車(chē)用電動(dòng)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

楊朝輝，杜曉平

（西安蘭德新能源汽車(chē)技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司，陜西 西安 710043）

車(chē)用電動(dòng)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

楊朝輝，杜曉平

（西安蘭德新能源汽車(chē)技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司，陜西 西安 710043）

19世紀(jì)電機(jī)的發(fā)明引發(fā)了第二次產(chǎn)業(yè)革命，使人類進(jìn)入了電氣化時(shí)代。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著人類社會(huì)的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生活生平的提高，節(jié)約環(huán)保的意識(shí)增強(qiáng)，汽車(chē)工業(yè)又站在了革命的門(mén)檻上。雖然，汽車(chē)工業(yè)是推動(dòng)社會(huì)現(xiàn)代化進(jìn)程的重要?jiǎng)恿?；然而，汽?chē)工業(yè)的發(fā)展也帶來(lái)了環(huán)境污染和能源消耗兩大問(wèn)題，為此，國(guó)家科技部啟動(dòng)了十五“863”電動(dòng)汽車(chē)重大專項(xiàng)。

汽車(chē)；電機(jī)

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.09.055

CLC NO.: U469.7 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2015)09-163-02

1、車(chē)用電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)

電動(dòng)車(chē)最顯著的特點(diǎn)就是頻繁起停、加減速、而不是運(yùn)行于某一恒速下，對(duì)于電動(dòng)車(chē)性能的評(píng)價(jià)有三個(gè)重要參數(shù)：最高車(chē)速；充電一次的續(xù)駛里程；加速性、過(guò)載能力和爬坡能力。為了提高最高時(shí)速，電動(dòng)車(chē)應(yīng)有較高的瞬時(shí)功率和功率密度（W/Kg），為了提高充電一次的續(xù)駛距離，電動(dòng)車(chē)應(yīng)有較高效率。而且電動(dòng)車(chē)是變速工作的，所以電動(dòng)車(chē)應(yīng)有較高的高低速綜合效率。電動(dòng)車(chē)起步和爬坡時(shí)速度較低，但要求力矩較大；正常運(yùn)行時(shí)需要的力矩較小，而速度很高，故用于電動(dòng)機(jī)的功率很大，電池電壓很高，所以車(chē)用電動(dòng)機(jī)總的要為：高密度、高效率、寬調(diào)速。另外，電動(dòng)機(jī)還必須堅(jiān)固、可靠、價(jià)格低廉。電動(dòng)車(chē)用電機(jī)的典型特性曲線如圖1所示。

2、車(chē)用電動(dòng)機(jī)的類型及發(fā)展趨勢(shì)

電機(jī)及其控制系統(tǒng)既是電動(dòng)汽車(chē)的心臟又是電動(dòng)汽車(chē)研制的關(guān)鍵技術(shù)之一，直接影響整車(chē)的動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性。已被列為863電動(dòng)汽車(chē)重大專項(xiàng)的共性關(guān)鍵技術(shù)課題。驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要包括直流電機(jī)和交流電機(jī)。20世紀(jì)80年代前，幾乎所有的車(chē)輛牽引電機(jī)均為直流電機(jī)，這是因?yàn)橹绷鳡恳姍C(jī)具有起步加速牽引力大，控制系統(tǒng)較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但它重量大、效率低、價(jià)格貴，有機(jī)械換向器，當(dāng)在高速大負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，換向器表面會(huì)產(chǎn)生火花，所以電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)不能太高。由于直流電機(jī)的換向器需保養(yǎng)，又不適合高速運(yùn)轉(zhuǎn)，除小型車(chē)外，目前一般已不采用。

目前電動(dòng)汽車(chē)廣泛使用交流電機(jī)，主要包括：交流感應(yīng)電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)和永磁電機(jī)。如表1所示：

表1 各類型電機(jī)主要特點(diǎn)及應(yīng)用

車(chē)用電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)如下：

1）電機(jī)本體永磁化：永磁電機(jī)具有高轉(zhuǎn)矩密度、高功率密度、高效率、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)具有世界最為豐富的稀土資源，因此高性能永磁電機(jī)是我國(guó)車(chē)用電機(jī)的重要發(fā)展方向。

2）電機(jī)控制數(shù)字化：專用芯片及數(shù)字信號(hào)處理器的出現(xiàn)，促進(jìn)了電機(jī)控制器的數(shù)字化，提高了電機(jī)系統(tǒng)的控制精度，有效減小了系統(tǒng)體積。

