电机股份有限公司年产30万台电动汽车驱动电机可行性研究报告123.doc
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1、年产 30 万台电动汽车驱动电机项目 可行性研究报告 一、项目概况 浙江方正电机股份有限公司年产 30 万台电动汽车驱动电机项目为新能 源汽车配套产品,产品行业划分上属于新型新能源汽车行业。 节能减排已成为我国的基本国策之一,这是贯彻落实科学发展观、构建社会 主义和谐社会的重大举措,也是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。 近年来,随着我国汽车工业的迅速发展,我国汽车保有量的快速增加,汽车能源 消耗增长呈现加速趋势,进一步加剧了我国石油供需的矛盾。我国汽车工业的发 展面临着来自能源安全、环境保护和气候变化等可持续发展要求的多重挑战。寻 找石油替代是一个刻不容缓的问题。同时,汽车还是环境污
2、染的主要因素,这就 给我国能源安全和环境保护带来了巨大压力。因此,在能源稀缺和环境保护的双 重制约下,配合替代石油的清洁能源发展,推动电动汽车发展显得尤为迫切。 ( 1)本项目符合国家相关规划要求 中国国民经济和社会发展十一五规划纲要要求,增强汽车工业自 主创新能力,加快发展拥有自主知识产权的汽车发动机、汽车电子、关键总成及 零部件; 中国汽车产业十一五发展规划纲要要求,依靠技术进步实现产业可 持续发展,将节约资源、保护环境、提高车辆安全性作为汽车产品技术发展重点, 将开发、推广新能源汽车作为缓解能源供应矛盾的重要战略措施、对于具有发 展前景的纯电动、合成燃料、燃料电池等新能源汽车,国家支持企
3、业研究开发, 并在有条件的地区开展示范运行,为产业化打下基础; 国家汽车产业调整和振兴规划(2009-2011年)要求,积极发展节能环 1 保的新能源汽车,改造现有生产能力,到2011年形成50万辆纯电动、充电式混合 动力和普通型混合动力等新能源汽车产能,新能源汽车销量占乘用车销售总量的 5%,实施新能源汽车战略,推动纯电动汽车、充电式混合动力汽车及其关键 零部件的产业化。 ( 2)本项目符合浙江省相关规划要求 浙江省国民经济和社会发展十一五规划纲要强调,要组织实施重大 科技专项,其中汽车及关键零部件制造技术是30个重大科技专项之一; 浙江省汽车及零部件产业十一五发展规划要求,做大做强汽车零部
4、 件,支持发展专用车、特种车及电动汽车产业化,成为我省先进制造业基地的主 导产业、鼓励和支持重点区域、重点企业实施重点技术改造,如电动汽车及关 键技术产品的产业化,关键汽车零部件改造等; 浙江省汽车产业转型升级规划(2009-2012 年)指出,要抓住国家推动 新能源汽车发展新机遇,加快推进新能源汽车及关键零部件的研发与生产、积 极发展一批能为新能源汽车配套的动力电池、电机、控制系统、转向系统、空调 系统等关键零部件,构筑国内领先地位。 ( 3)本项目符合丽水市相关规划要求 丽水市国民经济和社会发展十一五规划强调,要做大做强五金机 电、汽摩配件等具有一定规模和优势的产业、积极贯彻先进制造业导向
5、目录, 着力培育机电一体化、环保节能等新兴产业群,形成工业发展的后续产业和战略 产业。 综上所述,本项目符合国家及地方相关规划发展要求。 ( 4)符合国家发改委产业结构调整指导目录(2007 年本) 国家发改委产业结构调整指导目录(2007 年本)(征求意见稿),第十三项 汽车第 2 条将汽车、摩托车总成及零部件关键技术开发制造:驱动电机 2 列为鼓励发展类。 ( 5)符合国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定要求 本项目属于国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定中七大战 略性新兴产业之一的新能源汽车产业,符合着力突破动力电池、驱动电机和电 子控制领域关键核心技术,推进插电式混合动
