李超

摘要：電機驅(qū)動系統(tǒng)作為新能源電動汽車的主要構(gòu)件，它決定了新能源汽車的續(xù)航能力。電機驅(qū)動系統(tǒng)的控制技術(shù)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(shù)調(diào)研，對比分析了電機驅(qū)動領(lǐng)域的發(fā)展形式及難點，并通過對行業(yè)、主機廠及供應(yīng)商等信息的收集，就電機驅(qū)動系統(tǒng)的現(xiàn)狀與趨勢進行了探討。

關(guān)鍵詞：電機驅(qū)動系統(tǒng);成本;現(xiàn)狀;趨勢

0 ?引言

電機驅(qū)動系統(tǒng)的控制技術(shù)對新能源電動汽車的動力性能等有著極大的影響，電機驅(qū)動系統(tǒng)作為新能源電動汽車的主要構(gòu)件，在車輛行駛的過程中承擔(dān)著越來越重要的作用，隨著世界新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，電機驅(qū)動系統(tǒng)的市場前景更為樂觀，會有越來越多的供應(yīng)商涉足。經(jīng)系統(tǒng)的比較發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)的電機驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)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(chǎn)的電機驅(qū)動系統(tǒng)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(qū)動電機產(chǎn)品仍舊存在一定的差距。但是伴隨著我國新能源汽車行業(yè)的飛躍式發(fā)展，國內(nèi)研發(fā)的電機驅(qū)動產(chǎn)品較國外的差距將會逐步縮小。

1 ?新能源汽車電機驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

新能源純電動汽車的動力性能是由電機驅(qū)動系統(tǒng)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(qū)動系統(tǒng)對整車的輕量化也有一定的影響。在我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程中，電機驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展有著重要的社會意義、實際意義和適用意義，電機驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)的工程化與產(chǎn)業(yè)化問題也一直是各大研究機構(gòu)和所涉企業(yè)關(guān)注的重點所在。

1.1 驅(qū)動電機

對電機性能及參數(shù)進行對比，我們可以發(fā)現(xiàn)永磁同步電機在質(zhì)量、體積、轉(zhuǎn)速、功率、成本等方面與其它電機相比具有較大的優(yōu)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(nèi)企業(yè)已對其控制技術(shù)完成了優(yōu)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(fā)的新能源電動車型中已基本不再采用此類型驅(qū)動電機。

②交流異步電機：國內(nèi)大部分交流異步電機生產(chǎn)企業(yè)已具備了自主開發(fā)、批量生產(chǎn)、試驗及服務(wù)的實力。

③永磁同步電機：國內(nèi)的電機生產(chǎn)企業(yè)已具備了完整的產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)制造的能力和規(guī)模，基本技術(shù)指標(biāo)已接近國際水準(zhǔn)。

④開關(guān)磁阻電機：現(xiàn)今開關(guān)磁阻電機在我國新能源純電動汽車上的應(yīng)用較少，我國在開關(guān)磁阻電機上的研發(fā)能力不足，生產(chǎn)出來的開關(guān)磁阻電機因噪聲高等缺陷而無法實現(xiàn)廣泛應(yīng)用。

我國經(jīng)過十幾年的發(fā)展之后，在新能源純電動汽車的應(yīng)用方面，已經(jīng)完全掌握了驅(qū)動電機及其控制器設(shè)計生產(chǎn)制造，我國的生產(chǎn)能力完全能夠滿足生產(chǎn)需求，而且我國還有部分企業(yè)的產(chǎn)品也在對外出口。國內(nèi)外永磁同步電機參數(shù)如表2所示。

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

1.2 驅(qū)動電機控制器

對于驅(qū)動電機控制器而言， 我國在芯片研發(fā)、封裝工藝技術(shù)和材料以及驅(qū)動電機控制器的集成等電力電子技術(shù)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(fā)，但控制精度、耐久性等與國外量產(chǎn)的產(chǎn)品相比仍存在一定差距。

