電動汽車用驅(qū)動電機技術(shù)分析

王敏希

摘 要：驅(qū)動電機是電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的動力元件，直接影響電動汽車的最高時速、加速和爬坡性能等，因此電動汽車中驅(qū)動電機的選型是至關(guān)重要的，本文主要以中文專利摘要數(shù)據(jù)庫、德溫特世界專利索引數(shù)據(jù)庫和世界專利文摘庫的檢索結(jié)果為分析樣本，對電動汽車用驅(qū)動電機技術(shù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：電動汽車；驅(qū)動電機；專利

中圖分類號：U469 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、引言

隨著經(jīng)濟技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車產(chǎn)業(yè)已成為我國的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展給我國帶來了巨大的環(huán)境壓力和能源危機。而電動汽車可以車載電源為動力，相對于傳統(tǒng)汽車而言，電動汽車的出現(xiàn)緩解了中國石油短缺、降低環(huán)境污染，是未來汽車行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

驅(qū)動電機是電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的動力元件，是影響電動汽車性能的重要部件，目前，電動汽車中常用的驅(qū)動電機類型有：感應(yīng)電機（例如專利GB8026890A）、永磁同步電機（例如專利JP13942886A）、永磁無刷直流電機（例如專利GB4529466A）和磁阻電機（例如專利JP14291982A）。

二、電動汽車用驅(qū)動電機技術(shù)

克萊斯勒公司生產(chǎn)的Epic Van、福特公司生產(chǎn)的Ranger EV、通用汽車公司生產(chǎn)的IMPACT和EVI電動汽車以及中國生產(chǎn)的SL6700DD電動客車和ZK6820HG-1電動輕型客車等均采用感應(yīng)電機作為驅(qū)動電機，采用感應(yīng)電機的優(yōu)點在于感應(yīng)電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，成本低、可靠性好、調(diào)速范圍寬、控制器和制造技術(shù)成熟、扭矩波動小、噪聲小，缺點在于電機體積大、效率低、功率因數(shù)低。

豐田的Prius以及比亞迪E6先行者等均采用永磁同步電機或永磁無刷直流電機作為驅(qū)動電機，采用永磁同步電機或永磁無刷直流電機的優(yōu)點在于永磁體積小、重量輕、功率密度大、輸出轉(zhuǎn)矩大，精度高、效率高、噪聲小、維護(hù)簡單，缺點在于永磁電機控制復(fù)雜，永磁體存在退磁問題，造價也較高。

開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)控制簡單、出力大，可靠性高，成本低，起動制動性能好，運行效率高，但存在噪聲高，轉(zhuǎn)矩脈動嚴(yán)重，非線性嚴(yán)重，控制技術(shù)需進(jìn)一步完善的缺點，因此其實際應(yīng)用受到了限制。

三、專利申請狀況分析

為充分掌握電動汽車用驅(qū)動電機技術(shù)的整體情況，下文將基于全球?qū)＠麪顩r和中國專利狀況兩個層面對電動汽車用驅(qū)動電機技術(shù)進(jìn)行研究和分析，截止至2014年11月，針對電動汽車用驅(qū)動電機技術(shù)，在德溫特世界專利索引數(shù)據(jù)庫和世界專利文摘庫數(shù)據(jù)庫中共檢索到6831項全球?qū)＠谥形膶＠獢?shù)據(jù)庫中共檢索到3048項中國專利。

1 全球?qū)＠麪顩r分析

從電動汽車用驅(qū)動電機技術(shù)全球?qū)＠暾埩縼砜矗擁椉夹g(shù)的專利申請始于1971年，但早期專利申請量極少，1990年后申請量開始增加但增加量不大，2003年之后申請量相比前階段出現(xiàn)了量的飛躍，進(jìn)入了電動汽車用驅(qū)動電機技術(shù)的快速增長期。

