新能源汽车驱动电机系统技术与产业发展(上海电驱动应红亮)资料下载.pdf

新能源汽车驱动电机系统技术与产业发展(上海电驱动应红亮)资料下载.pdf

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低速大出力、高速恒功率宽调速：

在车辆起步和行车要求高转矩，高速运行时能够进行恒功率输出，电机调速范围达到1:

3到1:

4以上。

可靠性、耐久性、适应性：

车用电机处于振动大、冲击大、灰尘多、温湿度变化大的环境下运行，要求电机系统具有耐冲击和环境适应性。

低噪声与低成本：

电机成本的高低是决定电动汽车是否能够产业化的重要因素；

电动汽车NVH技术是整车研发的重要衡量指标。

62018/4/26我国车用驱动电机技术需求与产业现状我国车用驱动电机技术需求与产业现状驱动电机系统是节能与新能源汽车的核心关键部件之一，其工程化和产业化能力直接影响到我国汽车工业体系和创新体系的建全。

我国电机系统的技术与产品满足了新能源商用车（客车、卡车）、乘用车和专用车辆的需求，多家驱动电机企业产能达到万套级以上，部分产品已经批量出口欧美，驱动电机关键指标达到了国际先进水平。

由于电力电子技术起步较晚，我国车用电力电子控制器产品的技术水平和竞争力落后于国际先进水平，近几年追赶速度加快。

建立了电动汽车电驱动系统全产业链技术创新战略联盟，在关键材料和关键部件方面形成了自主的技术与产品，实现国产化替代及应用。

72018/4/26各类车用驱动电机性能比较各类车用驱动电机性能比较电机类型电机类型比较比较项目项目交流交流异步电机异步电机开关开关磁阻电机磁阻电机交流交流永磁电机永磁电机无无刷直流电机刷直流电机永磁同步电机永磁同步电机起动性能起动性能额定运行点峰值效率额定运行点峰值效率恒功率速度恒功率速度范围范围理想理想无穷无穷2-31-2无穷无穷典型典型2-33-4最优最优47.5高效率运行区高效率运行区（85%）占整个运行占整个运行区区80%以上以上重量功率密度（重量功率密度（kW/kg）转矩波动转矩波动低速低速高速高速电机可靠性电机可靠性NVH（振动噪声舒适性）（振动噪声舒适性）注：

注：

性能从好到差的符号次序为：

、。

82018/4/26我国车用驱动电机系统典型产品我国车用驱动电机系统典型产品92018/4/26电动汽车电驱动系统全产业链战略联盟电动汽车电驱动系统全产业链战略联盟102018/4/26国内外驱动电机技术发展趋势国内外驱动电机技术发展趋势多领域集成多领域集成采用现代永磁电机多领域集成、多层面优化、多端口匹配设计技术，进行电机综合设计与分析，实现电机最佳性能比和材料利用率。

112018/4/26国内外驱动电机技术发展趋势国内外驱动电机技术发展趋势电力电子集成电力电子集成122018/4/26国内外驱动电机技术发展趋势国内外驱动电机技术发展趋势电力电子器件电力电子器件高功率密度是电机控制器的重要技术与产业的发展方向，采用沟槽栅场终止IGBT与双面焊接及冷却技术，提升芯片IGBT器件功率密度。

下表面银浆烧结工艺铝线键合工艺与双面焊接单面冷却工艺对比多适应性注塑模工艺发射极电流检测门极温度检测二极管阴极阳极集成电流+温度传感器芯片Trench+FS结构及超薄晶圆132018/4/26国内外驱动电机技术发展趋势国内外驱动电机技术发展趋势电力电子器件电力电子器件以SiC/GaN为代表的第三代宽禁带材料技术及产品快速发展，国外企业（特别是日本）不断推出全SiC电力电子集成控制器产品样机，全SiC控制器功率密度比Si控制器提升2倍以上。

国际电力电子技术的发展与演变20142014年年8kVA/kg8kVA/kgIGBTIGBT20202020年年16kVA/kg16kVA/kgSiCSiC20202020年年32kVA/kg32kVA/kg电力电子控制器：

现代电力电子控制器：

现代IGBTIGBT控制器水平翻一翻，宽禁带控制器水平翻一翻，宽禁带SiCSiC控制器再翻一翻控制器再翻一翻重量减半重量减半重量减半重量减半20152015-20202020六年间功率密度翻两翻六年间功率密度翻两翻二、共性核心技术：

5.驱动电机与电力电子丰田SiCPCU体积减小为IGBTPCU的1/5我国研制出功率密度37kW/LSiC控制器142018/4/26国内外驱动电机技术发展趋势国内外驱动电机技术发展趋势电机控制技术电机控制技术在永磁电机系统控制方面，以系统和整车工况综合匹配优化来提高控制器效率；

