新能源汽車電機驅動技術的案例
新能源汽車驅動電機的發(fā)展
一、新能源汽車驅動電機類型發(fā)展
1. 感應交流電機
目前市場上的各種純電和混動新能源汽車，永磁同步電機占多數，感應交流電機占一小部分，這兩種電機基本就是電動乘用車驅動電機的全部了。
2. 永磁同步電機
網上說中國富含稀土礦所以中國的電動汽車選用帶永磁體的同步電機，同時也是考慮到國家戰(zhàn)略安全作為出發(fā)點，其實并不是這樣，主要還是是永磁同步電機適合大規(guī)模生產，性能更好，更具有市場價值。
對于空間布置尺寸要求比較高的中小型電動汽車來說，功率和扭矩密度更高的永磁同步電機就是優(yōu)先的選擇，并且同步電機更適合頻繁啟停的工況，適合城市上下班通勤的應用場景，而且永磁電機結構也更加簡單，便于維修。這也是Tesla Model 3改用同步電機的原因之一。
3. 開關磁阻電機
開關磁阻電機優(yōu)點顯著。其結構簡單、堅固、維護方便甚至免維護，起動及低速時轉矩大、電流小；高速恒功率區(qū)范圍寬、性能好，在寬廣轉速和功率范圍內都具有高輸出和高效率而且有很好的容錯能力。
開關磁阻電機缺點也顯著，其脈動引起的噪音與震動難以控制，非常影響用戶體驗的，因此并沒有大規(guī)模應用乘用車領域。但是在商用車領域，它就可以大顯身手了，國內很多電動公交車、大巴和貨車上面，都能夠看到它的身影。
所以，基本可以這么說：中小型車以永磁同步為主，大型及高性能乘用車趨向感應電機，開關磁阻電機則適用于大型商用車，另外還運用于家用電器、航空、航天、電子領域。
二、新能源汽車驅動電機技術發(fā)展趨勢
1. 電工鋼片
驅動電機的功率、轉矩、效率和壽命與所用的硅鋼片有很大關系，尤其是電機轉子所用的無取向電工鋼片，磁性能決定了電機的轉矩和效率，鐵損越低電機效率越高，磁感增大電機轉矩才能增加，力學性能決定了定子和轉子的加工精度、承載強度和最大轉速。
2.
展開 新能源汽車電機驅動技術
傳統(tǒng)汽車的驅動力由發(fā)動機提供，而今天說的新能源汽車，具體到產品層面，就是電機驅動的汽車，其上位概念是機動汽車。機動汽車是相對人力（蓄力）車輛而言的概念。目前已經是電動的機動車輛主要有無軌電車和有軌電車。發(fā)動機驅動力的傳統(tǒng)汽車向電機驅動的汽車發(fā)展是一大趨勢。目前發(fā)展趨勢有五個基本特征：“電動化、輕量化、智能化、網聯化、共享化”，即“五化”。或者說，汽車未來發(fā)展是一個“5維”空間。
一、汽車“5維”空間的基本內容
(a)電動化是“5維”空間的第一維，是最基礎的。大力發(fā)展電動化技術，實現純電動（EV）、插電混動（PHEV）、混動（HEV）、燃料電池（FCV）汽車的并行發(fā)展；
(b)提高動力電池比能是一個長期的任務，要求整車輕量化是必然的。主要工作有：加快新材料、新工藝的應用和優(yōu)化設計，積極推進高性能鋁合金、鎂合金等材料的應用和碳纖維車身一體化的設計，是當下十分重要的工作；
(c)智能化和網聯化，整車在端、管、云模塊發(fā)力。打造支持綜合業(yè)務、個性化定制的5G核心業(yè)務+開放式車聯網平臺系統(tǒng)，才能追趕上汽車發(fā)展潮流；
(d)共享化,整車企業(yè)圍繞研發(fā)、生產、營銷以及服務四方面展開數字共享技術的全面研發(fā)，以支持后續(xù)的出行服務，適宜汽車轉型的要求。
二、電動化基本點是電機驅動技術的應用
汽車是載客（運貨）的移動工具之一。電氣化火車的驅動已經是電機驅動了。過去有一個流行的說法，“要想火車跑得快，全靠車頭帶”，而今天高速火車已經實現400公里/小時，卻沒有“火車頭”一說了。為什么？現在高速火車在每一節(jié)車廂下面，都安裝了驅動電機。即使速度比較低的地鐵和輕軌，也是電機驅動了。無軌電車不是汽車，但是底盤結構與汽車最為接近的機動車，車輪是通用的，道路也是公用的，無軌電車也是電機驅動的。