2 ?新能源電動汽車電機驅(qū)動技術(shù)的現(xiàn)狀分析

數(shù)據(jù)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(xiàn)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(fā)熱量增高，使散熱壓力變大;另一種是提高轉(zhuǎn)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(fā)能力較薄弱，依賴于進口，使用進口產(chǎn)品的管理成本及交易成本較高，造成原材料的預(yù)算較高，這在一定程度上對電機系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展造成了很大的影響。

2.3 生產(chǎn)工藝

生產(chǎn)工藝是制約電機驅(qū)動系統(tǒng)大規(guī)模量產(chǎn)的重要因素。因為生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)業(yè)化積累不夠，導(dǎo)致其無法滿足企業(yè)不良率的要求。

2.4 集成度

我國新能源電動車的驅(qū)動電機和控制器的系統(tǒng)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(fā)能力

控制器核心元件的研發(fā)能力較弱，如位置/轉(zhuǎn)速傳感器、IGBT模塊等。IGBT技術(shù)壁壘較強，基本依賴進口，價格昂貴，目前國產(chǎn)IGBT產(chǎn)業(yè)鏈的搭建還不夠完善，與國際巨頭的技術(shù)差距仍較大。

3 ?未來電機驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展趨勢

電動汽車動力性能的優(yōu)劣直接反應(yīng)在電機驅(qū)動系統(tǒng)上。高轉(zhuǎn)速輕量化的電機系統(tǒng)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(tǒng)性能的同時還要有效控制其生產(chǎn)成本，通過將驅(qū)動電機、控制器與減速器的一體化來減小驅(qū)動系統(tǒng)的重量和體積，從而在根本上控制生產(chǎn)成本。

隨著新能源汽車大規(guī)模的推廣，對于整車的動力性能、續(xù)駛里程和成本的要求也越來越高。因此電機驅(qū)動系統(tǒng)就需要有優(yōu)越的能量回饋管理策略及效率來增加整車的續(xù)駛里程，同時也需要有較強的動態(tài)制動性能，以適應(yīng)更嚴酷的工作環(huán)境等。同時運用平臺化的產(chǎn)品在顯著降低研發(fā)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(qū)動系統(tǒng)將會成為未來發(fā)展的方向。

為趕上世界先進水平的電機驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)展的步伐，為滿足業(yè)內(nèi)對電機驅(qū)動系統(tǒng)的需求，高度智能化及非線性智能控制化、數(shù)字化的系統(tǒng)控制將會逐步實現(xiàn)。提升車輛行駛過程中的能量管理，優(yōu)化動能回饋策略，都將應(yīng)用到電動汽車的電機控制系統(tǒng)中。使得電機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(shù)字化和智能化的電機驅(qū)動技術(shù)必將成為可能。

4 ?總結(jié)

在傳統(tǒng)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(fā)展，我們國家已積累了豐富的經(jīng)驗和扎實的理論基礎(chǔ)。而我們國家在電動汽車方面的發(fā)展已經(jīng)走到了初步階段，具備了一定的產(chǎn)業(yè)鏈及規(guī)模。伴隨著我國電動汽車行業(yè)的大力推行，大批的研發(fā)機構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)也隨之涌現(xiàn)，雖然當(dāng)前的發(fā)展存在艱苦和曲折，但是我國發(fā)展電動汽車的決心卻不會因此而動搖?，F(xiàn)今我國的市場主流車輛仍然是傳統(tǒng)燃油車，但是隨著可持續(xù)發(fā)展和綠色發(fā)展的提出，清潔環(huán)保的電動汽車勢必將會取代傳統(tǒng)的燃油車。伴隨著相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電動汽車終將會遍布到世界的各個角落。

參考文獻：

[1]鄭偉，王粲，余羅兼，阮玉鎮(zhèn).用于嵌入系統(tǒng)的超聲電機驅(qū)動設(shè)計[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，2020（02）：128-131.

[2]宋振斌，李軍偉，孫賓賓，王培金，陳靜.基于模型的雙電機驅(qū)動電動汽車控制系統(tǒng)開發(fā)[J].山東理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2020，34（02）：31-36.

[3]高凱.新能源汽車驅(qū)動電機維護保養(yǎng)與故障維修[J].內(nèi)燃機與配件，2020（01）：137-138.