3）電機(jī)系統(tǒng)集成化：通過(guò)機(jī)電集成和控制器集成，有利于減小驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的重量和體積，可有效降低系統(tǒng)制造成本。

3、我國(guó)電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)我國(guó)已建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，形成了小批量生產(chǎn)的開(kāi)發(fā)、制造、試驗(yàn)及服務(wù)體系；產(chǎn)品性能基本滿足整車(chē)需求，大功率異步電機(jī)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各類電動(dòng)客車(chē)；通過(guò)示范運(yùn)行和小規(guī)模市場(chǎng)化應(yīng)用，產(chǎn)品可靠性得到了初步驗(yàn)證。

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已形成優(yōu)化設(shè)計(jì)和自主研發(fā)能力，通過(guò)合理設(shè)計(jì)電機(jī)結(jié)構(gòu)、改進(jìn)控制技術(shù)，產(chǎn)品性能基本滿足整車(chē)需求；部分公司已具備年產(chǎn)2000套的生產(chǎn)能力，能滿足小批量配套需求，目前部分產(chǎn)品已配套整車(chē)示范運(yùn)行，效果良好。

無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)國(guó)內(nèi)企業(yè)通過(guò)合理設(shè)計(jì)及改進(jìn)控制技術(shù)，有效提高了無(wú)刷直流電機(jī)產(chǎn)品性能，基本滿足電動(dòng)汽車(chē)需求；已初步具有機(jī)電一體化設(shè)計(jì)能力。

永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已形成了一定的研發(fā)和生產(chǎn)能力，開(kāi)發(fā)了不同系列產(chǎn)品，可應(yīng)用于各類電動(dòng)汽車(chē)；產(chǎn)品部分技術(shù)指標(biāo)接近國(guó)際先進(jìn)水平，但總體水平與國(guó)外仍有一定差距；基本具備永磁同步電機(jī)集成化設(shè)計(jì)能力；多數(shù)公司仍處于小規(guī)模試制生產(chǎn)，少數(shù)公司已投資建立車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)專用生產(chǎn)線。

存在主要問(wèn)題：

1）電機(jī)原材料、核心部件研發(fā)能力較弱，依賴進(jìn)口，如硅鋼片、電機(jī)高速軸承、位置/轉(zhuǎn)速傳感器等。進(jìn)口產(chǎn)品成本高，影響電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化。

2）我國(guó)車(chē)用電機(jī)系統(tǒng)尚處于起步階段，制造工藝水平落后，缺乏自動(dòng)化生產(chǎn)線，造成產(chǎn)品可靠性、一致性差。產(chǎn)業(yè)化規(guī)模較小，成本較高。

3）現(xiàn)階段國(guó)家出臺(tái)的電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)較少，且不完善。如：不同類型電機(jī)系統(tǒng)采用同一檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，缺乏可靠性、耐久性評(píng)價(jià)方法等。

[1] 邵杰.混合動(dòng)力及電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)形式及技術(shù)參數(shù)[J].汽車(chē)電器, 2006(03)：13-14.

[2] 魏學(xué)哲.影響電動(dòng)汽車(chē)性能的關(guān)鍵因素解析電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)[J].汽車(chē)電子,2006(06) 15-20.

[3] 閆大偉,陳世元,電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能比較[J].汽車(chē)電器,2004 (02):4-6.

The current and development status of motor for vehicle

Yang Zhaohui, Du Xiaoping
( Xi'an Land New Energy Vehicle Technology Development Co. Ltd., Shaanxi Xi'an 710043 )

In the 19th century, the invention of the motor caused the second industrial revolution, which made human enter the stage of electric. In the 21st century, with the progress of human society, the development of science and technology, the improvement of living standard, and the enhancement of conservation and environmental awareness, the automotive industry will bring a new round of revolution. Although the automotive industry is an important force to promote social modernization; however, the development of the automotive industry has also brought two major issues, which are environmental pollution and energy consumption. So the Ministry of Science&technology launched the "863" major projects of electric vehicle.

Vehicle; Motor

U469.7

B

1671-7988（2015）09-163-02

楊朝輝，就職于西安蘭德新能源汽車(chē)技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司，從事整車(chē)設(shè)計(jì)工作。