我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制器行業(yè)分析

驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制器

　　1. 驅(qū)動(dòng)電機(jī)類(lèi)型及其發(fā)展

　　驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(jì)性。驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要包括直流電機(jī)和交流電機(jī)。目前電動(dòng)汽車(chē)廣泛使用交流電機(jī)，主要包括：異步電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)和永磁電機(jī)（包括無(wú)刷直流電機(jī)和永磁同步電機(jī)）。各類(lèi)型電機(jī)主要特點(diǎn)見(jiàn)表1。

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

　　(2)電機(jī)控制數(shù)字化：專(zhuān)用芯片及數(shù)字信號(hào)處理器的出現(xiàn)，促進(jìn)了電機(jī)控制器的數(shù)字化，提高了電機(jī)系統(tǒng)的控制精度，有效減小了系統(tǒng)體積。

　　(3)電機(jī)系統(tǒng)集成化：通過(guò)機(jī)電集成（電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)集成或電機(jī)與變速箱集成）和控制器集成，有利于減小驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的重量和體積，可有效降低系統(tǒng)制造成本。

　　2. 國(guó)外發(fā)展情況根據(jù)國(guó)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(jī)，國(guó)外典型產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)請(qǐng)見(jiàn)表2。為了降低車(chē)重，電機(jī)殼體大多采用鑄鋁材料，電機(jī)恒功率范圍較寬，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)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(jī)。產(chǎn)品功率等級(jí)覆蓋3～123kW，電機(jī)恒功率范圍很寬，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)基速的5倍。日本近幾年開(kāi)發(fā)的電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)概況見(jiàn)表3。

　　3. 我國(guó)發(fā)展現(xiàn)狀

　　(1)交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)我國(guó)已建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，形成了小批量生產(chǎn)的開(kāi)發(fā)、制造、試驗(yàn)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(jī)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各類(lèi)電動(dòng)客車(chē)；通過(guò)示范運(yùn)行和小規(guī)模市場(chǎng)化應(yīng)用，產(chǎn)品可靠性得到了初步驗(yàn)證。

　　(2)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已形成優(yōu)化設(shè)計(jì)和自主研發(fā)能力，通過(guò)合理設(shè)計(jì)電機(jī)結(jié)構(gòu)、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(yùn)行，效果良好。

　　(3)無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)國(guó)內(nèi)企業(yè)通過(guò)合理設(shè)計(jì)及改進(jìn)控制技術(shù)，有效提高了無(wú)刷直流電機(jī)產(chǎn)品性能，基本滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)需求；已初步具有機(jī)電一體化設(shè)計(jì)能力。

　　(4)永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)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(yīng)用于各類(lèi)電動(dòng)汽車(chē)；產(chǎn)品部分技術(shù)指標(biāo)接近國(guó)際先進(jìn)水平，但總體水平與國(guó)外仍有一定差距；基本具備永磁同步電機(jī)集成化設(shè)計(jì)能力；多數(shù)公司仍處于小規(guī)模試制生產(chǎn)，少數(shù)公司已投資建立車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)專(zhuān)用生產(chǎn)線。

　　(5)永磁電機(jī)材料永磁電機(jī)的主要材料有釹鐵硼磁鋼、硅鋼等。部分公司掌握了電機(jī)轉(zhuǎn)子磁體先裝配后充磁的整體充磁技術(shù)。國(guó)內(nèi)研制的釹鐵硼永磁體最高工作溫度可達(dá)280℃，但技術(shù)水平仍與德國(guó)和日本有較大差距。硅鋼是制造電機(jī)鐵芯的重要磁性材料，其成本占電機(jī)本體的20%左右，其厚度對(duì)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(jī)，我國(guó)僅開(kāi)發(fā)出0.35mm硅鋼片。

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

　　4. 我國(guó)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制器存在的主要問(wèn)題

　　(1)電機(jī)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(jī)高速軸承、位置／轉(zhuǎn)速傳感器、IGBT模塊等。進(jìn)口產(chǎn)品成本高，影響電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化。

　　(2)我國(guó)車(chē)用電機(jī)的機(jī)電集成水平與國(guó)外差距較大?？刂破骷啥容^低，體積、重量相對(duì)偏大。

　　(3)我國(guó)車(chē)用電機(jī)系統(tǒng)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，造成產(chǎn)品可靠性、一致性差。產(chǎn)業(yè)化規(guī)模較小，成本較高。

　　(4)現(xiàn)階段國(guó)家出臺(tái)的電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)較少，且不完善。如：不同類(lèi)型電機(jī)系統(tǒng)采用同一檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，缺乏可靠性、耐久性評(píng)價(jià)方法等。