眾所周知，新能源汽車作為我國的戰(zhàn)略性新興產業(yè)在近幾年已取得階段性進步。然而，這一產業(yè)距離真正市場化卻仍面臨著諸多制約，而在這其中，關鍵技術的突破首當其沖被認為是亟需解決的一大瓶頸。

對此，在今年的1月16日，科技部發(fā)布了《國家重點研發(fā)計劃新能源汽車重點專項實施方案（征求意見稿）》，計劃在現(xiàn)有技術基礎之上，到2020年，建立起完善的電動汽車動力系統(tǒng)科技體系和產業(yè)鏈，為2020年實現(xiàn)新能源汽車保有量達到500萬輛提供技術支撐。方案的具體目標還顯示，驅動電機技術水平保持國際先進，電機驅動控制器比功率2020年比2014年提高一倍。

政策東風再次吹來，那么到底我國目前應用于新能源汽車的驅動電機技術水平幾何？相較于工業(yè)電機，其又有何技術挑戰(zhàn)？未來發(fā)展趨勢又將如何？針對于此，4月16日晚，蓋世汽車網特組建“蓋世微課堂——新能源汽車驅動電機產業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢”（以微信為主體的專業(yè)群交流模式），就新能源汽車驅動電機的特點、產業(yè)現(xiàn)狀與未來發(fā)展趨勢進行了探討，邀請大洋電機新動力科技有限公司軟件研究所所長邴黎明開堂授課，來自上汽、廣汽、北汽、比亞迪、一汽大眾、吉利、長城等整車廠；博世、大陸、德爾福、麥格納、法雷奧、聯(lián)合汽車電子等零部件企業(yè)以及萬向、上海電驅動等相關行業(yè)的共347位人士在群內展開熱烈討論。會后蓋世汽車網將重點內容進行梳理和補充，以饗讀者。

新能源電機面臨多項技術要求挑戰(zhàn)

驅動電機作為新能源汽車的三大核心部件之一，相比傳統(tǒng)工業(yè)電機，無疑有著更高的技術要求。

在本次蓋世微課堂探討中，邴黎明指出了新能源汽車驅動電機的幾大技術要求。其一，鑒于整車布置空間有限（尤其是乘用車），因此，對于電機系統(tǒng)（電機和控制器）的大小尺寸有著非常嚴格的要求——結構緊湊、尺寸小、功率密度高、轉矩密度高。

其二，由于整車上電池容量有限，因此提高整車電機系統(tǒng)效率就被認為是另一個提升汽車續(xù)航里程的重要途徑。在邴黎明看來，提高整車電機系統(tǒng)效率需滿足三大技術要求：效率高、高效區(qū)廣、重量輕。

其三，電機的噪音與振動對于整車的NVH造成了直接影響，而對于消費者來說，無論是傳統(tǒng)車還是新能源車，其追求的指標無非就是舒適性。因此低噪音與低振動就成為了新能源汽車電機的重要指標之一。在微友問及該如何解決整車的振動與噪聲時，邴黎明指出，電機的結構、安裝位置及其他零部件的安裝等都會對整車振動產生影響。對于噪音情況來說，電磁場的設計、控制方面的策略等都將對解決NVH問題有所幫助。

其四，電磁兼容也是電機系統(tǒng)中的一大技術挑戰(zhàn)。電機驅動過程中需有高電壓、大電流、快速電力電子器件開關技術；整車的金屬車身易傳導電磁噪聲；電子控制單元多且距離近；整車影響因素眾多，難以模擬等問題都是電磁兼容所要考慮的重要方面。因此，要解決這一技術難點，需要經過長時間的反復試驗來逐步完善濾波與屏蔽設計，同時還需從整車集成、零部件多層次多領域來分析解決。

最后，邴黎明談到了新能源汽車電機面臨的諸多惡劣環(huán)境：發(fā)動機艙的高溫、整車的振動、電池電壓劇烈的波動等都對新能源汽車的可靠性提出了更高的要求。而可靠性也成為了國內外電機技術的主要差距所在。對于可靠性，邴黎明認為需要從三方面去考量。其一是通過嚴格的開發(fā)流程（TS16949）來控制規(guī)范，其二需有高開發(fā)標準（ISO26262），其三需要有嚴苛的可靠性、耐久性試驗，這一步需與整車廠協(xié)同合作完成。另外，據了解，我國在電機控制器和DC/DC轉換器的體積、質量以及對車用環(huán)境適應性的考核等方面也都與國外先進水平存在一定差距。

邴黎明總結道，要提高電機系統(tǒng)的性能，需要從多層面、多領域來優(yōu)化。其中主要包含了從前期的設計階段的電機振動和噪聲仿真、系統(tǒng)熱能管理及熱性能仿真、系統(tǒng)控制策略仿真、電機本體與驅動電路耦合電磁仿真、電機概念設計與結構仿真以及電機結構機械性能分析等步驟。

