五相電機專利技術分析

涂祥+趙汝準

摘 要：不同于傳統燃油車動力來源于發動機，電動汽車的動力則是來源于汽車上的電機，它的性能將直接決定電動汽車的最高車速、整車加速和爬坡等性能，因此電動汽車的驅動電機對于電動汽車的重要性不言而喻。本文主要以中國專利文摘數據庫CPRSABS的檢索結果為分析樣本，對國內新型五相電機專利技術進行分析。

關鍵詞：電動汽車；五相電機；專利

中圖分類號：U469 文獻標志碼：A

0 引言

2010年我國成為世界汽車產銷第一大國保持至今，隨著汽車保有量的飛速增長，傳統的燃油汽車因為排放出大量的污染物，給大氣環境污染治理帶來非常大的壓力。在環境污染以及能源短缺的雙重重壓下，從2017年7月份開始，歐美國家相關政府部門、各大汽車集團企業都先后推出禁售燃油車時間表。在這種情形下，我國也傳出燃油禁售表即將出爐的呼聲，所以未來全球各大汽車廠商將重點發展環境污染低的新能源汽車，特別是電動汽車，這也是在推出燃油車禁售同時提出的解決方案。可以預見，接下來幾年必將是新能源汽車，特別是混合動力汽車高速發展的幾年。

1 五相電機技術

驅動電機是新能源汽車的核心部件之一，其性能直接影響整車的動力性、經濟性以及排放等指標，而多相電機驅動系統比傳統三相電機驅動系統在一些低壓大功率、高可靠性等應用環境下有優勢，因此多相電機驅動系統非常適用于電動汽車的復雜工況，并得到廣大科研人員的格外關注和重視。五相電機及其控制系統作為多相電機的一種，也是目前作為電動汽車用多相驅動電機中最容易實現產業化的新技術，在理論研究和實際應用等方面仍然存在許多需要解決的問題，而專利信息作為新技術最有效的載體，代表著該領域最先進的技術創新，對于了解目前技術狀況具有非常重要的作用。

2 五相電機專利分析

下文將基于截止2017年6月中國的五相電機專利申請，對五相驅動電機相關專利信息進行檢索分析，從而了解目前國內五相驅動電機的技術熱點以及技術成熟度等，進而了解目前國內電動汽車用五相驅動電機技術的整體情況。

2.1 歷年專利申請量

國內最早關于五相電機的目標技術的研究從1997年開始，當年西門子加拿大有限公司國際申請了“用于五相無刷直流電機的控制電路”專利，但1997年—2006年屬于研究初期，每年申請的專利數量都小于5件，國內涉及五相電機的研究較少。2007年—2014年，隨著國內傳統燃油汽車保有量的增加和能源環境污染等問題，汽車企業陸續推出新能源電動汽車，對于電動汽車五相驅動電機的研究也開始逐漸走熱，專利申請量較之前有了一定提升，年均10件。2015全年國內共銷售新能源汽車33萬多輛，接近前幾年銷量總和的3倍，預示我國的新能源汽車市場開始進入快速發展的時期，于國內對五相電機也開始加大力度。2015年和2016年連續兩年五相電機專利申請量申請量超過20件，僅2017年上半年申請量就達到17件。圖1是每5年國內五相電機專利的申請量，盡管近年來五相電機申請量有較大幅度的增長，但是整體專利申請量還是較少的，共計158件，因此五相電機技術還有著較大的研究和發展空間。

2.2 重要專利申請人分析

圖2是專利重要申請人分析，從中我們可以看出國內高校的江蘇大學、南京航空航天大學和東南大學占據專利申請量排名前三，這也反映出目前在五相電機這一領域國內的高校科研隊伍發揮了重要的作用。特別是江蘇大學，從2010年開始申請五相電機相關專利，近年來取得飛速發展，僅在2016年關于五相電機技術的專利申請量就達到16件。同時，在排名前11位中企業占比接近一半，說明五相電機技術已經開始引起企業的注意，其中還包括汽車界的巨頭通用和博世。從專利重要申請人我們可以看出目前關于五相電機的技術儲備，國外企業并不比國內深厚，因此國內企業必須抓住這個契機，加大研發力度，爭取在電動汽車用五相電機方面掌握核心技術，從而在新能源汽車關鍵零部件占有一席之地。

2.3 技術分布分析

目前國內關于五相電機技術的研究內容包括：電驅系統容錯控制、永磁同步電機、步進電機、電壓矢量、多相繞組等。根據重要專利申請人所申請的專利研究內容，五相電機技術目前的研究重點主要集中在以下幾個方面：容錯控制的改進、短路故障的避免、扭矩波動減少、電壓矢量等。其中，五相電機專利申請數量最多的江蘇大學在電機容錯控制方面正在進行重點研究。根據目前專利技術分布我們可以看出，五相電機領域尚處于技術發展期，相關技術還需要不斷積累和完善，盡管在某些方面可以提出一些創造性的解決方案，但目前涉及五相電機本身及其控制系統的專利較少，特別是五相電機的多相繞組理論方面更是少之甚少，這些核心專利的缺失，將嚴重影響五相電機的產業化，國內各科研院所應該把研發力量合理分配，推動五相電機技術的全面發展，以期早日實現產業化生產運用。

結語

五相電機作為具有廣泛應用前景的產品，目前還沒有進入實質性產業化生產銷售階段，但是由于它所具備各種優良性能和特點，我們有理由相信，在不久的未來，五相電機必定會在各個領域得到廣泛應用，而作為電動汽車核心部件的五相電機驅動系統也將獲得巨大的發展空間。但是目前，我國在五相電機核心專利技術較少，而且主要專利集中于高等學校，企業申請和擁有專利數量較少，尚不足以支撐五相電機產業化生產需要，因此國內相關企業應該抓住五相電機發展早期這一機遇，加大研發力度，爭取在電動汽車驅動電機這一關鍵技術上能趕超世界其他先進企業。

參考文獻

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