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新能源汽车行业快速发展,电动汽车的下一个里程碑:超导电动汽车

新能源汽车行业快速发展,电动汽车的下一个里程碑:超导电动汽车
2021年01月23日 01:16 新浪网 作者 浪花飞鱼婷

  #新能源电动汽车#

  2020年,疫情重创全球汽车产业,但新能源汽车逆势而起,成为引领全球经济恢复的重要力量,同时,新能源汽车概念在国际资本市场大放异彩,以特斯拉为代表的新造车企股价飙升,全球车企估值排行榜大洗牌。

  新能源汽车大规模发展,带来了电子、网络系统的应用以及电池、芯片、车载系统、半导体等全产业链爆发。

  电动汽车的“动力心脏”

  新能源电动汽车的“三电”,也就是电机,电池和电控,技术的突破和发展会不断带来新的利好。动力电池领域,无论是磷酸铁锂、三元锂电池还是无钴电池、固态电池,未来的发展空间都是非常巨大的。

  电机作为新能源电动汽车的“动力心脏”,在电动汽车的发展过程中起到了至关重要的作用。

  电动汽车主流电机主要有两种类型,一类是永磁同步电机,另一类是异步交流电机。

  永磁同步电机的体积小、功率密度可以更大,峰值功率更高,控制精度更高,但是成本较高。

  异步交流电机则是体积较大,成本较低,功率密度较低,峰值功率较低。

  电动汽车普通电机通常采用铜线作为导线, 尽管铜的资源较广, 但铜导线由于存在电阻而发热, 必须限制电流强度, 才能安全使用, 所以, 与电流量成正比而增加的输出扭矩就受到限制。

  超导电机的出现

  超导材料制成的电机导线不存在电阻, 即使大电流连续通过的情况下也不会损耗, 也就不会发生过热现象, 因此, 可以安全可靠提高输出扭矩, 而且这种电机仍能高效率使用蓄电池的电能, 并可节省电力消耗。所以, 超导电机在电动汽车中应用有着广阔的前景。

  超导材料在直流电流下电阻为零,但在交流电流或者在变化的磁场下都会表现出非零电阻,从而产生交流损耗。虽然损耗远小于同等电流铜导线,但要把交流损耗产生的这部分热量移出低温系统需要比较大的制冷功率。因而只有特定类型的电机才适合采用超导材料。

  超导电机主要包括超导电动机、超导发电机,其中超导发电机包括大型超导发电机、超导风力发电机和超导同步调相机。最近10多年来,国际上在船用超导推进电动机、电力系统用超导同步调相机、超导风电发电机方面的研究开发占据主导地位。

  根据物理学家的分类,可以将超导体分为低温超导体(临界温度低于约25K的超导体,一般工作温度为液氦温度即4.2K)和高温超导体(工作温度一般高于液氮温度77K的超导体)。液氮成本是液氦成本的百分之一,因此高温超导材料更具大规模应用价值。

  根据高温超导材料在低温环境下具有零电阻特性,其载流能力远远优于普通铜导线的特点,我国已经研制出兆瓦级高温超导电机,成为国际上少数几个掌握高温超导电机关键技术的国家之一。

  高温超导电机具有重量轻、体积小、效率高、噪音小、易维护、操作灵活、单机极限容量大等优点。

  高温超导电机技术是一项涉及应用新材料、新方法、新工艺的多学科高新技术,随着高温超导材料技术的不断发展,高温超导电机技术将实现工程化应用,产生显著的经济和社会效益。

  室温超导重大科学突破

  2020年度,Science正式发布2020年度十大科学突破,其中之一就是科学家首次实现室温超导。

  科学家们首次实现了15℃的室温超导。这种超导材料由C、H、S三种元素组成的化合物。这是人类历史上,第一次距离室温超导这么近!

  超导电机成本居高难下,限制了超导电机的推广和应用。相信随着室温超导的重大科学突破,以及超导材料的不断发现,将大大降低超导电机的应用门槛,推动室温超导电动机的商业化推广,带来新能源电动汽车的又一个发展里程碑。

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