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新能源最新科技:博世氢燃料电池、博格华纳800V逆变器

2021年04月28日 17:51:01
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来源:AutoLab

2021上海车展,从展馆外的大幅海报,到各大展馆汽车品牌新发布的新车,再到零部件品牌展台,都离不开一个词——电动化。

48V轻混系统无疑是传统燃油车的减排的至爱,例如博世的48V电池现已供货给本土及海外市场30多个国际知名客户。但显然这一届车展主角不是48V,面向各种类型的新能源车型设计的电驱动系统才是主角。

博世氢燃料电池

例如博世表示电动出行正成为他们的核心业务,在该领域的前期投资额已达50亿欧元,仅今年一年的投资额就将超过7亿欧元。

博世计划到2025年实现5倍的销售额增长,达到约50亿欧元。截至2020年底,博世已赢得超过200亿欧元的订单。

另一个电驱动领域的重要品牌博格华纳,去年收购德尔福科技大大增强了汽车电子和功率电子的业务规模、技术、人才和系统能力。

博格华纳S型绕阻电机,为长城新能源汽车供货

在本届车展上博格华纳重点展示旗下电驱动模块、逆变器、控制器、驱动电机、电池、冷却液加热器等。博格华纳目标是到2030年,实现电动车业务占比从目前的3%提升至45%,同时博格华纳承诺在2035年实现碳中和。

下面我们看看这些零部件巨头展台上,都有什么压箱底的黑科技:

博世三合一电驱动

通过将电机、电力电子控制器和传动部件整合为一个紧凑型单元,直接驱动车轴,实现了动力总成系统的一体化,使系统不仅变得更加高效,价格也更为经济。

博世150kW 的电动轴重量仅为 87 千克,远小于目前正在使用的独立式动力总成配件的驱动系统总重量。一体化的供货方式也极大程度地缩短了客户的开发时间,加快电动车的投放速度。

博世氢燃料电池系统

博世正在开发固定式和移动式燃料电池解决方案,并计划在2021到2024年期间投资10亿欧元开发燃料电池技术,这其中包括汽车和工业使用。例如2021年3月底,博世与德国班贝格供电局达成合作,在班贝格市中心投入使用了一家固体氧化物燃料电池供电站。

博世预计移动式燃料电池组件市场将在2029年前达到180亿欧元左右,但主力市场会在商用车,然后扩展到乘用车。

车展上博世的燃料电池动解决方案适专为中重型商用车而设计,展品功率 70 千瓦(更高功率产品已在开发中),功率密度高达0.4kW/kg,峰值效率高达60%。该动力模块采用了博世的先进电堆、氢气供给模块、电子空压机以及系列传感器。

燃料电池电堆是最重要的部件,该部件由一片片燃料电池堆叠而成。在这些串联排列于电堆内的每个电池中,连续供入的氢气和空气中的氧气之间发生电化学反应,并将由此产生的能量转化为电能。

博格华纳iDM系列电驱动

博格华纳在本次车展上带来了其一系列的电动车解决方案,包括电驱动模块、逆变器、控制器、驱动电机、电池、冷却液加热器等电气化新产品。其中博格华纳iDM系列产品拥有高集成度、高效率和轻量化的优异特性。

iDM也是一种“三合一”电驱动——将永磁同步电机、高性能电子控制模块和高效减速机构分合而为一。目前博格华纳的iDM系统中的电机是最高转速16000 rpm的永磁同步电机,高于行业的平均水平。

博格华纳iDM电驱系统提供iDM146、iDM200、iDM220、IDM220+,可根据设计架构和不同应用,轻松集成于乘用车和轻型商用车的前轴或后轴上,该系列产品可涵盖功率等级最高到350kW 和5000N.m。

博格华纳800V碳化硅(SiC)逆变器

要提升电动车的效率,除了在电池和电动机上做文章,还有能量转换的逆变器也是重中之重,它不仅将储存在电池中的直流电转换为交流电,还能将制动过程中回收的交流电转换为直流电并进行储存。

目前大多数电动汽车所使用的都是400V系统,大多数逆变器则采用硅(Si)作为半导体材料。如果想要缩短充电时间,就需要更高性能的电压系统和更适应高功率的半导体材料,来驱散高功率高密度所带来的热量。

博格华纳去年在欧洲荣获CLEPA创新奖800V碳化硅(SiC)逆变器,Viper电源开关可在高达800V的电气系统下工作,能减少70%的开关损耗,提高25%的功率密度,将是下一代高效电动和混合动力汽车的关键部件之一。

它能利用电压的灵活性提升效率、缩短充电时间、延长续航里程、减小电池尺寸。

德纳电驱动和热管理解决方案

总部位于美国的德纳擅长传动和驱动系统,例如迈凯伦的双离合和兰博基尼的AMT变速箱,都是出自德纳。现在德纳还能提供电动技术,包括软件和控制器,以及热管理、密封和数字解决方案。

德纳这次车展提供了一套电驱动技术和系统产品组合,以及热管理解决方案,可帮助中国的设备制造商提高新能源汽车的性能。例如他们已开始为国产电动车提供双面绝缘栅双极型晶体管(IGBT)冷却器。

上个月,德纳完成了对Pi Innovo LLC的收购,该公司是嵌入式软件解决方案和电子控制单元的领导者,产品主要用于轻型车、商用车以及非公路车辆。Pi Innovo使德纳拥有电动汽车应用软件、车辆高度控制器和辅助控制器。

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