电动汽车电机控制器国内外发展现状

电动汽车驱动电机与电机控制器国内外发展现状

1、国外驱动电机在新能源汽车上的应用

电机方面：

全球范围看，有刷直流电机、一般同步电机、感应电机与有刷磁铁电机商品化历史最长，产品更新换代不断，迄今还在应用。上世纪80 年代开始进入商品化的表面永磁同步电机与1990 年代以来研制开发的开关磁阻电机、内置式永磁同步电机以及最新的同步磁阻电机相继进入市场，并在电动汽车与混合动力汽车上获得应用。

根据电动汽车、混合动力车车型的开发应用年代，日本的产业水平与市场偏好，成本核算等方面考虑，先采用感应电机，而近几年来在批量生产的日本电动汽车车型上以采用永磁同步电机为主流。

近年来美、欧开发的电动汽车多采用交流感应电机。其主要优点是价格较低，性能可靠；缺点是起动转矩小。日本近年来问世的电动汽车与新型混合动力车大多采用永磁电机。其主要优点是效率比交流感应电机高，但价格较贵。永磁材料耐热温度低于120℃，而开关磁阻电机(SRM：Switched Reluctance Motor)结构新型、简单、起动性能好，无大的冲击电流，但噪声大。

驱动电机系统的驱动方式与控制方面：

车辆的电机驱动系统的驱动方式可分为集中驱动与车轮独立驱动。集中驱动结构简单，可以沿用内燃机汽车的部分传动装置，是目前应用最多的电驱动方式，容易处理电机冷却、防振以及电磁干扰等问题。但是集中驱动传动系统复杂、传动效率低，不能对两侧驱动轮转矩进行单独控制，影响车辆的操纵稳定性。

车轮独立驱动的范例是三菱汽车公司应用开发的轮毂电机电动汽车，和日产汽车公司开发的轮毂电机电动汽车。

车轮独立驱动的优点是简化传动系统，布置方便；由于每个电机可以单独控制，能实现车轮驱动力的单独调节和施加横摆力矩控制，容易实现车辆底盘系统的电子控制，改善车辆驱动性能和行驶性能。但轮毂电机驱动系统会使车轮质量过大，对于整车动力性能造成影响，还可能带来其它问题，如电机散热、防水、防尘难度大等。

正因为上述问题，三菱在推出新一代电动汽车“iMiEV”时，不再采用轮毂电机，仍采用集中驱动系统，驱动电机采用永磁电机。

至于电机驱动系统的控制，涉及到电压波形与调制率控制、矩形波电压相位控制、直流电流失调反馈(DC offset feedback)控制，与可变电压系统控制。此外，在电机控制的硬件方面，例如混合动力车用电机控制在100us 程度的抽样周期中必须进行多项控制计算，再加上保险失效处理功能(fail safe)，其编制程序极其繁复。

从驱动系统的实际应用中，因为仍以传统的集中驱动方式作为主流，而永磁电机由于其优点突出，在日本纯电动汽车与混合动力车上得到更多应用。而从成本角度来看，采用集中驱动可以尽可能沿用基型车的车身和悬架而降低成本，往往比采用轮毂电机驱动系统成本低。而iMiEV 纯电动车采用传统的集中驱动系统，即驱动方式通过减速器、差速器、驱动轴把电机输出扭矩传递到左右车轮，驱动车辆行驶。

2、国内驱动电机行业现状

电机业中的小行业、但制造门槛高

作为电机行业的细分领域，电动汽车驱动电机是一个小行业。主要是由于市场处于起步

阶段，这一行业总体上规模不大，但门槛不低，驱动电机作为电动汽车的能量转化工具，必须具有高效率、高适应性。由于受到空间和整车售价的限制，电机的高密度、小型化、轻量化、低噪声和低成本也显得至关重要。电动汽车驱动电机输出1kw 只需0.6kg 重量，这是一般电机不可想象的。这就要求企业采用强制水冷结构、高电磁负荷、高性能磁钢、高转速以及超短端部长度绕组等技术，使电机小型轻量化。此外，由于车辆振动及发动机的高温环境，车用电机处于振动大、冲击大、灰尘多、温湿度变化大的恶劣条件下运行，车用电机必须适应环境，使车辆稳定、安全运行。

专业电机企业数量少、高新企业居多

我国电动汽车驱动电机生产企业全国有30 多家，多数企业规模小、实力还较弱。驱动电机是新兴的电传动行业的一个分支，新兴的高新技术企业是这一行业的主力军之一，它们一般依托于高校或者科研院所，具有较强的技术水平，但由于成立不久，这些企业大多实力较弱，融资渠道单一，生产能力不强。

我国人力资源丰富，具有丰富的稀土资源，为电机业的发展提供了很好的环境。我国车用电机在全球资源条件下具有明显的比较优势，较易进人全球分工体系，如果引导得力，我国驱动电机完全可以发展成具有中国特色道路的优势产业。但从行业现状看，这种资源优势并未充分发挥出来。目前，除了新成立的高新企业外，我国有相当一部分驱动电机企业是由传统电机制造商转型而来。我国拥有数量庞大的电机企业，其中很多企业具有成熟的技术工人，较好的制造能力和一定的研发能力。但这些企业在驱动电机领域尚处于起步阶段，而且很多企业采取观望态度，试一试的心态很普遍。

外资电机企业虎视眈眈

如博世、大陆、SKF、日立、富士、三菱电机等企业目前仅向我国出口电机，暂未在我国生产驱动电机。但在首批上市的新能源汽车中（尤其是混合动力客车），外企电机企业仍迅速抢占市场抢夺了批量订单，国外供应商的进人，对于本土企业来说是一大挑战。

新技术层出不穷、产业化较慢

在“863 计划”项目的支持和推动下，我国驱动电机技术进步较快。目前，比较常见的两类是永磁电机和异步电机。部分企业、研究单位和高校还对一些新原理的电机系统，如基于双机械端口电机的电力无极变速系统（EVT），混合励磁电机系统等进行了探索。我国在一些驱动电机共性基础技术上，如满足各种整车封装需求的电机转子位置传感器、绝缘材料和永磁材料技术取得了突破，并在已经上路的电动汽车上得到了良好应用。

虽然我国驱动电机新技术层出不穷，在有些关键技术上也取得了突破，但总体而言我国驱动电机产业化进程较慢。做出样机的企业较多，有的也进行了台架试验和装车，但能够实现批量供货的企业较少。

我国存在驱动电机产业化优势

我国是电机制造及应用大国，有较好的工业基础。但对电动汽车用电机，起步时间不长，尚需要从汽车应用的角度入手，整车厂与电机厂共同携手研究制造出满足汽车专用电机。

我国人力资源丰富，具有丰富的稀土资源，为电机业的发展提供了很好的环境。我国车用电机在全球资源条件下具有明显的比较优势，相对较易进人全球分工体系。

突破产业化瓶颈尚需时日

电动汽车驱动电机要真正实现产业化，还有很长的路要走。目前主要有以下瓶颈：1）