電動(dòng)汽車電機(jī)控制器國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

1、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電機(jī)控制器國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電機(jī)控制器國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1、國外驅(qū)動(dòng)電機(jī)在新能源汽車上的應(yīng)用 、國外驅(qū)動(dòng)電機(jī)在新能源汽車上的應(yīng)用電機(jī)方面： 電機(jī)方面：全球范圍看，有刷直流電機(jī)、一般同步電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)與有刷磁鐵電機(jī)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(jì) 80 年代開始進(jìn)入商品化的表面永磁同步電機(jī)與 1990 年代以來研制開發(fā)的開關(guān)磁阻電機(jī)、內(nèi)置式永磁同步電機(jī)以及最新的同步磁阻電機(jī)相繼進(jìn)入市場，

2、并在電動(dòng)汽車與混合動(dòng)力汽車上獲得應(yīng)用。根據(jù)電動(dòng)汽車、混合動(dòng)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(jī)，而近幾年來在批量生產(chǎn)的日本電動(dòng)汽車車型上以采用永磁同步電機(jī)為主流。近年來美、歐開發(fā)的電動(dòng)汽車多采用交流感應(yīng)電機(jī)。其主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格較低，性能可靠；缺點(diǎn)是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。日本近年來問世的電動(dòng)汽車與新型混合動(dòng)力車大多采用永磁電機(jī)。其主要優(yōu)點(diǎn)是效率比交流感應(yīng)電機(jī)高，但價(jià)格較貴。永磁材料耐熱溫度低于 120

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

4、矩進(jìn)行單獨(dú)控制，影響車輛的操縱穩(wěn)定性。車輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的范例是三菱汽車公司應(yīng)用開發(fā)的輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車，和日產(chǎn)汽車公司開發(fā)的輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車。車輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是簡化傳動(dòng)系統(tǒng)，布置方便；由于每個(gè)電機(jī)可以單獨(dú)控制，能實(shí)現(xiàn)車輪驅(qū)動(dòng)力的單獨(dú)調(diào)節(jié)和施加橫擺力矩控制，容易實(shí)現(xiàn)車輛底盤系統(tǒng)的電子控制，改善車輛驅(qū)動(dòng)性能和行駛性能。但輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)會(huì)使車輪質(zhì)量過大，對于整車動(dòng)力性能造成影響，還可能帶來其它問題，如電機(jī)散熱、防水、防塵難度大等。正因?yàn)樯鲜鰡栴}

5、，三菱在推出新一代電動(dòng)汽車“iMiEV”時(shí)，不再采用輪轂電機(jī)，仍采用集中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用永磁電機(jī)。至于電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jī)控制的硬件方面，例如混合動(dòng)力車用電機(jī)控制在 100us 程度的抽樣周期中必須進(jìn)行多項(xiàng)控制計(jì)算，再加上保險(xiǎn)失效處理功能(fail safe)，其編制程序極其繁復(fù)。從驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

6、的實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)槿砸詡鹘y(tǒng)的集中驅(qū)動(dòng)方式作為主流，而永磁電機(jī)由于其優(yōu)點(diǎn)突出，在日本純電動(dòng)汽車與混合動(dòng)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(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成本低。而 iMiEV 純電動(dòng)車采用傳統(tǒng)的集中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，即驅(qū)動(dòng)方式通過減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)軸把電機(jī)輸出扭矩傳遞到左右車輪，驅(qū)動(dòng)車輛行駛。2、國內(nèi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀 、國內(nèi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀電機(jī)業(yè)中的小行業(yè)、但制造門檻高

7、電機(jī)業(yè)中的小行業(yè)、但制造門檻高作為電機(jī)行業(yè)的細(xì)分領(lǐng)域，電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)是一個(gè)小行業(yè)。主要是由于市場處于起電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)要真正實(shí)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(jī)轉(zhuǎn)矩密度、功率密度、效率、壽命等綜合性能有待進(jìn)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(jī)質(zhì)量不錯(cuò)，但是一上批量，就會(huì)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(dá)到一定批量，單臺(tái)電機(jī)價(jià)格才能真正降下來。我國在稀土永磁電機(jī)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(jìn)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(dòng)電機(jī)系統(tǒng)差距與不足 、國內(nèi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)差距與不足國家 863 電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)的實(shí)施以來，經(jīng)過十多年的發(fā)展，電動(dòng)汽車用電機(jī)系統(tǒng)研究進(jìn)步較大，我國電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)基本功能和性能方面已接近國際先進(jìn)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(dòng)電機(jī)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(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性及耐久性尚未得到充分驗(yàn)證，和汽車行業(yè)的嚴(yán)格要求還有一定差距。由于我國新能源汽車在示范運(yùn)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(dòng)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(dòng)力總成裝置的集成度不高 動(dòng)力總成裝置的集成度不高,機(jī)電一體化不夠 機(jī)電一體化不夠以電機(jī)控制器為例，我國驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(jī)電一體化集成度不夠。 ）機(jī)電一體化集成度不夠。豐田已經(jīng)把電機(jī)與變速器有機(jī)地集成在一起，從而可以通過調(diào)整速比進(jìn)一步優(yōu)化電機(jī)的輸出功率和尺寸。我國則受制于變速器的工業(yè)設(shè)計(jì)、 制造能力， 從而造成這方面進(jìn)展比

11、較緩慢。 尤其沒有合適的速比可達(dá) 10∶1 的電機(jī)減速器。2）豐田利用其整車制造能力，改進(jìn)傳統(tǒng)電機(jī)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(jìn)傳統(tǒng)電機(jī)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(jī)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(jī)控制系統(tǒng)的構(gòu)造，

12、使得系統(tǒng)的效率進(jìn)一步提高。 率進(jìn)一步提高。如在豐田第二代的 THS 雙電機(jī)系統(tǒng)中，引進(jìn)了一個(gè)大功率的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，使電機(jī)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(jī)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(jī)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(gè)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(shí)間內(nèi)連續(xù)推出三代產(chǎn)品，就是因?yàn)橛?/p>