新能源汽车驱动电机发展现状及趋势分析

峰值转速 （rpm）
5000 6000 7200 14000 12000 12000 7600 7200 10000 5600 9000 6500 8000 12000 9800 10600 8000 12000
在电机效率方面，国内电机的最高效率均 达到 94%～96%，已达到西门子、Remy 等企业 的水平。但是在高效区面积方面，如系统效率
汽车工业研究·月刊 2018 年第 6 期 43
New energy 新能源
表 1 主要(%) 峰值效率(%) 负荷效率(%) 过载能力(%) 转速范围(转/分) 恒功率区 过载系数 可靠性 结构坚固性 体积 重量 调速控制性能 电机成本 控制器成本
直流电机
2 永磁同步电机的发展瓶颈
当前因纯电动乘用车以永磁同步电机为 主要技术路线，故如何进一步提升其性能成为 行业重点问题。目前，永磁同步电机面临以下 几方面的技术难点：
（1） 功率密度 功率的提升有两种途径 ，一种是提高扭 矩，另一种是提高转速。前者主要问题是过载 电流加大 ，造成发热量高 ，给散热造成较大压 力 ；后者是高速时铁磁损耗大 ，需采用高性能 低饱和硅钢片 ，从而使成本提高 ；或采用复杂 的转子结构，但影响功率密度。
低 / 85-89 80-87 200 4000-6000 / 2 中 低 大 重 很好 低 低
交流异步电机
中 82-85 90-95 90-92 300-500 12000-15000
1:5 3-5 较高 高 中 中 中 中 高
表 2 国内外驱动电机企业的永磁同步电机参数比较
企业
巨一自动化
精进电机
冷却方式
自然冷却 自然冷却
水冷 水+乙二醇 水+乙二醇 水+乙二醇
水冷 水冷 水冷 水冷 水冷 水冷 水冷 水冷 水冷 油冷 水冷 水冷
永磁同步电机
高 90-93 95-97 85-97
300 4000-15000
1:2.25 3 高
较高 小 轻 好 高 高
开关磁阻电机
较高 60-65 80-90 78-86 300-500 >15000
1:3 3-5 较高 高 小 轻 好 中 中
大于 80%的区域占比方面尚存在一定差距。 我 国 电 机 的 高 效 区 面 积 占 比 集 中 在 70% ～ 75%，而国外电机基本达到 80%。
④冷却方式 电机的冷却方式已经从自然冷却逐步发 展为水冷 ，目前国内电机企业采用水冷为主 ， 国外先进的电机企业已经发展到油冷电机。 国内部分电机企业也研发出油冷电机，如精进 等，使电机的冷却效率得到进一步提升。
在技术指标方面，国内电机与国外电机相 比尚存在以下几方面的差距：
①峰值转速 峰值转速是驱动电机的重要指标，也是目 前国内驱动电机较之国外电机差距最为明显 的指标。国内绝大部分永磁同步电机的峰值 转 速 在 10000rpm 以 下 ，而 国 外 基 本 在 10000rpm 以上。 ②功率密度 虽然国内电机在功率方面基本能够达到 国际水平 ，但是在同功率条件下存在重量劣 势 ，因此功率密度较之国际水平存在较大差 距。目前，国内的永磁同步电机功率密度多处 于 1～2kw/kg 区间内，与 2020 年 3.5kw/kg 的目 标值存在较大差距。 ③效率
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ew energy
DOI:10.3969/j.issn.1009-847X.2018.06.008
新能源汽车驱动电机发展现状 及趋势分析
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张 军 肖 倩 孟庆阔
摘要：驱动电机作为新能源汽车的核心零部件，具有广阔的市 场前景。目前，在驱动电机领域涌入很多国内外供应商，不同供应商 在技术路线和产品性能参数方面存在较大差异，通过系统的比较可 以获知国内驱动电机产品水平与国外的差距。本文通过技术调研， 分析了永磁同步电机和轮毂电机的发展现状及瓶颈；通过行业调研， 了解到主机厂及供应商等对驱动电机的看法，并预测了未来驱动电 机的发展趋势。
新能源汽车 驱动电机 现状 趋势
关键词
进一步划分。目前行业对交流异步电机、永磁 同步电机及开关磁阻电机关注度较高。通过 对常见的几种电机进行比较分析可知（见下页 表 1），永磁同步电机具有效率高、转速范围宽、 体积小、重量轻、功率密度大、成本低等优点，成 为纯电动乘用车市场的主要驱动电机。
从行业配套来看，新能源乘用车主要使用 的是交流感应电机和永磁同步电机。其中，永 磁同步电机使用较多，因其转速区间和效率都 相对较高，但是需要使用昂贵的系统永磁材料 钕铁硼 ；部分欧美车系采用交流感应电机 ，主 要因为稀土资源匮乏，同时出于降低电机成本 考虑，其劣势主要是转速区间小，效率低，需要 性能更高的调速器以匹配性能。
根据中汽协发布的产销数据 ，2017 年我 国新能源汽车产销分别为 79.4 万辆和 77.7 万 辆，同比增长分别为 53.8%和 53.3%，产销量连 续三年位居全球第一。新能源汽车的快速发 展给驱动电机带来了巨大的发展机遇，电机技 术的发展成为行业关注的热点。
1 电机技术发展现状
目前驱动电机主要分为直流电机、交流电 机及轮毂电机等 ；其中 ，直流和交流电机又可
上海电驱动
大洋电机 西门子 日产 美国 Remy 美国 UQM 大众 Kassel
峰值功率 （kW）
20 45 50 90 103 140 40 50 90 72 45 30 60 30～170 80 82 75 85
峰值扭矩 （N·m）
120 170 215 175 230 270 260 200 280 100 128 160 200 100～265 280 325 240 270
随着新能源汽车市场的迅猛发展，驱动电 机市场空间潜力巨大，吸引了众多企业和资本 的进入。国内外典型驱动电机企业的永磁同 步电机产品情况如下页表 2 所示。整体来看， 我国驱动电机取得较大进展，已经自主开发出 满足各类新能源汽车需求的产品，部分主要性 能指标已达到相同功率等级的国际先进水 平。但是在峰值转速、功率密度及效率方面与 国外仍存在一定的差距。