经过多年的炒作，电动汽车市场开始升温。在上个月的巴黎车展上，奥迪、本田、捷豹、起亚、日产和雷诺推出了多样化的电动汽车系列。本月，备受期待的雪佛兰沃蓝达(Chevy Volt)上市，而日产聆风(Nissan Leaf)将于12月上市。福特汽车(Ford Motor Co.)也不甘示弱，计划在未来两年内向市场推出五款新型电动汽车。
除了传统汽车制造商，特斯拉汽车公司(Tesla Motors Inc.)等众多初创企业也在开发电动汽车技术。卡车制造商也加入了电动汽车的游戏，推出了专为城市应用设计的中型商用车，比如包裹递送。例如，Navistar正在增加其全电动eStar卡车的产量，这款卡车有一个70千瓦的电动机和一个80千瓦时的锂离子电池组。
人们最关注的是锂离子电池的尺寸、重量、可靠性和性能。然而，电动汽车需要的不仅仅是电池。
动态的市场
汽车制造商和供应商正在争先恐后地生产关键机电部件，例如电动机，轴，控制器，动力测验，转向系统，电力电子和气候控制系统。这为传统的第1层制造商创造了许多新的机会和挑战，如Borgwarner，Robert Bosch，Continental，Dana，Delphi，Eaton，GKN，Lear，Magna，Siemens，Valeo和ZF。电动汽车有很多不同类型，包括混合动力、插电式和全电动汽车。轻度和全混合动力车，比如2010款福特Fusion，将传统的内燃机(ICE)动力系统与辅助电机结合在一起，使汽车在怠速和低速运行。插电式混合动力和增程电动汽车，如Volt，在电池耗尽后，将电动机与辅助的内燃机结合起来运行电动机。像Leaf这样的全电动汽车只能通过插入电网进行充电。
波士顿咨询集团(Boston Consulting Group Inc.)最近进行的一项研究预计，电动汽车在未来10年将稳步增长。波士顿咨询公司估计，根据汽车行业最有可能发生的变化，未来10年，主要发达市场售出的新车中，有26%将采用电动或混合动力系统。波士顿咨询公司预计，中国、日本、美国和西欧2020年将售出约1,400万辆电动汽车，其中约150万辆将是全电动汽车，150万辆将是增程车，1,100万辆将是混合动力车。
“汽车制造商正在全球群众营销电动汽车的边缘，包括插件混合动力电动汽车（PHEV）和电池电动车（BEV），”派克研究高级分析师Dave Hurst说。“这些车辆提供了改善的燃油经济性，降低排放和比冰车更安静的驾驶，有几个驾驶范围能力的关键变化。
赫斯特表示，全球范围内插电式混合动力车和纯电动汽车的使用量将在未来五年内迅速增长，2010年至2015年间的销量将达到320万辆，复合年增长率为106%。
“PHEVS和BEV将补充，而不是取代传统混合动力电动汽车市场，”赫尔特指出。“电动汽车将遵循混合动力车的铅，最初将在消费市场的小型汽车段中发射，小型SUV段靠近。由于它们的重量低，空气动力学良好，较小的车辆更有效，以更好地延长电动驱动范围，并且[该段将允许使用更小，更便宜的电池。“
大多数专家认为，电气化趋势不是短期的潮流。事实上，如果预测准确的话，到2040年，美国75%的轻型汽车行驶里程将是电动汽车和卡车。大多数活动将发生在拥挤的城市地区及其周边地区。
不同的组件
随着电动汽车变得更受欢迎，一些传统的汽车组件将变得不那么重要，而其他汽车部件则需要重新设计。例如，传统内燃机动力系统中的许多子系统，如水泵和动力转向泵，都是带传动的。然而，电动汽车并不依赖于皮带驱动组件。例如，电动转向(EPS)系统不需要泵和软管。它只在驾驶员驾驶时使用能源，提高了效率并减少了排放。
“所有混合动力和电动汽车都需要EPS系统以电动模式转向操作，”直辖客商汽车电动转向的全球首席工程师说。“推动燃料经济性和减少排放的推动正在推动全球水平的车辆电气化，EPS是帮助汽车制造商满足新要求的关键技术之一。电力转向将在2020年以上的一半以上的世界车辆标准。“
根据美国能源效率和可再生能源办公室（EERE），更换带电力组件的皮带驱动系统一直负责EV行业的众多成本超支。据估计，组件的成本必须减少80％，功率增加了50％。
“EV动力火车不如内部燃烧动力列车更复杂，”Alte LLC计划副总裁Nam Thai-Tang是一个最近在奥本山，MI的新工厂开设了新工厂。“有效地操作内燃机所需的电气，机械，化学和热动力控制量更苛刻，而不是操作电机所需的量。”
电力传动系统在机械上比内燃机传动系统简单，因为唯一的运动部件是电机发电机和减速齿轮组。电动驱动组件几乎不需要维护，例如定期更换与ICEs相关的油和过滤器。电动汽车动力系统使用一个带有集成电机的变速箱来产生推进力。变速箱本身比传统的传动系统更简单。
但是，一些EV设计可能更复杂。“诸如ALTE系统的范围扩展的电力火车，将传统的冰与电动驱动器结合，因此增加了独立电动系统的复杂性，”泰文唐指出。
例如，一个111千瓦的电力驱动单元在任何时候都能驱动Volt的车轮。通用汽车全球电气系统执行董事米奇•布莱(Micky Bly)表示:“它位于发动机旁边的引擎盖下，封装了一对电机和一个具有连续可变性能的多模式驱动桥。”
布莱解释说:“与传统的动力传动系统不同，该装置内部没有步进齿轮，也没有从发动机通过驱动单元到车轮的直接机械连接。”“推进系统优化器每秒评估数百次最佳效率点，并无缝切换从一个电机操作到两个电机操作，以尽可能少地使用能源。”
