电动汽车驱动电机系统研发及其产业化现状与发展

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1、电动汽车驱动电机系统研发及其产业化现状与发展1.电动汽车科技发展“十二·五”专项规划图1为电动汽车科技发展“十二五”专项规划项目布局。从整车到零部件，标准、基础设施等都包括在内。从总的规划来看，整个科技规划经费为50亿元人民币，863项目为30亿元人民币，现在科技部已经启动了2~3个项目。除了过去正常的科技项目以外，还增加了一些如合作项目和科技平台项目等。整个国家各部委对这些都非常支持。不仅仅是原来意义上的技术攻关，还涉及到技术产业上的事情。2.电动汽车对驱动电机系统的基本要求电动汽车对驱动电机系统与传统电机有比较大的差异。和传统的电机相比，可靠性和环境适应性是原来电机不太关注的东西。另外从

2、成本概念上来看，电动汽车用电机比工业电机和其它行业的电机的要求更高。电动汽车对驱动电机系统的基本要求有：高密度、小型轻量化；高效率；高扭矩和宽调速；可靠性、耐久性、适应性；低噪声与低成本(见图2)。表1为车用驱动电机和工业电机的性能比较。经过我国两个五年计划的支持，一些技术领域还是取得比较大的进展，如振动、噪声、高低温等。尽管我国是一个电机大国，但原来真正做电机的企业很少，主要是以模仿为主，目前在这个领域里电机设计用得比较多的有两个软件，从本身软件应用来看，国内电机正和世界同步进行。基于多领域分析、多层面集成优化的先进电机设计理论与实施方法是运用高密度电机极限能力设计的机、电、磁、热多领域精

3、确分析方法，解决电机单元、电力电子单元、集成优化交叉耦合仿真的深层次技术难题。3.高密度宽调速IPM永磁电机设计技术(1)采用超短端部的极槽配合，减小了绕组端部，提高了电机效率，同时兼顾扭矩脉动降低噪声；(2)采用高扭矩密度和高机械强度的磁路结构，充分利用永磁电机的永磁扭矩和磁阻扭矩，提高电机综合性能和可靠性，降低加工成本，有利于大批量生产。4.高密度电机系统的导热与散热、热管理技术：形成电机与驱动器一体液冷技术，外水冷+内油冷电机的热传导、电绝缘与密封结构的综合技术，电机功率密度提高20%，相同工况下的电机温升降低30%，提高了电机温度适用范围。5.电力电子集成控制器设计：采用电力电子集成

4、技术，将膜电容器、直接封装式的功率器件以及低热阻的散热器、小型化控制电路等关键部件高度集成，进行电力电子集成控制器设计。与国际上差距比较大的是控制器的总成。6.永磁电机多模式矢量控制技术：针对车用电机的高动态响应、恒功率宽调速要求，采用多模式矢量控制技术，重点解决永磁电机高速弱磁稳定性和精确的扭矩控制技术、高效能量回馈控制区域的拓宽技术等研究。实现了全速度范围内的扭矩精确控制，控制精度达到±2~3Nm，调速范围宽，电机系统峰值效率达到94%，大于85%的高效区大于50%。7.高密度永磁电机定子制造工程技术：永磁电机定子成型线圈技术与定子拼块技术可实现机械化生产，大大提高定子绕线的生产效率，降

5、低了铜耗，降低了生产成本。电机制造成本一旦批量生产，必须自动化生产。由于电机体积比较小，功率密度要高，一般性工艺做自动绕线比较难，会有比较大改善。乘用车驱动电机采用永磁电机。不论欧洲、美国、日本乘用车都采用永磁电机。8.永磁电机多极转子整体充磁技术：永磁电机的整体充磁技术可大大提高电机装配效率，便于维修，降低生产成本。表2是国内电机和国外比较典型的车用电机比较。从功率密度指标来看国内基本上和国外在同一水平上，但并不意味着可以平级，主要体现在耐久性、一致性上。实际上我国863项目还提了一些标准。其中包括电动汽车电机系统国家标准制修订工作：《电动汽车驱动电机系统技术条件》国家标准的修订；《电动汽

6、车驱动电机系统试验方法》国家标准的修订；《电动汽车电机系统可靠性试验方法》国家标准的制定。电动汽车电机系统行业标准制修订工作：《电动汽车驱动电机系统机械接口与电气接口》行业标准制订；《电动汽车驱动电机系统故障分类和判断》行业标准的制订。国内、国外的车用电机研究趋势“十二·五”电机产业发展将围绕我国电动汽车发展的三大需求和电动汽车动力系统平台“一体化”战略，将电机、发动机、变速器等车载动力系统集成化，以电驱动系统对整车进行配套。1.车用电机系统技术研发布局主要包括：面向下一代纯电驱动系统技术,突破需求的电机系统技术；面向纯电动汽车大规模商业示范需求的电机系统技术；面向混合动力汽车大规模产业化需

7、求的电机系统技术。2.技术路线1.电驱动系统(见图3)2.电机及其驱动系统(见图4)3.混合动力发动机(见图5)4.机电耦合传动总成(见图6)3.发展路径针对纯电驱动和混合动力汽车两种应用平台，解决关键技术，通过三种基础产品的科技攻坚，实现跨越发展，并在此基础上，通过集成创新，在电机领域形成符合我国电动汽车现实发展需要、有国际竞争力的三类有典型意义的重大产品(机电耦合传动总成、电力电子总成和混合动力发动机总成