6、力汽车、纯电动汽车推广应用和产 业化的方向。 ( 6)符合国家发改委汽车产业发展政策要求 本项目符合国家发改委汽车产业发展政策(2009年修订)中结合国家 能源结构调整战略和排放标准的要求,积极开展电动汽车、车用动力电池等新型 动力的研究和产业化的产业导向。 ( 7)属于国家重点支持的高新技术领域 本项目产品术语国家重点支持的高新技术领域第八块高新技术传统产 业第六部分汽车行业相关技术中的新型电动驱动系统技术。 ( 8)属于国家汽车技术进步和技术改造项目及产品目录 本项目产品属于汽车技术进步和技术改造项目及产品目录第一条电动 汽车及部件第5款电机及驱动系统重点支持和发展导向产品。 ( 9)符合
7、浙江省人民政府关于加快工业转型升级的实施意见 本项目符合浙江省人民政府关于加快工业转型升级的实施意见中提出的 重点发展节能环保型轿车和客车,加快发展发动机、自动变速箱、汽车电子等 关键零部件,实施汽车零部件技术提升工程。 电动汽车用驱动电机关键技术研发及产业化项目符合国家和地方政策规 划要求,符合国家和地方产业导向。 浙江方正电机股份有限公司是我国缝制电机行业的龙头企业,特别是微特电 机行业。公司自 2005 年进入汽车配件行业以来,公司产品技术研发能力和管理 能力均得到了极大的提高,公司已经进入了汽车配件行业。近年来,我国汽车行 业发展迅速,技术和环保要求日益提高,特别是国家对电动型新能源环
8、保汽车的 3 重视程度日益加强。作为电机生产的龙头企业,公司急需通过技术创新扩大产业, 来保持公司在市场竞争优势地位。 本项目生产技术具有自主知识产权,产品质量和工艺技术均达到国内领先水 平,填补国内电动汽车用驱动电机领域的空白。项目的实施不仅可以增加公司的 销售收入,进一步提升公司的综合竞争力;亦可进一步加强企业的自主创新能力, 使得企业在电动汽车用驱动电机领域取得技术和市场领先地位。 二、相关领域国内外研究现状及发展趋势 1、国外电动汽车发展现状和发展趋势 当前全球石油资源供给日趋紧张,温室效应等气候问题也越来越受到世界各 国的重视,发展低碳经济走可持续发展之路已成为全球的共识电动汽车以其
9、高 效节能、低排放或零排放优势,以及优越的使用性能和相对低廉的销售价格,得 到了市场的广泛认可和普遍欢迎,日益成为全球汽车工业关注的焦点,展现出良 好的发展前景。 美国、日本、法国、德国等发达国家对电动汽车发展高度重视,各国从汽车 技术变革和产业升级的战略出发,纷纷颁布制定了优惠的政策措施,加大电动汽 车的投资力度,积极促进本国电动汽车产业发展。美国总统奥巴马明确表示,到 2015 年美国要有 100 万辆充电式混合动力车;日本早在 2009 年 6 月就启动新 一代汽车计划,力争在 2050 年使环保型汽车占据汽车市场总量的一半左右;法 国政府于 2010 年 1 月份宣布将实施发展电动汽车
10、全国计划,预计到 2020 年将推广 200 万辆电动汽车;德国政府在 2009 年初通过的 500 亿欧元的经济刺 激计划中,很大一部分用于电动汽车研发和汽车充电站网络的建设。世界上许多 著名的汽车制造厂商都在大力开发新能源汽车,寻求替代燃料或者减少燃料的消 耗量,以美国蓝鸟客车公司、英国的 FRZAERNASH 公司、日本丰田、日本本田 为代表的电动客车和轿车已经上市。由此可见,未来几年全球电动汽车产业将达 到一定规模,并将开启下一轮全球车市争霸战。 从全球范围看,刷直流电机、一般同步电机、感应电机与有刷磁铁电机商品 化历史最长,产品更新换代不断,迄今还在应用。上世纪 80 年代开始进入商