AC Propulsion Inc.首席执行官汤姆•盖奇指出:“除了电池，动力系统——电机、逆变器(控制器)和充电器——是电动汽车最重要的系统。它决定着性能、充电速度、效率和客户吸引力。”
盖奇指出:“就像传统汽车的引擎一样，动力系统提供了使汽车成为卖家的功能和可取之处。”“它比典型的电机系统更复杂，因为所需的速度和功率范围广，操作环境、耐久性、安全性和可控性要求，以及需要在充电和放电期间监控和控制电池。
“对于汽车应用，挑战总是具有极高质量的成本降低，”Gage说。“与大多数消费电子产品不同，推进系统是能量装置以及信息装置，因此热，EMI和机械方面非常显着。”
高扭矩电机是电动汽车的另一个关键组成部分。电动汽车通常使用5到120千瓦的三相电机。
“逆变器和电动机是电池外电动汽车中最重要的部件，”福特电气化计划和工程总监Sherif Marakby索赔。“EVS中的电动机，插件和混合动力车的电动机比用于启动器或其他汽车应用的电机更复杂。
“他们需要重大精度，设计专业知识和优化，以确保高效率，最佳的范围和燃料经济性，”马拉喀斯加“。“EV Motors也与他们不使用石油的角度不同，并且您也不会看到火花塞。电动机肯定会与您通常会用常规汽油电机看到的不同。“
据美国能源部称，开发用于电机的永磁体生产新方法的需求很大。磁体占电机成本的很大一部分，用于内部永磁电机的烧结磁体约占成本的三分之一。改进的生产流程可以显著降低电机的成本和生产所需的能量。
另一种选择是使用不依赖磁铁的电机，比如同步电机。目前，电动汽车市场占据主导地位的是安装有磁铁的转子的永磁同步电机。
“与这种电机相关的技术挑战包括实现零扭矩损失，以及磁铁原料的可用性和成本，”Continental AG的混合动力和电动汽车业务部门负责人Jorg Grotendorst。“这些挑战不会出现与SM电机出现，在几乎整个操作范围内提供高度效率。特别是，它们以更高的速度提供优势。“当一家主要的欧洲汽车制造商发动一系列电动汽车时，由大陆开发的SM电机将于明年进入串联生产。
这是一代新一代
为了满足日益增长的电动汽车需求，工程师们正在开发新一代产品。人们对更小、更轻、更坚固、更便宜的零部件的需求很大，这些零部件能够满足车内应用对高温的苛刻要求。
“目的是减少这些组件的重量和安装空间并提高其效率。。。为了获得尽可能巨大的范围，基于电池容量可用，“Matthias Kusell说，在博世队的EV和Hybrid Systems开展工程项目。借助一些创意包装，博世工程师最近创建了一个比以前的单位小33％的电力电子模块。它将在2011年的保时捷和大众杂交种中使用。
凭借新一代电力电子产品，大陆集团将其电动马达的尺寸缩小了30%。Grotendorst声称:“这是通过使部件更小，使用新的制造和生产流程，以及整体效率的提高实现的。”
除了电机和传动系统，电动汽车还需要各种车载充电系统和外部充电系统。一些一级供应商，如德尔福和李尔，已经抓住了制造这些系统的机会。李尔公司是一家传统的座椅和内饰部件制造商，在2009年申请的专利中，超过50%是与电动汽车相关的技术。
冷却系统是工程师必须重新思考的另一个重要组成部分。热控制是延长EVS范围的关键因素，因为电池，电机，DC-DC转换器和其他组件需要稳定的温度，有效地工作。
例如，特斯拉跑车采用了由传动轴传统供应商Dana开发的传热系统。它通过将电池内部产生的热量传递给车辆的气候控制系统来冷却电池。温度传感器支架为气候控制系统提供连续反馈。达纳的工程师使用专利铝钎焊工艺建造了热交换器。
Dana Thermal Products Group的工程总监Ted Zielinski说:“这个界面有助于在运行过程中保持电池的理想温度。”“高强度铝的使用提供了更大的材料强度，并有助于节省重量。此外，冷水机的紧凑设计大大节省了空间，这对于工程师容纳这款跑车的6800个电池至关重要。”
但是，世界上最好的电池如果不能与发动机、刹车、转向和其他关键的车辆系统连接，那它就毫无用处。“位于电池和驱动电机之间的电力电子设备是电动汽车或混合动力汽车最重要的部件，”英飞凌技术北美公司的高级市场经理Carl Bonfiglio说。这些组件通常包括电源模块、门驱动器和微控制器。
逆变器是电动汽车电力电子的主要系统，它将直流电池的能量转化为交流电来驱动电机(在再生系统中是反向的)。Bonfiglio表示，汽车制造商的目标是在逆变器阶段实现最高的效率。他指出:“一个典型的逆变器的价值有一半是由功率模块决定的。”
Bonfiglio补充说:“功率模块包括igbt(绝缘栅双极晶体管)、二极管、连接器和封装技术，保护电子器件并提供冷却。”“封装非常关键，因为操作温度很容易超过125℃。目前正在开发的高性能模块将在高达200℃的温度下工作。
Bonfiglio警告说:“要达到下一个工作温度，就需要在igbt和模块包之间进行铜线连接。”为了与铜结合，IGBT本身需要一个铜结合垫表面。
今年早些时候，英飞凌推出了适合大批量生产的新型互联技术。它涉及芯片正面搭接布线，芯片背面焊接，直接铜搭接至基板焊接。一个
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