新能源汽车关键零部件电机驱动及控制系统行业分析..docxVIP

新能源汽车高速发展，推进核心部件电机驱动及控制系统国产化进程据中汽协统计数据显示，2012年我国新能源汽车产量为12552辆，其中纯电动汽车11241辆、插电式混合动力汽车1311辆。全年销售新能源汽车12791辆，包括纯电动汽车11375辆、插电式混合动力汽车1416辆。而2012年纯电动汽车产销量分别比上年增长98.8%和103.9%，业内认为这是新能源车长期向好的标志。我国汽车工业发展迅速，目前已成为全球汽车制造业第一大国。新能源汽车电子技术作为汽车工业的核心竞争力之一，正越来越多地受到各整车企业的重视，也为我国汽车工业的转型升级提供了新的发展动力和契机。突破新能源汽车电子关键技术，对于打破国外供应商在新能源汽车核心零部件的垄断，提升我国自主品牌汽车竞争力，具有重要的战略意义。为解决技术瓶颈，支撑新能源汽车产业发展，工业和信息化部从电控关键技术入手，通过电子发展基金设立“新能源汽车电子控制系统研发与产业化”项目，投资总额近2亿元，重点突破了动力总成控制系统、电机控制系统、电池管理系统的关键技术，研制出相应产品，取得积极成果，并形成产业化能力。电机驱动及控制系统是由两部分组成——电机、控制器，控制器是电机驱动及控制系统核心部分。控制器是由电力电子器件（如IGBT功率模块）构成的逆变器、逆变驱动器、电源模块、中央控制模块、信号检测模块、软启动模块、保护模块、机械结构、散热系统等构成。一、电机及控制系统简介1、电机驱动系统结构驱动电机系统是新能源车三大核心部件之一。电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行使中的主要执行结构，其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标，它是电动汽车的重要部件。电机驱动系统主要由电动机、功率转换器、控制器、各种检测传感器以及电源等部分构成。典型的电动汽车驱动系统，由电池供电给逆变器，通常会有一个变速箱来带动整个车辆。这个控制系统带有传感器，控制器现在都发展成数字化，电动机的变化不是很多。驱动系统其主要功能是使电能转变为机械能，并将能量传递到车轮使车辆行驶。新能源汽车用驱动电机系统主要分为交流异步电动机、永磁同步电动机和开关磁阻电动机三种。电动机系统集成有两种方式，一种是电动机跟发动机结合，一种是电动机跟变速箱结合。还有一种趋势是做电力电子的集成，现在驱动控制器产品中，国际最高水平是17.2 kW。采用混合电力电子集成技术，核心是采用高功能集成模块，采用新型薄膜电容一体化的技术。图1 电机控制系统2、电机本体结构及各类型对比（1）电机本体机构以三相异步电动机为例说明定子部分：1）定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成——导磁部分；2）定子绕组：放在定子铁心内圆槽内——导电部分；机座：固定定子铁心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。定子部分：1）转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分；2)转子绕组；a鼠笼式转子；转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，形成一个多相对称短路绕组；b绕线式转子：转子绕组为三相对称组，嵌放在转子铁心槽内。气隙：异步电动机的气隙是均匀的，大小为机械条件所能允许达到的最小值。图2 电机体体主要部件拆分图（以三相异步电动机为例）（2）电机分类及其对比分析电动汽车动力总成由驱动系统和电源系统组成。驱动系统尤其是驱动电机的性能决定了电动车的动力性能，属电动车的核心部件；电源系统的性能决定了电动车的续驶里程、运行成本、推广应用价值。因此，研制高性能的驱动系统和电源系统是突破电动汽车技术的关键。目前，国内外用于电动汽车的驱动电机主要有交流异步感应电机、开关磁阻电机、永磁同步电机。分别介绍如下：①交流异步电机交流异步电机是矢量控制技术的应用，实现了交流电机的变频控制，解决了交流电机控制难的问题，显示了交流电机结构简单、效率高、可靠性高、转矩脉动小、噪声小、转速高、体积小、易维护的优势，同时也使交流电机具有了类似于直流电机的优良性能。交流电机是目前技术相对较成熟的驱动电机，但交流电机轻载效率低，解决电池向电机大电流供电以提高运行效率，并保持矢量控制下的快速动态响应是需要进一步解决的技术难题。②永磁同步电机永磁电机主要指三相永磁同步电机和无刷直流电机。永磁电机在各类驱动电机中，具有功率密度高、体积小、重量轻、结构简单、控制灵活等优点。但由于永磁电机转子为永磁体，无法调节，必须通过调节定子电流、增加定子电流去磁分量来削弱磁场，这就使定子电流增大，铜耗增加。同时，磁性能受温度、振动等因素的影响，如果工作范围选择不当，存在高温退磁，电机运行有失步现象。过载能力受控制器的限制，电机制造工艺需深入探索、磁钢价格较高等都是需要从技术上实现突破的关键。由于我国占有全世界80%的稀土资源，随着铷铁錋材料性能的研究提高，以及电机设计、制造技术的不断完善和制造成本的不断下降，永磁电机的应用前景会逐步好转。为了充分发挥永磁电机的优势