載客（運貨）移動工具要實現電機驅動，不僅是夢想，也是汽車驅動技術發(fā)展的基本趨勢。
展開 實例研究：新能源汽車電機驅動技術（轉自旺材電機與電控）
傳統(tǒng)汽車的驅動力由發(fā)動機提供，而今天說的新能源汽車，具體到產品層面，就是電機驅動的汽車，其上位概念是機動汽車。機動汽車是相對人力（蓄力）車輛而言的概念。目前已經是電動的機動車輛主要有無軌電車和有軌電車。發(fā)動機驅動力的傳統(tǒng)汽車向電機驅動的汽車發(fā)展是一大趨勢。目前發(fā)展趨勢有五個基本特征：“電動化、輕量化、智能化、網聯化、共享化”，即“五化”。或者說，汽車未來發(fā)展是一個“5維”空間。
一、汽車“5維”空間的基本內容
(a)電動化是“5維”空間的第一維，是最基礎的。大力發(fā)展電動化技術，實現純電動（EV）、插電混動（PHEV）、混動（HEV）、燃料電池（FCV）汽車的并行發(fā)展；
(b)提高動力電池比能是一個長期的任務，要求整車輕量化是必然的。主要工作有：加快新材料、新工藝的應用和優(yōu)化設計，積極推進高性能鋁合金、鎂合金等材料的應用和碳纖維車身一體化的設計，是當下十分重要的工作；
(c)智能化和網聯化，整車在端、管、云模塊發(fā)力。打造支持綜合業(yè)務、個性化定制的5G核心業(yè)務+開放式車聯網平臺系統(tǒng)，才能追趕上汽車發(fā)展潮流；
(d)共享化,整車企業(yè)圍繞研發(fā)、生產、營銷以及服務四方面展開數字共享技術的全面研發(fā)，以支持后續(xù)的出行服務，適宜汽車轉型的要求。
二、電動化基本點是電機驅動技術的應用
汽車是載客（運貨）的移動工具之一。電氣化火車的驅動已經是電機驅動了。過去有一個流行的說法，“要想火車跑得快，全靠車頭帶”，而今天高速火車已經實現400公里/小時，卻沒有“火車頭”一說了。為什么？現在高速火車在每一節(jié)車廂下面，都安裝了驅動電機。即使速度比較低的地鐵和輕軌，也是電機驅動了。無軌電車不是汽車，但是底盤結構與汽車最為接近的機動車，車輪是通用的，道路也是公用的，無軌電車也是電機驅動的。
展開 汽車專題第五期 |新能源汽車—電機篇（一）
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9.新能源汽車電機驅動技術
主要內容：汽車“5維”空間的基本內容、電動化基本點是電機驅動技術的應用、汽車驅動電機的基本類型、汽車驅動電機的車載電源系統(tǒng)、汽車驅動電機布置形式、電動差速器、電機驅動輔助發(fā)動機驅動技術...
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10.電動汽車電機驅動控制器功能安全架構研究
主要內容：電動汽車電機驅動控制器安全完整性等級分析、EGAS架構在功能安全中的應用、電機驅動控制器安全理論分析、單核鎖步微處理器的安全架構實現、多核鎖步微處理器的安全架構實現、雙芯片微處理器的安全架構實現...
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11.基于動力性指標的純電動汽車電機參數設計
主要內容：電動汽車的動力性指標、電機特性及其與各指標的關系、最高車速與爬坡性能設計、電動汽車加速指標設計、設計實例...
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12.電動汽車電機"冷卻"技術
主要內容：電力牽引電機的拓撲、輪輻電機系統(tǒng)剖析圖...
