我國電動(dòng)汽車(chē)驅動(dòng)電機及其控制器行業(yè)分析

驅動(dòng)電機及其控制器

　　1. 驅動(dòng)電機類(lèi)型及其發(fā)展

　　驅動(dòng)電機是電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵部件，直接影響整車(chē)的動(dòng)力性及經(jīng)濟性。驅動(dòng)電機主要包括直流電機和交流電機。目前電動(dòng)汽車(chē)廣泛使用交流電機，主要包括：異步電機、開(kāi)關(guān)磁阻電機和永磁電機（包括無(wú)刷直流電機和永磁同步電機）。各類(lèi)型電機主要特點(diǎn)見(jiàn)表1。

　　車(chē)用電機的發(fā)展趨勢如下：(1)電機本體永磁化：永磁電機具有高轉矩密度、高功率密度、高效率、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。我國具有世界最為豐富的稀土資源，因此高性能永磁電機是我國車(chē)用驅動(dòng)電機的重要發(fā)展方向。

　　(2)電機控制數字化：專(zhuān)用芯片及數字信號處理器的出現，促進(jìn)了電機控制器的數字化，提高了電機系統的控制精度，有效減小了系統體積。

　　(3)電機系統集成化：通過(guò)機電集成（電機與發(fā)動(dòng)機集成或電機與變速箱集成）和控制器集成，有利于減小驅動(dòng)系統的重量和體積，可有效降低系統制造成本。

　　2. 國外發(fā)展情況根據國外資料介紹

　　近年來(lái)美、歐開(kāi)發(fā)的電動(dòng)客車(chē)多采用交流異步電機，國外典型產(chǎn)品技術(shù)參數請見(jiàn)表2。為了降低車(chē)重，電機殼體大多采用鑄鋁材料，電機恒功率范圍較寬，最高轉速可達基速的2～2.5倍。

　　日本近年來(lái)問(wèn)世的電動(dòng)汽車(chē)大多采用永磁同步電機。產(chǎn)品功率等級覆蓋3～123kW，電機恒功率范圍很寬，最高轉速可達基速的5倍。日本近幾年開(kāi)發(fā)的電動(dòng)汽車(chē)驅動(dòng)電機概況見(jiàn)表3。

　　3. 我國發(fā)展現狀

　　(1)交流異步電機驅動(dòng)系統我國已建立了具有自主知識產(chǎn)權異步電機驅動(dòng)系統的開(kāi)發(fā)平臺，形成了小批量生產(chǎn)的開(kāi)發(fā)、制造、試驗及服務(wù)體系；產(chǎn)品性能基本滿(mǎn)足整車(chē)需求，大功率異步電機系統已廣泛應用于各類(lèi)電動(dòng)客車(chē)；通過(guò)示范運行和小規模市場(chǎng)化應用，產(chǎn)品可靠性得到了初步驗證。

　　(2)開(kāi)關(guān)磁阻電機驅動(dòng)系統已形成優(yōu)化設計和自主研發(fā)能力，通過(guò)合理設計電機結構、改進(jìn)控制技術(shù)，產(chǎn)品性能基本滿(mǎn)足整車(chē)需求；部分公司已具備年產(chǎn)2000套的生產(chǎn)能力，能滿(mǎn)足小批量配套需求，目前部分產(chǎn)品已配套整車(chē)示范運行，效果良好。

　　(3)無(wú)刷直流電機驅動(dòng)系統國內企業(yè)通過(guò)合理設計及改進(jìn)控制技術(shù)，有效提高了無(wú)刷直流電機產(chǎn)品性能，基本滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)需求；已初步具有機電一體化設計能力。

　　(4)永磁同步電機驅動(dòng)系統已形成了一定的研發(fā)和生產(chǎn)能力，開(kāi)發(fā)了不同系列產(chǎn)品，可應用于各類(lèi)電動(dòng)汽車(chē)；產(chǎn)品部分技術(shù)指標接近國際先進(jìn)水平，但總體水平與國外仍有一定差距；基本具備永磁同步電機集成化設計能力；多數公司仍處于小規模試制生產(chǎn)，少數公司已投資建立車(chē)用驅動(dòng)電機系統專(zhuān)用生產(chǎn)線(xiàn)。

　　(5)永磁電機材料永磁電機的主要材料有釹鐵硼磁鋼、硅鋼等。部分公司掌握了電機轉子磁體先裝配后充磁的整體充磁技術(shù)。國內研制的釹鐵硼永磁體最高工作溫度可達280℃，但技術(shù)水平仍與德國和日本有較大差距。硅鋼是制造電機鐵芯的重要磁性材料，其成本占電機本體的20%左右，其厚度對鐵耗有較大影響，日本已生產(chǎn)出0.27mm硅鋼片用于車(chē)用電機，我國僅開(kāi)發(fā)出0.35mm硅鋼片。

　　(6)電機控制器關(guān)鍵部件電機控制器用位置／轉速傳感器多為旋轉變壓器，目前基本采用進(jìn)口產(chǎn)品，我國部分公司已具備旋轉變壓器的研發(fā)生產(chǎn)能力，但產(chǎn)品精度、可靠性與國外仍有差距。IGBT基本依賴(lài)進(jìn)口，價(jià)格昂貴，國產(chǎn)車(chē)用IGBT尚處于研究階段。

　　4. 我國驅動(dòng)電機及其控制器存在的主要問(wèn)題

　　(1)電機原材料、控制器核心部件研發(fā)能力較弱，依賴(lài)進(jìn)口，如硅鋼片、電機高速軸承、位置／轉速傳感器、IGBT模塊等。進(jìn)口產(chǎn)品成本高，影響電機系統產(chǎn)業(yè)化。

　　(2)我國車(chē)用電機的機電集成水平與國外差距較大?？刂破骷啥容^低，體積、重量相對偏大。

　　(3)我國車(chē)用電機系統尚處于起步階段，制造工藝水平落后，缺乏自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，造成產(chǎn)品可靠性、一致性差。產(chǎn)業(yè)化規模較小，成本較高。

　　(4)現階段國家出臺的電動(dòng)汽車(chē)驅動(dòng)電機系統標準較少，且不完善。如：不同類(lèi)型電機系統采用同一檢測標準，缺乏可靠性、耐久性評價(jià)方法等。