以转矩快速主动补偿控制来提高驱动系统的动态性能和NVH性能；

以极端工况下的驱动电机系统保护策略及处理机制确保系统安全可靠运行。

电压利用率提升技术转矩主动补偿技术故障诊断与处理机制152018/4/26国内外驱动电机技术发展趋势国内外驱动电机技术发展趋势功能安全与功能安全与AutoSar基于新一代32bit微处理器（双核、三核），按照ISO26262标准，从整车安全等级进行电机控制系统安全等级分解，构建产品开发体系流程。

引入AutoSar操作系统，实现软件的分层设计与开发。

162018/4/26国内外驱动电机技术发展趋势国内外驱动电机技术发展趋势电磁兼容电磁兼容CISPR25提出了低压电源端口传导发射标准+高压端口传导干扰极限规范；

电力电子集成度将进一步提高，需要更精确的干扰预测方法和更有效的抑制手段；

未来SiC器的应用，开关频率更高、开关速度更快，将为电磁兼容的设计带来新的挑战。

低压电路低压电路干扰源干扰源高压耦合高压耦合+低压电路低压电路干扰源干扰源电机电机控制器内部显著的干扰耦合现象控制器内部显著的干扰耦合现象电磁兼容问题来源：

高压大电流开关器件和低压高频开关器件产生的高频谐波电流/电压（150kHz+），通过导电体传导和空间辐射对控制器等弱电电路的干扰；

电磁兼容问题影响：

导致通信可靠性降低、电机控制器失效、外部电气设备工作异常。

172018/4/26国内外驱动电机技术发展趋势国内外驱动电机技术发展趋势系统匹配技术系统匹配技术新能源汽车大规模应用对整车的动态性能、续驶里程和低成本提出越来越高的要求：

电驱动系统全局性能设计和控制直接影响整车动态性能；

在整车重量和电池容量一定时，电驱动全局高效特性直接影响整车续驶里程；

电驱动系统成本下降很大程度上取决于电机驱动控制器集成度提升。

全局性能优化、全局高效率、更高集成度182018/4/26304040505050505050606060606060656565656565707070707070757575757575808080808080828282828282848484848486868686868888888888909090909091919191919292929293939393949494304040505050505050606060606060656565656565707070707070757575757575808080808080828282828282848484848486868686868888888888909090909091919191919292929293939393949494电机转速/rpm电机输出转矩（Nm）和效率MAP（%）05001000150020002500-1500-1000-500050010001500国内外驱动电机技术发展趋势国内外驱动电机技术发展趋势电驱动系统集成电驱动系统集成以大陆、博世、西门子、麦格纳为代表的电驱动系统集成商在驱动电机系统表现出了强劲的竞争力，纷纷推出了电驱动总成系统产品，包括电力电子与驱动电机总成、驱动电机与减速器总成（电驱动桥）等，这类产品在集成度方面具有明显优势；

适用于乘用车的电驱动总成开始在商用车应用。

192018/4/26国内外驱动电机技术发展趋势国内外驱动电机技术发展趋势电动轮集成电动轮集成面向分布式驱动应用，轮毂电动车轮总成、轮边电机总成、电驱动桥具有较大优势。

通过将电机设计安装在车轮的轮毂内，输出转矩直接传输到车轮，舍弃传统的离合器、减速器、传动桥等机械传动部件，汽车结构大为简化。

202018/4/26国内外车用电驱动技术发展趋势国内外车用电驱动技术发展趋势48VBSG总成总成48VBSG集成一体化总成结合了双重电压设置（12V/48V）以及“启动-停车”技术的优势，能够更有效率地回收汽车的制动能量，提高燃油效率最高达到15%。

国外如大陆、博世、法雷奥、马瑞利等已经推出了48VBSG样机，并实现了装车测试，我国也处于快速起步阶段，样机开发与国外基本同步。

2018/4/2621“十三五”电驱动系统技术指标发展“十三五”电驱动系统技术指标发展封装形式封装形式技术路线技术路线模块式集成式双面冷却封装式新材料新工艺器件年份年份2014年2020年2025年功率密度功率密度68kW/L1618kW/L3236kW/L222018/4/26发展目标：

电机控制器实现功率密度倍增，达到国际先进水平。

232018/4/26发展目标：

乘用车电机功率密度4.0kW/kg，商用车电机转矩密度20Nm/kg，继续保持国际先进水平。

“十三五”电驱动系统技术指标发展“十三五”电驱动系统技术指标发展小结：

国内外驱动电机技术发展方向小结：

国内外驱动电机技术发展方向242018/4/26集成化：

集成化：

电机方面：

电机与发动机总成、电机与变速箱的总成、三合一集成控制器方面：

电力电子总成（功率器件、驱动、控制、传感器、电源等）永磁高效化永磁高效化：

永磁电机功率密度和转矩密度高、具有效率高、功率因数高、可靠性高的优点；

少用无/低重稀土材料的永磁电机、新型混合励磁电机。

数字化与智能化：

新一代MCU控制器：

32位微处理器功能安全：

具有冗余和安全监控功能AutoSAR：

分层软件架构，具备诊断、通信、标定等功能。

为构建人类最佳居住环境而为构建人类最佳居住环境而奋斗奋斗!

谢谢各位聆听！

252018/4/26