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新能源汽車電機驅動系統(tǒng)關鍵技術展望
一、前言
對新能源汽車而言，電池技術、電機技術、電機控制器技術被稱為新能源汽車關鍵三電技術。在當前電池技術未能取得突破的前提下，提高電機驅動系統(tǒng)的效率、功率密度、安全性與可靠性成為新能源汽車電機驅動系統(tǒng)的主要研究方向，也是我國政府和企業(yè)進行政策制定和未來發(fā)展規(guī)劃的重點對象。
二、驅動控制器關鍵技術
電機驅動控制器作為新能源汽車中連接電池與電機的電能轉換單元，是電機驅動及控制系統(tǒng)的核心。其中高性能功率半導體器件、智能門極驅動技術以及器件級集成設計方法的應用，將有助于實現高功率密度、低損耗、高效率電機控制器設計；同時，高性能、高可靠電機控制器產品，還要求具有高標準電磁兼容性（EMC）、功能安全和可靠性設計。
（一）功率半導體器件技術
電機控制器的發(fā)展以功率半導體器件為主線，正從硅基絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）、傳統(tǒng)單面冷卻封裝技術，向寬禁帶半導體（如SiC、GaN等）、定制化模塊封裝、雙面冷卻集成等方向發(fā)展。同時，得益于成熟的技術迭代，以及相比于寬禁帶半導體器件更低的成本，硅基IGBT仍然是當前與未來較長時間內電機控制器產品的主要選擇。
在硅基IGBT芯片技術上，英飛凌科技公司針對新能源汽車市場高功率密度需求，已研發(fā)出EDT2芯片技術，實現了750V/270A IGBT芯片量產，富士集團等日本廠商也都相繼研發(fā)出了高功率密度IGBT芯片技術，并已批量應用于汽車IGBT模塊產品。
展開 實例研究：新能源汽車電機驅動技術
傳統(tǒng)汽車的驅動力由發(fā)動機提供，而今天說的新能源汽車，具體到產品層面，就是電機驅動的汽車，其上位概念是機動汽車。機動汽車是相對人力（蓄力）車輛而言的概念。目前已經是電動的機動車輛主要有無軌電車和有軌電車。發(fā)動機驅動力的傳統(tǒng)汽車向電機驅動的汽車發(fā)展是一大趨勢。目前發(fā)展趨勢有五個基本特征：“電動化、輕量化、智能化、網聯化、共享化”，即“五化”。或者說，汽車未來發(fā)展是一個“5維”空間。
一、汽車“5維”空間的基本內容
(a)電動化是“5維”空間的第一維，是最基礎的。大力發(fā)展電動化技術，實現純電動（EV）、插電混動（PHEV）、混動（HEV）、燃料電池（FCV）汽車的并行發(fā)展；
(b)提高動力電池比能是一個長期的任務，要求整車輕量化是必然的。主要工作有：加快新材料、新工藝的應用和優(yōu)化設計，積極推進高性能鋁合金、鎂合金等材料的應用和碳纖維車身一體化的設計，是當下十分重要的工作；
(c)智能化和網聯化，整車在端、管、云模塊發(fā)力。打造支持綜合業(yè)務、個性化定制的5G核心業(yè)務+開放式車聯網平臺系統(tǒng)，才能追趕上汽車發(fā)展潮流；
(d)共享化,整車企業(yè)圍繞研發(fā)、生產、營銷以及服務四方面展開數字共享技術的全面研發(fā)，以支持后續(xù)的出行服務，適宜汽車轉型的要求。
二、電動化基本點是電機驅動技術的應用
汽車是載客（運貨）的移動工具之一。電氣化火車的驅動已經是電機驅動了。過去有一個流行的說法，“要想火車跑得快，全靠車頭帶”，而今天高速火車已經實現400公里/小時，卻沒有“火車頭”一說了。為什么？現在高速火車在每一節(jié)車廂下面，都安裝了驅動電機。即使速度比較低的地鐵和輕軌，也是電機驅動了。無軌電車不是汽車，但是底盤結構與汽車最為接近的機動車，車輪是通用的，道路也是公用的，無軌電車也是電機驅動的。
