電動汽車電機控制器國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

1、電動汽車驅(qū)動電機與電機控制器國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 電動汽車驅(qū)動電機與電機控制器國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1、國外驅(qū)動電機在新能源汽車上的應(yīng)用 、國外驅(qū)動電機在新能源汽車上的應(yīng)用電機方面： 電機方面：全球范圍看，有刷直流電機、一般同步電機、感應(yīng)電機與有刷磁鐵電機商品化歷史最長，產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷，迄今還在應(yīng)用。上世紀 80 年代開始進入商品化的表面永磁同步電機與 1990 年代以來研制開發(fā)的開關(guān)磁阻電機、內(nèi)置式永磁同步電機以及最新的同步磁阻電機相繼進入市場，

2、并在電動汽車與混合動力汽車上獲得應(yīng)用。根據(jù)電動汽車、混合動力車車型的開發(fā)應(yīng)用年代，日本的產(chǎn)業(yè)水平與市場偏好，成本核算等方面考慮，先采用感應(yīng)電機，而近幾年來在批量生產(chǎn)的日本電動汽車車型上以采用永磁同步電機為主流。近年來美、歐開發(fā)的電動汽車多采用交流感應(yīng)電機。其主要優(yōu)點是價格較低，性能可靠；缺點是起動轉(zhuǎn)矩小。日本近年來問世的電動汽車與新型混合動力車大多采用永磁電機。其主要優(yōu)點是效率比交流感應(yīng)電機高，但價格較貴。永磁材料耐熱溫度低于 120

3、℃，而開關(guān)磁阻電機(SRM：Switched Reluctance Motor)結(jié)構(gòu)新型、簡單、起動性能好，無大的沖擊電流，但噪聲大。驅(qū)動電機系統(tǒng)的驅(qū)動方式與控制方面： 驅(qū)動電機系統(tǒng)的驅(qū)動方式與控制方面：車輛的電機驅(qū)動系統(tǒng)的驅(qū)動方式可分為集中驅(qū)動與車輪獨立驅(qū)動。集中驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡單，可以沿用內(nèi)燃機汽車的部分傳動裝置，是目前應(yīng)用最多的電驅(qū)動方式，容易處理電機冷卻、防振以及電磁干擾等問題。但是集中驅(qū)動傳動系統(tǒng)復(fù)雜、傳動效率低，不能對兩側(cè)驅(qū)動輪轉(zhuǎn)

4、矩進行單獨控制，影響車輛的操縱穩(wěn)定性。車輪獨立驅(qū)動的范例是三菱汽車公司應(yīng)用開發(fā)的輪轂電機電動汽車，和日產(chǎn)汽車公司開發(fā)的輪轂電機電動汽車。車輪獨立驅(qū)動的優(yōu)點是簡化傳動系統(tǒng)，布置方便；由于每個電機可以單獨控制，能實現(xiàn)車輪驅(qū)動力的單獨調(diào)節(jié)和施加橫擺力矩控制，容易實現(xiàn)車輛底盤系統(tǒng)的電子控制，改善車輛驅(qū)動性能和行駛性能。但輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)會使車輪質(zhì)量過大，對于整車動力性能造成影響，還可能帶來其它問題，如電機散熱、防水、防塵難度大等。正因為上述問題

5、，三菱在推出新一代電動汽車“iMiEV”時，不再采用輪轂電機，仍采用集中驅(qū)動系統(tǒng)，驅(qū)動電機采用永磁電機。至于電機驅(qū)動系統(tǒng)的控制，涉及到電壓波形與調(diào)制率控制、矩形波電壓相位控制、直流電流失調(diào)反饋(DC offset feedback)控制，與可變電壓系統(tǒng)控制。此外，在電機控制的硬件方面，例如混合動力車用電機控制在 100us 程度的抽樣周期中必須進行多項控制計算，再加上保險失效處理功能(fail safe)，其編制程序極其繁復(fù)。從驅(qū)動系統(tǒng)

6、的實際應(yīng)用中，因為仍以傳統(tǒng)的集中驅(qū)動方式作為主流，而永磁電機由于其優(yōu)點突出，在日本純電動汽車與混合動力車上得到更多應(yīng)用。而從成本角度來看，采用集中驅(qū)動可以盡可能沿用基型車的車身和懸架而降低成本，往往比采用輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)成本低。而 iMiEV 純電動車采用傳統(tǒng)的集中驅(qū)動系統(tǒng)，即驅(qū)動方式通過減速器、差速器、驅(qū)動軸把電機輸出扭矩傳遞到左右車輪，驅(qū)動車輛行駛。2、國內(nèi)驅(qū)動電機行業(yè)現(xiàn)狀 、國內(nèi)驅(qū)動電機行業(yè)現(xiàn)狀電機業(yè)中的小行業(yè)、但制造門檻高

