根據(jù)中國(guó)汽車協(xié)會(huì)發(fā)布的產(chǎn)銷數(shù)據(jù)，2017年 中國(guó)新能源汽車的生產(chǎn)和銷售分別分別為 www.csjjb.com 萬輛和 www.csjjb.com 同比增長(zhǎng)分別為萬輛 www.csjjb.com 和 www.csjjb.com，產(chǎn)銷連續(xù)三年位居世界第一。新能源汽車的快速發(fā)展給驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶來了巨大的發(fā)展機(jī)遇，電機(jī)技術(shù)的發(fā)展成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。

1. 電機(jī)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

目前，驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要分為直流電機(jī)、交流電機(jī)和輪轂電機(jī)；其中，直流和交流電機(jī)可以進(jìn)一步劃分。目前，行業(yè)高度重視交流異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)。通過對(duì)幾種常見電機(jī)的比較分析(見表) 1)永磁同步電機(jī)具有效率高、速度范圍寬、體積小、重量輕、功率密度大、成本低等優(yōu)點(diǎn)，已成為純電動(dòng)乘用車市場(chǎng)的主要驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

表1 主電機(jī)性能及參數(shù)比較

新能源乘用車主要采用交流感應(yīng)電機(jī)和永磁同步電機(jī)。其中，永磁同步電機(jī)使用較多，由于其速度范圍和效率相對(duì)較高，但需要使用昂貴的系統(tǒng)永磁材料釹鐵硼；部分歐美汽車采用交流感應(yīng)電機(jī)，主要是由于稀土資源短缺，降低電機(jī)成本，主要缺點(diǎn)是速度范圍小，效率低，需要性能更高的調(diào)速器來匹配性能。

隨著新能源汽車市場(chǎng)的快速發(fā)展，電機(jī)市場(chǎng)潛力巨大，吸引了許多企業(yè)和資本。國(guó)內(nèi)外典型驅(qū)動(dòng)電機(jī)企業(yè)永磁同步電機(jī)產(chǎn)品如表所示 2 所示?？傮w而言，中國(guó)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)取得了巨大的進(jìn)展，獨(dú)立開發(fā)了滿足各種新能源汽車需求的產(chǎn)品，部分主要性能指標(biāo)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)的相同功率水平。但峰值速度、功率密度和效率與國(guó)外仍存在一定差距

表2 國(guó)內(nèi)外驅(qū)動(dòng)電機(jī)企業(yè)永磁同步電機(jī)參數(shù)比較

在技術(shù)指標(biāo)方面，國(guó)內(nèi)電機(jī)與國(guó)外電機(jī)仍存在以下差距：

① 峰值轉(zhuǎn)速

峰值轉(zhuǎn)速是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的重要指標(biāo)，也是國(guó)內(nèi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與國(guó)外電機(jī)差距最明顯的指標(biāo)。中國(guó)大多數(shù)永磁同步電機(jī)的峰值轉(zhuǎn)速都在 微信rpm 國(guó)外基本在微信rpm 以上。

② 功率密度

雖然國(guó)內(nèi)電機(jī)在功率方面基本可以達(dá)到國(guó)際水平，但在同一功率條件下存在重量劣勢(shì)，因此功率密度與國(guó)際水平存在較大差距。目前，國(guó)內(nèi)永磁同步電機(jī)的功率密度主要處于 1～2 kw/kg 區(qū)間內(nèi)，與 2020 年 www.csjjb.com kw/kg 目標(biāo)值差距較大。

③ 效率

就電機(jī)效率而言，國(guó)內(nèi)電機(jī)的最高效率已經(jīng)達(dá)到 西門子已達(dá)94%~96%，Remy 等待企業(yè)的水平。但在高效區(qū)域，如系統(tǒng)效率大于 80% 區(qū)域比例仍存在一定差距。我國(guó)電機(jī)高效區(qū)的比例集中在 70%~75%，而國(guó)外電機(jī)基本達(dá)到 80%。

④ 冷卻方式

電機(jī)的冷卻模式已逐漸從自然冷卻發(fā)展為水冷。目前，國(guó)內(nèi)電機(jī)企業(yè)主要采用水冷，國(guó)外先進(jìn)電機(jī)企業(yè)已發(fā)展為油冷電機(jī)。國(guó)內(nèi)一些電機(jī)企業(yè)也開發(fā)了油冷卻電機(jī)，如改進(jìn)，進(jìn)一步提高了電機(jī)的冷卻效率。

2. 永磁同步電機(jī)發(fā)展瓶頸

目前，由于純電動(dòng)乘用車以永磁同步電機(jī)為主要技術(shù)路線，如何進(jìn)一步提高其性能已成為行業(yè)的關(guān)鍵問題。目前，永磁同步電機(jī)面臨以下技術(shù)困難：