展開 新能源汽車驅動電機振動噪聲技術
新能源汽車驅動電機振動噪聲技術
技術聚焦前沿：雙電機驅動與材料變革，解碼電機產業(yè)新動能
在新能源汽車產業(yè)高速發(fā)展的浪潮中，電機技術正成為決定行業(yè)競爭力的關鍵所在。雙電機驅動技術憑借高效節(jié)能、動力持續(xù)等優(yōu)勢，重塑車輛性能邊界，從奔馳、比亞迪到特斯拉，頭部車企紛紛布局；而電機原材料領域同樣暗流涌動，鐵芯、磁鋼、漆包線等材料的革新，正突破強度、成本與性能的多重瓶頸。技術迭代如何改寫產業(yè)格局？材料創(chuàng)新又將如何賦能電機未來？本文聚焦雙電機驅動與原材料兩大賽道，深度解析行業(yè)發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)。
新能源汽車雙電機驅動技術解析
一：雙電機驅動技術的優(yōu)勢
提升效率：單電機在低速、高速輕載等情況下效率較低，而雙電機通過不同搭配，可擴大高效區(qū)，提升整體效率。例如，在低速重載和高速輕載時，雙電機系統(tǒng)能更好地維持高效率運行，相比單電機效率提升顯著。
提高制動能量回收效率：雙電機耦合驅動系統(tǒng)具備四種操作模式：單電機驅動、雙電機驅動、單電機再生制動、雙電機再生制動。雙電機系統(tǒng)在發(fā)電模式下擁有更多高回收效率空間，從而提高制動能量回收效率。
無動力中斷：單電機搭配多檔位變速箱雖能提高效率，但存在換擋動力中斷問題。雙電機協調控制則可避免動力中斷，提升駕駛體驗。
降低制造難度和總重量：單個電機若要滿足高性能和高轉速范圍，設計制造難度大且總重量大。雙電機系統(tǒng)通過分解任務，降低制造難度和總重量。例如，一臺100kW的電機性能可由兩臺較小功率電機組合實現，總重量可降低30%以上。
二：雙電機驅動技術的應用案例
雙感應電機
奔馳EQC：采用前后雙感應異步電機組合，前電機優(yōu)化中低速效率，后電機提供更強動力。最大功率300kW，峰值扭矩765N·m，0-100km/h加速時間5.1秒，能耗約25kW·h/100km。
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一、前言
對新能源汽車而言，電池技術、電機技術、電機控制器技術被稱為新能源汽車關鍵三電技術。在當前電池技術未能取得突破的前提下，提高電機驅動系統(tǒng)的效率、功率密度、安全性與可靠性成為新能源汽車電機驅動系統(tǒng)的主要研究方向，也是我國政府和企業(yè)進行政策制定和未來發(fā)展規(guī)劃的重點對象。
二、驅動控制器關鍵技術
電機驅動控制器作為新能源汽車中連接電池與電機的電能轉換單元，是電機驅動及控制系統(tǒng)的核心。其中高性能功率半導體器件、智能門極驅動技術以及器件級集成設計方法的應用，將有助于實現高功率密度、低損耗、高效率電機控制器設計；同時，高性能、高可靠電機控制器產品，還要求具有高標準電磁兼容性（EMC）、功能安全和可靠性設計。
（一）功率半導體器件技術
電機控制器的發(fā)展以功率半導體器件為主線，正從硅基絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）、傳統(tǒng)單面冷卻封裝技術，向寬禁帶半導體（如SiC、GaN等）、定制化模塊封裝、雙面冷卻集成等方向發(fā)展。同時，得益于成熟的技術迭代，以及相比于寬禁帶半導體器件更低的成本，硅基IGBT仍然是當前與未來較長時間內電機控制器產品的主要選擇。
在硅基IGBT芯片技術上，英飛凌科技公司針對新能源汽車市場高功率密度需求，已研發(fā)出EDT2芯片技術，實現了750V/270A IGBT芯片量產，富士集團等日本廠商也都相繼研發(fā)出了高功率密度IGBT芯片技術，并已批量應用于汽車IGBT模塊產品。
