五相電機(jī)專(zhuān)利技術(shù)分析

涂祥+趙汝準(zhǔn)

摘 要：不同于傳統(tǒng)燃油車(chē)動(dòng)力來(lái)源于發(fā)動(dòng)機(jī)，電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力則是來(lái)源于汽車(chē)上的電機(jī)，它的性能將直接決定電動(dòng)汽車(chē)的最高車(chē)速、整車(chē)加速和爬坡等性能，因此電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)的重要性不言而喻。本文主要以中國(guó)專(zhuān)利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)CPRSABS的檢索結(jié)果為分析樣本，對(duì)國(guó)內(nèi)新型五相電機(jī)專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)；五相電機(jī)；專(zhuān)利

中圖分類(lèi)號(hào)：U469 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

2010年我國(guó)成為世界汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)第一大國(guó)保持至今，隨著汽車(chē)保有量的飛速增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的燃油汽車(chē)因?yàn)榕欧懦龃罅康奈廴疚?，給大氣環(huán)境污染治理帶來(lái)非常大的壓力。在環(huán)境污染以及能源短缺的雙重重壓下，從2017年7月份開(kāi)始，歐美國(guó)家相關(guān)政府部門(mén)、各大汽車(chē)集團(tuán)企業(yè)都先后推出禁售燃油車(chē)時(shí)間表。在這種情形下，我國(guó)也傳出燃油禁售表即將出爐的呼聲，所以未來(lái)全球各大汽車(chē)廠商將重點(diǎn)發(fā)展環(huán)境污染低的新能源汽車(chē)，特別是電動(dòng)汽車(chē)，這也是在推出燃油車(chē)禁售同時(shí)提出的解決方案?？梢灶A(yù)見(jiàn)，接下來(lái)幾年必將是新能源汽車(chē)，特別是混合動(dòng)力汽車(chē)高速發(fā)展的幾年。

1 五相電機(jī)技術(shù)

驅(qū)動(dòng)電機(jī)是新能源汽車(chē)的核心部件之一，其性能直接影響整車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及排放等指標(biāo)，而多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)比傳統(tǒng)三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在一些低壓大功率、高可靠性等應(yīng)用環(huán)境下有優(yōu)勢(shì)，因此多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)非常適用于電動(dòng)汽車(chē)的復(fù)雜工況，并得到廣大科研人員的格外關(guān)注和重視。五相電機(jī)及其控制系統(tǒng)作為多相電機(jī)的一種，也是目前作為電動(dòng)汽車(chē)用多相驅(qū)動(dòng)電機(jī)中最容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的新技術(shù)，在理論研究和實(shí)際應(yīng)用等方面仍然存在許多需要解決的問(wèn)題，而專(zhuān)利信息作為新技術(shù)最有效的載體，代表著該領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)創(chuàng)新，對(duì)于了解目前技術(shù)狀況具有非常重要的作用。

2 五相電機(jī)專(zhuān)利分析

下文將基于截止2017年6月中國(guó)的五相電機(jī)專(zhuān)利申請(qǐng)，對(duì)五相驅(qū)動(dòng)電機(jī)相關(guān)專(zhuān)利信息進(jìn)行檢索分析，從而了解目前國(guó)內(nèi)五相驅(qū)動(dòng)電機(jī)的技術(shù)熱點(diǎn)以及技術(shù)成熟度等，進(jìn)而了解目前國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)用五相驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)的整體情況。

2.1 歷年專(zhuān)利申請(qǐng)量

國(guó)內(nèi)最早關(guān)于五相電機(jī)的目標(biāo)技術(shù)的研究從1997年開(kāi)始，當(dāng)年西門(mén)子加拿大有限公司國(guó)際申請(qǐng)了“用于五相無(wú)刷直流電機(jī)的控制電路”專(zhuān)利，但1997年—2006年屬于研究初期，每年申請(qǐng)的專(zhuān)利數(shù)量都小于5件，國(guó)內(nèi)涉及五相電機(jī)的研究較少。2007年—2014年，隨著國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)燃油汽車(chē)保有量的增加和能源環(huán)境污染等問(wèn)題，汽車(chē)企業(yè)陸續(xù)推出新能源電動(dòng)汽車(chē)，對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)五相驅(qū)動(dòng)電機(jī)的研究也開(kāi)始逐漸走熱，專(zhuān)利申請(qǐng)量較之前有了一定提升，年均10件。2015全年國(guó)內(nèi)共銷(xiāo)售新能源汽車(chē)33萬(wàn)多輛，接近前幾年銷(xiāo)量總和的3倍，預(yù)示我國(guó)的新能源汽車(chē)市場(chǎng)開(kāi)始進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)期，于國(guó)內(nèi)對(duì)五相電機(jī)也開(kāi)始加大力度。2015年和2016年連續(xù)兩年五相電機(jī)專(zhuān)利申請(qǐng)量申請(qǐng)量超過(guò)20件，僅2017年上半年申請(qǐng)量就達(dá)到17件。圖1是每5年國(guó)內(nèi)五相電機(jī)專(zhuān)利的申請(qǐng)量，盡管近年來(lái)五相電機(jī)申請(qǐng)量有較大幅度的增長(zhǎng)，但是整體專(zhuān)利申請(qǐng)量還是較少的，共計(jì)158件，因此五相電機(jī)技術(shù)還有著較大的研究和發(fā)展空間。

