中,主要采用感应电机、永磁同步电机。交流感应电机的技术最为成熟,目前使用最多,特别是在商用车等需要大功率输出的车型上。但在电动汽车最为关注功率密度、效率两个指标上,交流感应电机的劣势较为明显。尽管2011年国内伴随着稀土永磁材料价格的疯狂上涨,采用异步电机的需求明显增加,但从转矩特性、噪音指标对比,永磁同步电机比直流无刷电机和开关磁阻电机具有明显优势。综合技术和市场趋势分析,未来车用驱动电机系统的三个技术发展方向是永磁化、数字化和集成化。为此,最近,汇川技术拟使用超募资金1.07亿元,用于年产4万台/套新能源汽车电机控制器项目。该项目将新建8条新能源汽车电机控制器生产线及相关征集测试系统,建设周期2年,2013年投入使用。目前,汇川技术在电机控制领域取得了技术领先,产品年出货量超过3万台套。
  
  控制管理:电动汽车充电站
  
  2010年,新能源车被列入国务院公布的战略性新兴产业规划,随后国资委联合16家央企成立了央企电动车联盟。随着电动汽车从初期的公共或出租用车,逐渐向公务或私家用车的发展,其充电设施也要求越来越网络化、智能化、标准化。
  
  今年1月,ABB向美国旧金山的充电站开发和电力存储技术企业ECOtality公司投资1000万美元,以进军北美电动车基础设施市场。今年3月,ABB参加2011日内瓦国际车展时便展出了其最新电动汽车充电技术,包括在全球汽车展上首次展出的功能完备的电动汽车快速充电站。此快速充电站可以加速汽车电池的充电过程,在大约15分钟内就可以使电池电量从额定容量的20%增加到80%,足够支持汽车正常行驶100公里。
  
  作为全球领先的电力和自动化技术集团,2011年5月,ABB接受媒体采访时又说道,ABB拟在上海设立电动汽车充电站设施,并透露包括电网公司、中国石化、汽车整车企业及其他充电设备供应商等等,预计未来整个市场容量高达100亿元以上,因此前景广阔。ABB集团全球市场负责人FrankDuggan也表示,从电动车充电站本身来说,其还存在一系列的挑战,如汽车电池的储能技术、电动充电站的整体控制管理技术等。“充电站在中国短期内若想全面铺开,或许还尚早。”
  
  此前,ABB公司曾参与建设了中国最大的电动汽车充电站——深圳市大运中心电动汽车充电站项目,为充电站的低压配电柜提供了低压空气断路器及塑壳断路器类产品。此外还在香港设立直流快速充电站。
  
  充电站建设过程中需要用到很多设备,如充电机、电能监控系统、有源滤波装置、充电桩、变压器、配电柜、电缆等,其中充电机、电能监控系统、有源滤波装置、充电桩是充电站建设过程中用到最多且相对独特的电力设备。充电机和充电桩设备供应商有国电南瑞、许继电气、思源电气、奥特迅,有源滤波装置设备供应商有荣信股份、思源电气、森源电气,电能监控系统设备供应商有国电南瑞、许继电气、国电南自。
  
  可以看出电机及控制系统企业也将分享电动汽车盛宴。
  
  电动汽车发展的最核心目标是电气化,电气化的渐进路线是:传统混合动力汽车、插电式混合动力汽车、纯电动汽车。无论是哪种类型的新能源汽车,均需要引入电机及其控制系统设备。
  
  连接器
  
  中国国际电动汽车及充(换)电站建设展于2011年10月12日至15日于北中国国际展览中心盛大开幕。在展会期间,魏德米勒隆重推出了HDC充电汽车接口系列连接器,此连接器为魏德米勒长期专注于电气联接领域新技术所研发的产物,可为新能源电动汽车提供高性能高品质的电气联接解决方案。魏德米勒为广大用户提供交流充电接口产品及直流充电接口产品可选,此系列产品完全符合最新颁布的QC/T841-2010标准,同时参考IEC62196-2良好的人机工程学设计,外形美观,有舒服的握感,同时产品具有低插拔力,高锁紧力,耐温范围宽的优点,同时具备充电防松等功能。
  
  针对专业汽车充电站设备,魏德米勒旗下产品——D系列继电器,二级防雷产品及平板电源等也逐一登场。
  
  未来的成功
  
  随着国家政策的持续拉动、消费者接受程度的加强,以及电动汽车基础设施的逐步夯实、电池系统及动力总成系统的日趋完善,都将给自动化制造商带来不可估量的新机会。
  
  在电子动力系统、电池管理和充电技术被认为是电动汽车开发和生产关键技术及充电站作为电动汽车基础工程情况下。自动化技术的进步可以满足用户对电动汽车及充电站的高性能要求,是电动汽车行业通向美好未来的必由之路。
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