電動汽車電機驅動系統的現狀與趨勢淺談

李超

摘要：電機驅動系統作為新能源電動汽車的主要構件，它決定了新能源汽車的續航能力。電機驅動系統的控制技術對新能源電動汽車的動力性能等有著極大的影響，本文通過技術調研，對比分析了電機驅動領域的發展形式及難點，并通過對行業、主機廠及供應商等信息的收集，就電機驅動系統的現狀與趨勢進行了探討。

關鍵詞：電機驅動系統;成本;現狀;趨勢

0 ?引言

電機驅動系統的控制技術對新能源電動汽車的動力性能等有著極大的影響，電機驅動系統作為新能源電動汽車的主要構件，在車輛行駛的過程中承擔著越來越重要的作用，隨著世界新能源汽車產業的快速發展，電機驅動系統的市場前景更為樂觀，會有越來越多的供應商涉足。經系統的比較發現，國內的電機驅動系統技術較以往已有了較大進步，在我國科研工作者的努力下各類新能源汽車的需求得到了滿足且我國所生產的電機驅動系統在某些方面已達到世界先進水平。即便這樣，較國外成熟的驅動電機產品仍舊存在一定的差距。但是伴隨著我國新能源汽車行業的飛躍式發展，國內研發的電機驅動產品較國外的差距將會逐步縮小。

1 ?新能源汽車電機驅動技術的發展現狀

新能源純電動汽車的動力性能是由電機驅動系統的特性所決定的，而作為電動汽車三大核心功能之一的電機驅動系統對整車的輕量化也有一定的影響。在我國新能源汽車產業的發展過程中，電機驅動系統技術的發展有著重要的社會意義、實際意義和適用意義，電機驅動系統技術的工程化與產業化問題也一直是各大研究機構和所涉企業關注的重點所在。

1.1 驅動電機

對電機性能及參數進行對比，我們可以發現永磁同步電機在質量、體積、轉速、功率、成本等方面與其它電機相比具有較大的優勢，因此新能源電動汽車的電機大多選擇使用它。（表1）

①直流電機：國內企業已對其控制技術完成了優化改進，它的性能在各方面都進行了改進完善，但由于其后期維護成本、體積及功率密度等問題難以得到有效解決，目前新開發的新能源電動車型中已基本不再采用此類型驅動電機。

②交流異步電機：國內大部分交流異步電機生產企業已具備了自主開發、批量生產、試驗及服務的實力。

③永磁同步電機：國內的電機生產企業已具備了完整的產品開發和生產制造的能力和規模，基本技術指標已接近國際水準。

④開關磁阻電機：現今開關磁阻電機在我國新能源純電動汽車上的應用較少，我國在開關磁阻電機上的研發能力不足，生產出來的開關磁阻電機因噪聲高等缺陷而無法實現廣泛應用。

我國經過十幾年的發展之后，在新能源純電動汽車的應用方面，已經完全掌握了驅動電機及其控制器設計生產制造，我國的生產能力完全能夠滿足生產需求，而且我國還有部分企業的產品也在對外出口。國內外永磁同步電機參數如表2所示。

總體來看，我國驅動電機行業已取得了較大進步，相同功率等級下的主要參數方面均接近世界先進水平。

1.2 驅動電機控制器

對于驅動電機控制器而言， 我國在芯片研發、封裝工藝技術和材料以及驅動電機控制器的集成等電力電子技術方面起步相對較晚，我國所使用的IGBT部件基本依賴進口，我國雖有部分公司已完成功率模塊的研發，但控制精度、耐久性等與國外量產的產品相比仍存在一定差距。

2 ?新能源電動汽車電機驅動技術的現狀分析

數據顯示永磁同步和交流異步電機是新能源乘用車的主要器件且裝配占比分別為69%和30%，裝配其他類型電機的車輛占1%;現今我國的電動客車采用永磁同步、交流異步及其他類型電機比為95∶4∶1。新能源專用車搭載永磁同步電機的占比達81.5%，交流異步電機占比為18.5%。故在進一步提升永磁同步電機性能方面，將面臨以下幾類難點：

2.1 功率密度

提升功率密度有兩種途徑。一種是增大扭矩，但是會造成過載電流增大，發熱量增高，使散熱壓力變大;另一種是提高轉速，但是高速運行時鐵磁損耗會增大。

2.2 原材料成本

原材料研發能力較薄弱，依賴于進口，使用進口產品的管理成本及交易成本較高，造成原材料的預算較高，這在一定程度上對電機系統的產業化發展造成了很大的影響。

2.3 生產工藝

生產工藝是制約電機驅動系統大規模量產的重要因素。因為生產企業產業化積累不夠，導致其無法滿足企業不良率的要求。

2.4 集成度

我國新能源電動車的驅動電機和控制器的系統集成度水平較低，距國際先進水平仍有一定的差距。

2.5 研發能力

控制器核心元件的研發能力較弱，如位置/轉速傳感器、IGBT模塊等。IGBT技術壁壘較強，基本依賴進口，價格昂貴，目前國產IGBT產業鏈的搭建還不夠完善，與國際巨頭的技術差距仍較大。

3 ?未來電機驅動技術的發展趨勢

電動汽車動力性能的優劣直接反應在電機驅動系統上。高轉速輕量化的電機系統對電動汽車的動力性能的提升有很大的幫助，在提升電機系統性能的同時還要有效控制其生產成本，通過將驅動電機、控制器與減速器的一體化來減小驅動系統的重量和體積，從而在根本上控制生產成本。

隨著新能源汽車大規模的推廣，對于整車的動力性能、續駛里程和成本的要求也越來越高。因此電機驅動系統就需要有優越的能量回饋管理策略及效率來增加整車的續駛里程，同時也需要有較強的動態制動性能，以適應更嚴酷的工作環境等。同時運用平臺化的產品在顯著降低研發制造成本的同時也降低了終端客戶的單車購入成本。因此，高度集成化、平臺化的電機驅動系統將會成為未來發展的方向。

為趕上世界先進水平的電機驅動系統發展的步伐，為滿足業內對電機驅動系統的需求，高度智能化及非線性智能控制化、數字化的系統控制將會逐步實現。提升車輛行駛過程中的能量管理，優化動能回饋策略，都將應用到電動汽車的電機控制系統中。使得電機控制系統的結構變得簡單、綜合性能得到了飛躍式的提升。因此，高效集成化、輕量平臺化及控制數字化和智能化的電機驅動技術必將成為可能。

4 ?總結

在傳統燃油車方面，我國較歐、美、日、韓等國依舊存在一定的差距，通過近二十余年的發展，我們國家已積累了豐富的經驗和扎實的理論基礎。而我們國家在電動汽車方面的發展已經走到了初步階段，具備了一定的產業鏈及規模。伴隨著我國電動汽車行業的大力推行，大批的研發機構和生產企業也隨之涌現，雖然當前的發展存在艱苦和曲折，但是我國發展電動汽車的決心卻不會因此而動搖。現今我國的市場主流車輛仍然是傳統燃油車，但是隨著可持續發展和綠色發展的提出，清潔環保的電動汽車勢必將會取代傳統的燃油車。伴隨著相關技術產業的發展，電動汽車終將會遍布到世界的各個角落。

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