展開 干貨‖新能源汽車電機驅動系統(tǒng)開發(fā)技術
干貨‖新能源汽車電機驅動系統(tǒng)開發(fā)技術
新能源汽車電機驅動系統(tǒng)技術發(fā)展現狀與趨勢
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一文看懂新能源汽車產業(yè)鏈之驅動電機
博格華納的電機與減速器二合一電驅動模塊已應用于威馬EX5車型，而吉凱恩的三合一電驅動模塊已應用于寶馬i8車型。此外，2019年1月，精進電動正式推出旗下“3000系列”三合一純電驅動模塊，加快了中國集成一體化設計進程。
新能源
中國新能源汽車驅動電機行業(yè)競爭格局
中國新能源汽車驅動電機行業(yè)技術壁壘與市場集中度較高，伴隨著新興品牌新能源車型的逐步量產，行業(yè)內第三方專業(yè)化電機供應商市場份額將隨之提升。
中國新能源汽車驅動電機行業(yè)特點分析
新能源汽車驅動電機是電機行業(yè)細分領域，行業(yè)內中國本土制造商對于新能源汽車驅動電機相關技術、人才等積累尚薄弱，起步較晚。同時，新能源汽車驅動電機作為車輛的主要能量轉化工具，需具有高效率與高適應性等特點。因此，新能源汽車驅動電機制造商需采用強制水冷結構、高電磁負荷、高性能磁鋼、高轉速及超短端部繞組等技術，使驅動電機小型輕量化，行業(yè)技術壁壘較高。
展開 【技術帖】新能源汽車驅動電機絕緣材料解決方案
為驅動電機電子元器件保駕護航
驅動電機的最新發(fā)展趨勢給內部連接器、高壓連接器、旋轉變壓器、線軸和端子等電子元器件及其絕緣材料帶來了新的技術挑戰(zhàn)。未來，許多二次注塑絕緣元器件都需要導熱、阻燃，甚至抗熱沖擊；許多OEM 要求電動汽車部件達到V-0 級阻燃，并耐ATF（自動變速箱油）化學腐蝕，即材料在ATF 工況下必須非常穩(wěn)定。
Ryton? PPS 和Amodel? PPA是經實踐證明的可靠解決方案，在熱老化和流體老化試驗后，依然能夠保持足夠優(yōu)秀的介電性能。
索爾維還為合作伙伴提供結果完整的測試數據庫。
4. 為輪轂電機的創(chuàng)新提供新途徑
輪轂電機技術將電動馬達與車輪集成在一起，設計更加緊湊，但對電動馬達的熱管理提出了更大的挑戰(zhàn)。與此同時，電動馬達的部件必須能夠安全承受長期振動。
索爾維的導熱等級Ryton? PPS，為支持輪轂電機的創(chuàng)新提供了新途徑，它具有卓越的成型加工性能、抗熱沖擊性能、阻燃安全性、 尺寸穩(wěn)定性、 抗ATF 的化學性和防潮、導熱性能。
為滿足未來新能源汽車的驅動電機發(fā)展需求持續(xù)開發(fā)
依托先進的技術、極高的產品性能和豐富的產品線，索爾維為電動汽車行業(yè)提供全面的絕緣、耐高溫特種材料解決方案，業(yè)已成為電動汽車產業(yè)鏈領先企業(yè)的可靠合作伙伴，并為順應未來電機組件模塊化、輕質緊湊及高效冷卻的發(fā)展趨勢，開發(fā)了獨特的材料。
索爾維將一如既往地持續(xù)開發(fā)更多業(yè)界領先的高性能特種聚合物，并憑借在技術和加工領域積累的大量數據和經驗，針對創(chuàng)新理念提出優(yōu)化意見和建議。
展開 新能源汽車電機驅動系統(tǒng)：核心功能、工作原理與新興拓撲技術解析