2.2 重要專(zhuān)利申請(qǐng)人分析

圖2是專(zhuān)利重要申請(qǐng)人分析，從中我們可以看出國(guó)內(nèi)高校的江蘇大學(xué)、南京航空航天大學(xué)和東南大學(xué)占據(jù)專(zhuān)利申請(qǐng)量排名前三，這也反映出目前在五相電機(jī)這一領(lǐng)域國(guó)內(nèi)的高校科研隊(duì)伍發(fā)揮了重要的作用。特別是江蘇大學(xué)，從2010年開(kāi)始申請(qǐng)五相電機(jī)相關(guān)專(zhuān)利，近年來(lái)取得飛速發(fā)展，僅在2016年關(guān)于五相電機(jī)技術(shù)的專(zhuān)利申請(qǐng)量就達(dá)到16件。同時(shí)，在排名前11位中企業(yè)占比接近一半，說(shuō)明五相電機(jī)技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始引起企業(yè)的注意，其中還包括汽車(chē)界的巨頭通用和博世。從專(zhuān)利重要申請(qǐng)人我們可以看出目前關(guān)于五相電機(jī)的技術(shù)儲(chǔ)備，國(guó)外企業(yè)并不比國(guó)內(nèi)深厚，因此國(guó)內(nèi)企業(yè)必須抓住這個(gè)契機(jī)，加大研發(fā)力度，爭(zhēng)取在電動(dòng)汽車(chē)用五相電機(jī)方面掌握核心技術(shù)，從而在新能源汽車(chē)關(guān)鍵零部件占有一席之地。

2.3 技術(shù)分布分析

目前國(guó)內(nèi)關(guān)于五相電機(jī)技術(shù)的研究?jī)?nèi)容包括：電驅(qū)系統(tǒng)容錯(cuò)控制、永磁同步電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、電壓矢量、多相繞組等。根據(jù)重要專(zhuān)利申請(qǐng)人所申請(qǐng)的專(zhuān)利研究?jī)?nèi)容，五相電機(jī)技術(shù)目前的研究重點(diǎn)主要集中在以下幾個(gè)方面：容錯(cuò)控制的改進(jìn)、短路故障的避免、扭矩波動(dòng)減少、電壓矢量等。其中，五相電機(jī)專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量最多的江蘇大學(xué)在電機(jī)容錯(cuò)控制方面正在進(jìn)行重點(diǎn)研究。根據(jù)目前專(zhuān)利技術(shù)分布我們可以看出，五相電機(jī)領(lǐng)域尚處于技術(shù)發(fā)展期，相關(guān)技術(shù)還需要不斷積累和完善，盡管在某些方面可以提出一些創(chuàng)造性的解決方案，但目前涉及五相電機(jī)本身及其控制系統(tǒng)的專(zhuān)利較少，特別是五相電機(jī)的多相繞組理論方面更是少之甚少，這些核心專(zhuān)利的缺失，將嚴(yán)重影響五相電機(jī)的產(chǎn)業(yè)化，國(guó)內(nèi)各科研院所應(yīng)該把研發(fā)力量合理分配，推動(dòng)五相電機(jī)技術(shù)的全面發(fā)展，以期早日實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)運(yùn)用。

結(jié)語(yǔ)

五相電機(jī)作為具有廣泛應(yīng)用前景的產(chǎn)品，目前還沒(méi)有進(jìn)入實(shí)質(zhì)性產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)銷(xiāo)售階段，但是由于它所具備各種優(yōu)良性能和特點(diǎn)，我們有理由相信，在不久的未來(lái)，五相電機(jī)必定會(huì)在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，而作為電動(dòng)汽車(chē)核心部件的五相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也將獲得巨大的發(fā)展空間。但是目前，我國(guó)在五相電機(jī)核心專(zhuān)利技術(shù)較少，而且主要專(zhuān)利集中于高等學(xué)校，企業(yè)申請(qǐng)和擁有專(zhuān)利數(shù)量較少，尚不足以支撐五相電機(jī)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)需要，因此國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)應(yīng)該抓住五相電機(jī)發(fā)展早期這一機(jī)遇，加大研發(fā)力度，爭(zhēng)取在電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)這一關(guān)鍵技術(shù)上能趕超世界其他先進(jìn)企業(yè)。

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