從電動汽車用驅(qū)動電機技術(shù)全球?qū)＠麉^(qū)域分布和申請人來看，該項技術(shù)的專利申請主要集中在中國、日本、美國、德國和韓國等國家，日本的本田、日立、日產(chǎn)、豐田、三菱電機、松下，歐美的福特、通用、博世，韓國的現(xiàn)代等公司是電動汽車用驅(qū)動電機技術(shù)的主要申請人，中國在電動汽車用驅(qū)動電機技術(shù)方面的專利申請量較大，但是申請人比較分散，這充分說明我國對電動汽車用驅(qū)動電機技術(shù)的研究還不夠深入，需要進(jìn)一步深入。

根據(jù)驅(qū)動電機的類型，將電動汽車用驅(qū)動電機技術(shù)劃分為三個技術(shù)分支：感應(yīng)電機、永磁無刷直流和永磁同步電機以及磁阻電機，從電動汽車用驅(qū)動電機技術(shù)全球?qū)＠夹g(shù)分支看，永磁無刷直流電機和永磁同步電機是申請的主體，占總申請量的54%，感應(yīng)電機的研究起步較早，申請量占28%，而磁阻電機的申請量最少，僅占18%，可見，永磁無刷直流電機和永磁同步電機是目前研究的熱點，且對該類電機的研究主要集中在日立、日產(chǎn)、本田、豐田等日本公司。

2 中國專利狀況分析

從電動汽車用驅(qū)動電機技術(shù)中專利申請量來看，1993年開始出現(xiàn)該項技術(shù)的專利申請，此后，國內(nèi)申請量迅速增長，并于2011年左右達(dá)到峰值，國內(nèi)該項技術(shù)的申請量自1998年前后超過了國外來華的申請量，但是國內(nèi)申請的類型主要是實用新型，總量占62%，而國外來華申請則恰恰相反，其中98%都是發(fā)明專利申請，由此可以看出，國內(nèi)在電動汽車用驅(qū)動電機技術(shù)專利的實際保護(hù)意義和保護(hù)年限上與國外來華申請有較大差距。

從電動汽車用驅(qū)動電機技術(shù)中國專利區(qū)域分布和申請人來看，該項技術(shù)的專利申請主要集中在浙江、江蘇和廣東等沿海地區(qū)，主要申請人包括高校和企業(yè)，比如哈爾濱工業(yè)大學(xué)、東南大學(xué)、裕成富通、永濟新時速和中科深江等，另外，國外申請人也十分注重中國市場，比如日本的NTN、本田、三洋等公司。

從電動汽車用驅(qū)動電機技術(shù)中國專利技術(shù)分支看，永磁無刷直流電機和永磁同步電機的申請量占到了總申請量的67.02%，感應(yīng)電機和磁阻電機分別占了21.34%和11.64%，永磁無刷直流電機和永磁同步電機的申請量大于感應(yīng)電機和磁阻電機申請量的總和，是電動汽車用驅(qū)動電機技術(shù)研究的熱點，我國對該類電機的研究主要集中在東南大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等高校以及裕成富通、永濟新時速和中科深江等公司。

結(jié)語

本文主要以中文專利摘要數(shù)據(jù)庫、德溫特世界專利索引數(shù)據(jù)庫和世界專利文摘庫數(shù)據(jù)庫收錄的專利為樣本，通過對電動汽車用驅(qū)動電機技術(shù)的專利申請量、申請人、區(qū)域分布以及技術(shù)分支等分析可知，磁阻電機的噪聲、轉(zhuǎn)矩脈動、非線性以及控制技術(shù)是未來電動汽車用驅(qū)動電機技術(shù)研究一個重要方向，永磁無刷直流電機和永磁同步電機是目前電動汽車用驅(qū)動電機技術(shù)研究的熱點和重點。

參考文獻(xiàn)

[1]陳清泉，等.現(xiàn)代電動汽車技術(shù)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2004.

[2]張千帆，等.電動車用新型驅(qū)動電機發(fā)展綜述[J].微特電機，2004（06）：33-37.