11、品 化的表面永磁同步电机与 1990 年代以来研制开发的开关磁阻电机、内置式永磁 4 同步电机以及最新的同步磁阻电机相继进入市场,并在电动汽车与混合动力汽车 上获得应用。根据电动汽车、混合动力车车型的开发应用年代,近几年来在批量 生产的日本电动汽车车型上以采用永磁同步电机为主流。近年来美、欧开发的电 动汽车多采用交流感应电机。其主要优点是价格较低,性能可靠;缺点是起动转 矩小。日本近年来问世的电动汽车与新型混合动力车大多采用永磁电机。 2、国内电机汽车发展现状和发展趋势 我国电动汽车发展始于上世纪九十年代,中科院电工所、上海 811 所、清华 大学、上海同济大学、北京理工大学等单位,在863计
12、划和十五国家科技专 项等国家项目的支持下,在电动汽车研发制造领域取得了阶段性的研究成果。近 年来,随着全球汽车工业重心开始向我国市场转移,电动汽车的产业化进程明显 加快。据不完全统计,我国包括比亚迪、上汽、一汽、东风、北汽、奇瑞、吉利、 力帆等在内的整车企业超过 150 家,包括一汽、上汽、宇通等在内的从事混合动 力客车研制和生产的厂家超过 30 家。特别是随着我国电动汽车的制造体系逐步 建立,自主创新能力得到较大提升,国内许多企业已开始涉足与电动汽车相关的 电池、发动机等关键零部件的研制和生产,技术水平与国际先进水平的差距正在 缩小。 从全球和我国主要汽车生产厂家的发展计划看,电动汽车的产业
13、化时代正在 到来。按照国务院指示,国家发展改革委组织制定了汽车工业调整和振兴规划, 财政部、科技部等部门也制定了节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理 暂行办法,加大了对电动汽车的政策支持力度。在此激励政策的鼓舞下,国内 汽车企业纷纷增加对电动汽车及相关零部件的研发投入,我国电动汽车产业正在 进入高速发展的新阶段。根据汽车工业调整和振兴规划要求,到 2011 年底 我国电动汽车产销形成规模,将形成 50 万辆纯电动、充电式混合动力和普通型 混合动力等新能源汽车产能,新能源汽车销量将占到乘用车销售总量的 5%左右; 根据新能源汽车产业发展规划草案,到 2020 年,我国新能源汽车产业化和 市场
14、规模要达到全球第一,新能源汽车(插电式混合动力汽车、纯电动汽车、氢 燃料电池汽车等)保有量达到 500 万辆。 经过九五、十五、十一五国家对电动汽车驱动电机系统的集中研发和 应用,我国已自主开发了满足各类电动汽车需求的驱动电机系统产品,获得了一 5 大批电机系统的相关知识产权,形成具有核心竞争能力的车用驱动电机系统批量 生产能力。目前,我国自主开发的永磁同步电机、交流异步电机和开关磁阻电机 已经实现了实现与国内整车产业化技术配套,电机重量比功率显著提高,电机系 统最高效率达到 93%以上,系列化产品的功率范围覆盖了 200kW 以下电动汽车 用电机动力需求,各类电机系统的核心指标均达到相同功率
15、等级的国际先进水 平。 目前,我国电动客车以交流异步电机系统为主,混合动力客车用大功率电机 可靠性与噪声水平有明显改进,已初步具备产业化条件;在电机设计方面,采用 现代车用电机系统设计理念,初步解决多目标高性能车用电机的极限设计与多领 域精确分析以及结合应用控制策略系统集成仿真的技术难题;在新型电机技术方 面,国内部分企业、研究单位和高校对一些新原理的电机系统,进行了积极研究 探索,有些已经开发出样机系统,部分进行了台架试验和装车;在检测试验方面, 国内电机测试基地建立了电机及控制器专用性能检测试验台架,具备了较齐备的 性能检测和初步环境试验检测条件;在电机及其控制系统的关键材料与关键零部 件
16、方面,如转速位置传感器的研制、高性能低成本绝缘材料开发、车用电机专用 电工钢开发、电机磁性材料的稳定性研究方面,获得了初步成果。 随着我国电动汽车的快速发展,驱动电机作为电动汽车的核心部件,必将迎 来巨大的市场机遇。 3、电动汽车驱动电机发展趋势 驱动电机是电动汽车的核心部件,对整车的安全和可靠性起到关键作用。经 过近些年的发展,电动汽车用驱动电机具有以下明显的发展趋势: 电机的功率密度不断提高,永磁电机应用范围不断扩大。电机作为混合动力 系统中一个重要的动力输出源,其自身的性能直接影响到了电动汽车的整体性 能。一方面,汽车所需求的电机输出和回收功率不断提高,以满足不同工况不同 车型的需求;另
