新能源汽車驅(qū)動電機(jī)發(fā)展面對的五個(gè)挑戰(zhàn)

發(fā)布時(shí)間：2016-06-08 07:16:25來源：電動汽車網(wǎng)作者：Jennifer

　　車用驅(qū)動電機(jī)是電動汽車動力系統(tǒng)的核心關(guān)鍵部件，其性能的優(yōu)劣直接影響到車輛的整車性能。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，我國在車用驅(qū)動電機(jī)技術(shù)、產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)方面均取得了長足進(jìn)步。我國已自主開發(fā)了滿足各類電動汽車需求的系列化驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品，獲得了一大批驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)，形成了批量生產(chǎn)能力。
 

　　我國自主開發(fā)的永磁同步電機(jī)、交流異步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了與國內(nèi)整車企業(yè)的中小批量配套，產(chǎn)品的功率范圍覆蓋200kW以下整車的動力需求，驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)達(dá)到相同功率等級的國際先進(jìn)水平，部分企業(yè)的產(chǎn)品已走出國門。
 

　　與此同時(shí)，以美國、歐洲和日本為主的提供新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)的企業(yè)發(fā)展迅猛，在降低電機(jī)生產(chǎn)成本、改善電機(jī)效率及電機(jī)和發(fā)動機(jī)一體化設(shè)計(jì)等方面取得了長足進(jìn)展，產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善，配套能力不斷提高，也使得我國的驅(qū)動電機(jī)的未來發(fā)展面臨許多挑戰(zhàn)。
 

　　1.提高永磁電機(jī)功率密度

　　為了讓電動汽車的電機(jī)更加小型化且具有更大的輸出功率，國際上經(jīng)過多年的實(shí)踐，從提高功率密度和轉(zhuǎn)矩密度的角度考慮，采用稀土永磁作為電機(jī)的磁性材料是必然選擇。隨著電動汽車的普及，市場急需這種采用了稀土永磁材料的高性能電機(jī)。由于目前大部分稀土均產(chǎn)自中國，而且儲量也是世界第一，因此我國在車用永磁電機(jī)方面具有明顯的資源優(yōu)勢。由于近年來我國已將稀土類元素列為戰(zhàn)略資源，并且進(jìn)行了嚴(yán)格的出口限制，這直接導(dǎo)致了日本對稀土材料永磁電機(jī)的擔(dān)心，在日本《下一代汽車戰(zhàn)略2010》中，已提出研發(fā)替代稀土永磁原材料的電機(jī)技術(shù)。美國在其新一代電力電子技術(shù)計(jì)劃中也在尋求可替代稀土永磁體的技術(shù)方案，但目前尚未找到較好的辦法。
 

　　2.拓寬回饋制動高效區(qū)

　　與傳動燃油發(fā)動機(jī)汽車配置變速箱以擴(kuò)大發(fā)動機(jī)工作區(qū)間類似，電驅(qū)動系統(tǒng)也正在通過不斷引入變速結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)對電機(jī)工作區(qū)間的調(diào)節(jié)，使兩者能夠在效率更高的區(qū)域更好地配合工作?；仞佒苿邮腔旌蟿恿C(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)基本特點(diǎn)。伴隨著混合度要求的提升，相應(yīng)的，回饋制動范圍的需求也會越來越大。采用回饋高校的電機(jī)、適當(dāng)?shù)淖兯傧到y(tǒng)和控制策略，可以使回饋制動的允許范圍適應(yīng)更多工況，使整車節(jié)能更加有效，延長續(xù)駛里程。
 

　　3.發(fā)展機(jī)電一體化集成進(jìn)程

　　驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)必須滿足動力總成一體化的要求，并支持整車產(chǎn)品的系列化和生產(chǎn)的規(guī)?；?。豐田汽車公司的驅(qū)動系統(tǒng)THSII及本田公司的IMA系統(tǒng)的發(fā)展和進(jìn)步充分體現(xiàn)了這一點(diǎn)。THSII已擴(kuò)展到包括Lexus在內(nèi)的多種車型，而IMA也已配置到包括Civic及雅閣在內(nèi)的多種車型。車用驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的集成化主要體現(xiàn)為電機(jī)與發(fā)動機(jī)、電機(jī)與變速箱、電機(jī)與制動系統(tǒng)的機(jī)電一體化集成度不斷提高。混合動力發(fā)動機(jī)與驅(qū)動電機(jī)集成的發(fā)展從結(jié)構(gòu)集成到控制集成，再到系統(tǒng)集成。隨著汽車動力的電氣化比例越來越高，不同耦合深度的機(jī)電耦合動力總成系統(tǒng)使得電機(jī)與變速箱的聯(lián)系變得越來越緊密。在高性能電動汽車領(lǐng)域，將全新設(shè)計(jì)開發(fā)底盤系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、輪系，使得電機(jī)和動力傳動裝置進(jìn)行一體化集成。機(jī)電一體化不僅是技術(shù)的集成，更是機(jī)電結(jié)構(gòu)的整合。機(jī)電一體化集成進(jìn)程的不斷發(fā)展，要求變速箱生產(chǎn)企業(yè)與電機(jī)企業(yè)相互配合，在原有傳統(tǒng)變速箱基礎(chǔ)上兼容電機(jī)接口，甚至設(shè)計(jì)專用的機(jī)電一體化變速箱，才能將兩者有機(jī)結(jié)合起來。
 

　　4.加大控制系統(tǒng)的集成化和數(shù)字化程度

　　車用電驅(qū)動控制系統(tǒng)集成化程度也不斷加大，將電機(jī)控制器(DC/AC)、低壓DC/DC變換器、雙向高壓DC/DC變換器等進(jìn)行不同方式的集成正在成為發(fā)展趨勢。高速、高性能微處理器使得電驅(qū)動控制系統(tǒng)進(jìn)入全數(shù)字化時(shí)代。在高性能、高速的數(shù)字控制芯片的基礎(chǔ)上，高性能的控制算法、復(fù)雜的控制理論得以實(shí)現(xiàn)，大大提高了電機(jī)及其控制系統(tǒng)的性能。同時(shí)，面向用戶的可視化編程，通過代碼轉(zhuǎn)化和下載直接進(jìn)入微處理，不斷提高編程效率和可調(diào)試性。
 

　　5.發(fā)展電驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)集群

　　在國內(nèi)技術(shù)發(fā)展和研制樣品取得突破的同時(shí)，電機(jī)系統(tǒng)正在向產(chǎn)業(yè)化多品種、小批量規(guī)?；a(chǎn)邁進(jìn)，在目前這階段需要特別解決多品種、小批量柔性生產(chǎn)的工藝和工程化問題。上圖展現(xiàn)了驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)成本與市場需求的關(guān)系，大規(guī)模生產(chǎn)按照90-95%的比例降低單套成本，因此要解決批生產(chǎn)能力和質(zhì)量體制認(rèn)證問題。未來，國內(nèi)將出現(xiàn)獨(dú)立的新型汽車電氣驅(qū)動系統(tǒng)供應(yīng)商，支持電動汽車及傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)，汽車用電氣自動化的新型產(chǎn)業(yè)正在逐步形成。

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