新能源汽車驅動電機技術挑戰(zhàn)與發(fā)展趨勢聚焦，下一步方向究竟如何

最合適的新能源汽車電機類型：永磁同步電機

當前市場上應用最廣泛的新能源汽車電機主要有三類：永磁同步電機、異步電機和開關磁阻電機。

其中，永磁同步電機兼?zhèn)渲矢摺⒏咝^(qū)寬、轉矩密度高、電機尺寸小、重量輕調速范圍寬等眾多優(yōu)點，因此，以豐田汽車和本田汽車為代表的國際化制造商以及國內一汽、東風、長安、奇瑞等廠商均在其新能源汽車中采用了永磁電機方案。另外，近幾年來，隨著電子電力技術、微電子技術、新型電機控制理論和稀土永磁材料的快速發(fā)展，永磁同步電機也得到了迅速推廣，因此，目前業(yè)內普遍認為永磁同步電機是最合適新能源汽車的電機類型。

當然，永磁同步電機不可避免也有其本身的一些局限性，其電機結構（尤其是轉子結構）十分復雜，另外，其飽和非線性也使得其控制相對復雜。

而異步電機較之于永磁同步電機，成本更低、結構相對更簡單、控制技術也相對成熟。但是其高效區(qū)較窄，在相同的性能參數(shù)下，異步電機的尺寸較大，重量較重，這些缺點都在一定程度上制約了其廣泛應用。

開關磁阻電機從電機本身和控制來說都十分成熟，電機結構簡單可靠、系統(tǒng)成本低是其主要優(yōu)點。但由于開關磁阻電機有轉矩波動大、噪音大、系統(tǒng)非線性特性等缺點，所以目前應用還受到限制。

發(fā)展趨勢聚焦：電機永磁化、控制系統(tǒng)數(shù)字化、系統(tǒng)集成化

未來我國新能源汽車驅動電機系統(tǒng)將朝著電機永磁化、控制系統(tǒng)數(shù)字化和系統(tǒng)集成化方向發(fā)展。

基于永磁同步電機效率高、高效區(qū)寬、轉矩密度高、重量輕、調速范圍寬等優(yōu)點，未來電機永磁化是必然趨勢之一。據了解，目前在混合動力轎車中采用的基本都是永磁同步電機，豐田普銳斯采用的永磁同步電機功率已達到了50kW。

控制系統(tǒng)數(shù)字化則包含了硬件與軟件兩方面。硬件即高速、高集成度、低成本的專用芯片，這將使電機驅動的電路更為小型化、集成化；軟件則體現(xiàn)在電機控制方面，電機控制算法未來的發(fā)展方向將著重在高性能的轉矩轉速控制與和在線辨識上。另外，針對新能源汽車驅動應用的電機控制策略也是一大重點發(fā)展趨勢，這其中包括了滿足整車各種工況的轉速轉矩控制（啟動發(fā)動機、電機驅動、制動能量回收等），可靠的故障監(jiān)控和系統(tǒng)保護以及自動適應惡劣工況的變化功能（電機、控制器溫度的變化、車載電池電壓較大的波動）。最后，邴黎明指出，控制系統(tǒng)數(shù)字化軟件方面，還須有完善的控制軟件可靠性測試、可靠、科學的軟件架構。

電機驅動系統(tǒng)的集成化包括兩個方面：機電集成與電力電子器件的集成。機電集成包含車用電機與發(fā)動機集成構成混合動力發(fā)動機總成（如本田的ISA系統(tǒng)）與車用電機與變速箱的集成（如豐田混合動力系統(tǒng)THS）兩者。通過機電集成可有利于減小整個系統(tǒng)的重量和體積，有效降低系統(tǒng)制造成本。電力電子器件的集成主要包括ISG控制器、驅動電機控制器以及DC-DC的集成。這種集成方法可較好地解決不同工藝電路之間的組合和高壓隔離等問題來改進散熱設計，也可以比較有效地減少電力電子器件的體積及重量。

總結：

正如邴黎明所說，驅動電機作為新能源汽車上的關鍵零部件，其技術還有待提高，產品品質有待升級，行業(yè)標準有待完善，整個行業(yè)也仍處于產業(yè)化起步階段，在關鍵技術上與發(fā)達國家還有差距。然而相信，憑借著新能源汽車產業(yè)的快速發(fā)展與我國在稀土材料、電機和電力電子制造等方面的優(yōu)勢，新能源汽車電機驅動系統(tǒng)技術和產業(yè)的發(fā)展必將駛入“快車道”。