17、一方面,这种新型机电一体的传动系统尺寸收到车内空间的限制。 这就需要电动汽车驱动电机向高性能和小尺寸发展。不断提高电机本身的功率密 度,用相对小巧的电机发挥出大的功率成为各汽车及电机厂商的发展方向。 电驱动系统的集成化和一体化趋势更加明显。车用电机及其控制系统的集成 化主要体现在电机与发动机、电机与变速箱、电机与底盘系统的集成度不断提高。 6 对于混合发动机与 ISG 集成,其发展从结构集成到控制集成和系统集成,电机 与变速箱的一体化愈加明显,汽车动力的电气化成分越来越高,不同耦合深度的 机电耦合动力总成系统使得电机与变速箱两者之间的联系变得越来越紧密。在高 性能电动汽车领域,全新设计开发的底
18、盘系统、制动系统、轮系将电机和动力传 动装置进行一体化集成,融合程度越来越深。 车用电驱动控制系统的集成化和数字化程度不断加大。车用电控制系统集成 化程度也不断加大,将电机控制器、低压 DC-DC 变换器,以及发动机控制器、 变速箱控制器、整车控制器等进行不同方式的集成正在成为发展趋势。同时,高 速高性能微处理器使得电驱动控制系统进入一个全数字化时代。在高性能高速的 数字控制芯片的基础上,高性能的控制算法、复杂的控制理论得以实现。同时, 面向用户的可视化编程,通过代码转化和下载直接进入微处理,不断地提高编程 效率和可调试性。 国内将出现独立的新型汽车电气驱动系统提供商。目前国外已有包括 sol
19、ectria,enova 在内的电气公司,汽车用电气自动化的新型产业正在逐步形成。 目前我国在电机(包括永磁材料)生产,人力成本等方面存在较大的优势,如果 能够跟上当前的产业发展机遇,可以使我国在世界市场上占有一席之地。 三、主要研究开发内容与关键技术 (一)主要研究开发内容 电动汽车运行工况非常复杂,因此,对驱动电机的要求很高,目前国内虽 有生产,但是性能上无法与节能环保要求所吻合,且与国际先进水平仍有很大差 距。 本项目开发的电动汽车驱动电机为浙江方正电机股份有限公司自主创新研 发的使用于纯电动汽车(包括轿车及客车)的具有完全知识产权的新型能源产业 产品,类型为永磁无刷电动机(PMBLM)
20、。它是由正弦波驱动的无刷直流电动机 系统(PMSM),具有较高的功率密度,其控制方式与感应电动机基本相同,可作 为电动汽车/混合动力汽车的驱动电机或者混合式电动汽车的起动机。经过一年 多的努力,目前已完成产品手工样机,样机经北京理工大学电动车辆工程技术中 心检测,性能符合国家相关要求(检测报告见附件),并达到了国际同行先进水 平。项目实施将充分利用公司现有的技术力量,以及上述研究成果,实现规模化 7 产业化创新开发。 (二)产品及工艺技术创新性 项目产品填补了国内电动汽车 (包括轿车及客车 )用永磁无刷电动机 (PMBLM)空白,达到了国际同行先进水平(详见检测报告)。并在产品及工艺 技术方面
21、较普通电机具有创新性。 ( 1)产品创新性 高功率密度。电机由高能永磁材料励磁,对于给定的输出功率,它的质 量和体积能够大大减小,使得功率密度提高。 工作效率高。由于转子无绕组,无铜损,其工作效率高,其效率高于感 应电动机。 散热性好。电机发热主要集中在定子上,易于采取水冷的方式散热。 可靠性高。永磁励磁不受制造缺陷、过热或机械损坏的限制,因而可靠 性较高。 动态性好。转子电磁时间常数小,动态性能好。 ( 2)生产工艺创新性 在材料方面的创新性 采用 N33EH 牌号的磁钢,在耐温性能(工作温度可达 180C)、矫顽力等 方面都比一般电机用磁钢高,在技术要求中还添加了低失重的标准,从而保证磁
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