① 功率密度

提高功率有兩種方法，一種是增加扭矩，另一種是增加速度。前者的主要問題是過載電流增加，導(dǎo)致熱量高，散熱壓力大；后者是高速鐵磁損失大，需要使用高性能低飽和硅鋼，以提高成本；或復(fù)雜的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，但影響功率密度。

② 材料方面

永磁材料也是制約永磁同步電機(jī)性能提高的重要因素。目前，常用的永磁材料釹鐵硼主要存在溫度穩(wěn)定性差、不可逆損失高、溫度系數(shù)高、高溫下磁性能損失嚴(yán)重等缺點(diǎn)，影響電機(jī)性能。

③ 生產(chǎn)工藝

永磁同步電機(jī)在生產(chǎn)過程中的困難是限制大型配套乘用車的重要因素。由于永磁同步電機(jī)制造商缺乏工業(yè)化積累，國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)不良率高，不能滿足乘用車企業(yè)的不良率要求，特別是隨著純電動(dòng)乘用車市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，年產(chǎn)量10萬給永磁同步電機(jī)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

3. 發(fā)展輪轂電機(jī)

① 技術(shù)現(xiàn)狀

最早的輪轂電機(jī) 1900 年由保時(shí)捷搭載到純電動(dòng)汽車上 100 經(jīng)過多年的發(fā)展，不僅美國(guó)和日本的許多主機(jī)制造商增加了輪轂電機(jī)的發(fā)展，電機(jī)公司（如英國(guó)） Protean 公司、法國(guó) TM4 公司等。)和輪胎企業(yè)(米其林公司、普利司通公司)也開發(fā)了輪轂電機(jī)產(chǎn)品。在國(guó)內(nèi)，萬安科技和英國(guó) Protean 亞太股份與斯洛文尼亞輪轂電機(jī)公司合資 ** 中國(guó)電機(jī)產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)外主要輪轂電機(jī)產(chǎn)品及參數(shù)如表 3 所示。

表3 國(guó)內(nèi)外主要輪轂電機(jī)產(chǎn)品及參數(shù)

② 優(yōu)缺點(diǎn)分析

總的來說，永磁同步電機(jī)廣泛應(yīng)用于輪轂電機(jī)。近年來，國(guó)內(nèi)外汽車及零部件企業(yè)嘗試了許多輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)純電動(dòng)和混合動(dòng)力乘用車。通過比較，輪轂電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)如表所示 4 所示。

表4 分析輪轂電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

③ 性能改進(jìn)對(duì)策

輪轂電機(jī)性能的主要問題是彈簧質(zhì)量的提高對(duì)舒適性和操控性的影響；與輪轂集成后的散熱問題和制動(dòng)能量回收問題，以及隨后的抗震、防水和防塵問題。主要的技術(shù)手段和對(duì)策如表所示 5 所示。

表5 提高輪轂電機(jī)性能的對(duì)策

④ 發(fā)展前景

不同行業(yè)主體對(duì)輪轂電機(jī)的態(tài)度不同，導(dǎo)致輪轂電機(jī)發(fā)展前景不佳。新能源主機(jī)廠主要關(guān)注輪轂電機(jī)。傳統(tǒng)電機(jī)企業(yè)尚未開發(fā)和規(guī)劃輪轂電機(jī)，僅依靠部分合資電機(jī)企業(yè)推廣輪轂電機(jī)，缺乏成熟批量生產(chǎn)車輛的支持。同時(shí)，輪轂電機(jī)的高成本和系統(tǒng)復(fù)雜性尚未得到解決，顯著制約了輪轂電機(jī)在新能源乘用車領(lǐng)域的發(fā)展，詳見表 6。

表6 不同行業(yè)主體對(duì)輪轂電機(jī)發(fā)展的看法

4. 分析未來驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

通過以上分析和市場(chǎng)調(diào)研，可以看出，永磁同步電機(jī)在未來幾年仍將占據(jù)純電動(dòng)乘用車市場(chǎng)的主流，交流異步電機(jī)的配套設(shè)施將逐年萎縮。隨著輪轂電機(jī)技術(shù)的逐步成熟和成本的下降，純電動(dòng)乘用車市場(chǎng)的配套數(shù)量將有一定的增長(zhǎng)；開關(guān)磁阻電機(jī)受體積和噪聲問題的限制，不太可能在短時(shí)間內(nèi)應(yīng)用于乘用車。

表7 驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)路線圖

驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展路線圖如表 7 所示。一般來說，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的主要趨勢(shì)包括以下幾個(gè)方面：集成-涵蓋電力電子控制器集成和機(jī)電耦合集成；高效-提高功率密度，降低成本；智能和數(shù)字-與控制器合作，不斷提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能。

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