</p><p>SynRM-IPM電機的主要優(yōu)勢在于其高扭矩輸出和低損耗設計，這使其在混合動力和電動汽車應用中具有廣泛的前景。然而，該技術也面臨一些挑戰(zhàn)，如永磁體的高溫性能和成本控制問題。這些問題需要通過進一步的技術創(chuàng)新和材料研發(fā)來解決。</p><p>隨著電動汽車市場的快速發(fā)展，電機技術的創(chuàng)新和應用變得愈發(fā)重要。軸向磁通電機、輪轂電機、開關磁阻電機和SynRM-IPM等新興拓撲技術各具優(yōu)勢，為電動汽車的高性能化、輕量化和低成本化提供了多種解決方案。然而，這些技術也面臨著各自的挑戰(zhàn)。未來，隨著技術的不斷進步和創(chuàng)新，這些新興電機技術有望在電動汽車領域實現更廣泛的應用，推動電動汽車行業(yè)的發(fā)展。</p><p class="ql-align-center"><strong style="background-color: rgb(240, 65, 66); color: rgb(255, 255, 255);">三、800V新能源驅動電機的絕緣挑戰(zhàn)與其測試技術</strong></p><p><span style="color: rgb(51, 51, 51);">隨著新能源汽車技術的快速發(fā)展，800V高壓平臺逐漸成為行業(yè)趨勢，以滿足消費者對快速充電和長續(xù)航的需求。然而，800V高壓平臺對驅動電機的絕緣系統(tǒng)提出了嚴峻挑戰(zhàn)。本文將探討800V新能源驅動電機面臨的絕緣挑戰(zhàn)及相關測試技術。</span></p><p><strong style="background-color: rgb(253, 198, 32);">（一）800V高壓平臺的背景與優(yōu)勢</strong></p><p>800V高壓平臺是新能源汽車技術的重要發(fā)展方向。與傳統(tǒng)的400V平臺相比，800V平臺能夠顯著提升充電速度，減少充電時間，同時提高車輛的能效和續(xù)航里程。
展開 淺析新能源汽車驅動電機
5.2 永磁化
采用矢量控制的驅動控制系統(tǒng)以便實現更加寬廣的調速范圍。永磁電機具有轉矩密度和功率密度高、比功率較大、效率高、功率因數高、可靠性高和便于維護的優(yōu)點。永磁化將成為電機發(fā)展的重要方向之一。
5.3 數字化
最大程度的使用軟件來代替硬件部分，實現通訊、診斷、保護、監(jiān)控等功能，控制系統(tǒng)數字化是電機驅動技術發(fā)展的必然趨勢。
6 國內外驅動電機技術水平
整體來看，我國驅動電機取得較大進展，已經自主開發(fā)出滿足各類新能源汽車需求的產品，部分主要性能指標已達到相同功率等級的國際先進水平。但是在峰值轉速、功率密度及效率方面與國外仍存在一定的差距
表2 國內外驅動電機企業(yè)的永磁同步電機參數比較
在技術指標方面，國內電機與國外電機相比尚存在以下幾方面的差距：
① 峰值轉速
峰值轉速是驅動電機的重要指標，也是目前國內驅動電機較之國外電機差距最為明顯的指標。國內絕大部分永磁同步電機的峰值轉速在 10000 rpm 以下，而國外基本在10000 rpm 以上。
② 功率密度
雖然國內電機在功率方面基本能夠達到國際水平，但是在同功率條件下存在重量劣勢，因此功率密度較之國際水平存在較大差距。目前，國內的永磁同步電機功率密度多處于 1～2 kw/kg 區(qū)間內，與 2020 年 3.5 kw/kg 的目標值存在較大差距。
③ 效率
在電機效率方面，國內電機的最高效率均達到 94%～96%，已達到西門子、Remy 等企業(yè)的水平。但是在高效區(qū)面積方面，如系統(tǒng)效率大于 80% 的區(qū)域占比方面尚存在一定差距。我國電機的高效區(qū)面積占比集中在 70%～75%，而國外電機基本達到 80%。
④ 冷卻方式
電機的冷卻方式已經從自然冷卻逐步發(fā)展為水冷，目前國內電機企業(yè)采用水冷為主，國外先進的電機企業(yè)已經發(fā)展到油冷電機。
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