7、電機業(yè)中的小行業(yè)、但制造門檻高作為電機行業(yè)的細分領(lǐng)域，電動汽車驅(qū)動電機是一個小行業(yè)。主要是由于市場處于起電動汽車驅(qū)動電機要真正實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，還有很長的路要走。目前主要有以下瓶頸：1）電機轉(zhuǎn)矩密度、功率密度、效率、壽命等綜合性能有待進一步提高；2）產(chǎn)品可靠性、生產(chǎn)一致性不高。很多企業(yè)生產(chǎn)的樣機質(zhì)量不錯，但是一上批量，就會出現(xiàn)問題，這與企業(yè)的工藝水平不高有很大關(guān)系。3）成本過高。這一方面要求企業(yè)提高技術(shù)水平，另一方面要求企業(yè)提高生產(chǎn)能力。只有

8、達到一定批量，單臺電機價格才能真正降下來。我國在稀土永磁電機領(lǐng)域具有明顯的競爭優(yōu)勢（主要是稀土資源、人力豐富） ，然而產(chǎn)品可靠性、耐久性和工藝水平需要進一步提升。更為重要的是，我國在電力電子模塊等關(guān)鍵零部件領(lǐng)域開發(fā)與供貨能力尚較弱。3、國內(nèi)驅(qū)動電機系統(tǒng)差距與不足 、國內(nèi)驅(qū)動電機系統(tǒng)差距與不足國家 863 電動汽車重大專項的實施以來，經(jīng)過十多年的發(fā)展，電動汽車用電機系統(tǒng)研究進步較大，我國電機驅(qū)動系統(tǒng)基本功能和性能方面已接近國際先進水平，但

9、產(chǎn)品對汽車用環(huán)境的適應(yīng)性不足，產(chǎn)業(yè)化之路還存在較多瓶頸。目前我國車用驅(qū)動電機系統(tǒng)尚需提高的地方：產(chǎn)品一致性、可靠性與汽車業(yè)使用要求尚有差距 產(chǎn)品一致性、可靠性與汽車業(yè)使用要求尚有差距國內(nèi)電機驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性及耐久性尚未得到充分驗證，和汽車行業(yè)的嚴格要求還有一定差距。由于我國新能源汽車在示范運行階段，產(chǎn)量不大，因此造成在制造工藝方面也有很大差距。手工繞線圈、手工裝配等傳統(tǒng)落后工藝比之國外自動生產(chǎn)線大批量生產(chǎn)，其產(chǎn)品生產(chǎn)一致性差，而導(dǎo)致可靠

10、性差。動力總成裝置的集成度不高 動力總成裝置的集成度不高,機電一體化不夠 機電一體化不夠以電機控制器為例，我國驅(qū)動電機的集成度水平尚處于豐田第一代和第二代之間(大約在 2000 年左右)。與當(dāng)今的豐田第三代相比較，主要存在以下差距：1）機電一體化集成度不夠。 ）機電一體化集成度不夠。豐田已經(jīng)把電機與變速器有機地集成在一起，從而可以通過調(diào)整速比進一步優(yōu)化電機的輸出功率和尺寸。我國則受制于變速器的工業(yè)設(shè)計、 制造能力， 從而造成這方面進展比

11、較緩慢。 尤其沒有合適的速比可達 10∶1 的電機減速器。2）豐田利用其整車制造能力，改進傳統(tǒng)電機和電力電子產(chǎn)品的制造能力。 ）豐田利用其整車制造能力，改進傳統(tǒng)電機和電力電子產(chǎn)品的制造能力。如豐田的第三代系統(tǒng)在控制器的散熱方面利用了很多汽車散熱器技術(shù)，開發(fā)出了一套高性能的散熱系統(tǒng)，從而提高了集成度。3）豐田通過采用不同的電力電子技術(shù)來改變傳統(tǒng)電機控制系統(tǒng)的構(gòu)造，使得系統(tǒng)的效 ）豐田通過采用不同的電力電子技術(shù)來改變傳統(tǒng)電機控制系統(tǒng)的構(gòu)造，

12、使得系統(tǒng)的效率進一步提高。 率進一步提高。如在豐田第二代的 THS 雙電機系統(tǒng)中，引進了一個大功率的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，使電機的母線電壓和蓄電池的母線電壓可以分開。這樣一方面把電機的母線電壓從 300V 逐步提升到了 500V，甚至到 650V，從而大大提升了電機系統(tǒng)的輸出功率；另一方面解決了提升蓄電池的電壓，勢必增加單體電池串聯(lián)的個數(shù)，從而有可能降低了蓄電池系統(tǒng)可靠性的問題。豐田之所以能夠在比較短的時間內(nèi)連續(xù)推出三代產(chǎn)品，就是因為有