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動(dòng)汽車分為純電動(dòng)、混合動(dòng)力和燃料電池三種類型，無(wú)論純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車還是燃料電池電動(dòng)汽車，車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)既是關(guān)鍵技術(shù)又是共性技術(shù)。電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能要求主要體現(xiàn)在低速大扭矩、調(diào)速范圍寬、過(guò)載能力大、大功率小體積等方面；同時(shí)與普通工業(yè)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比，還具有工作環(huán)境惡劣、成本低等特點(diǎn)，因此車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)與生產(chǎn)技術(shù)難度更高。
目前各國(guó)際汽車集團(tuán)、跨國(guó)電氣集團(tuán)、科研院所都投入大量資金與人力開(kāi)展電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)。電動(dòng)汽車用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)基本可以歸納為著永磁化、數(shù)字化和集成化。
永磁電機(jī)具有效率高、比功率較大、功率因數(shù)高、可靠性高和便于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。采用矢量控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)，可使永磁電動(dòng)機(jī)具有寬廣的調(diào)速范圍。因此，電機(jī)的永磁化成為電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。永磁電機(jī)是電動(dòng)汽車尤其是轎車的主流技術(shù)，永磁磁阻式比表貼式更適合電動(dòng)汽車應(yīng)用。數(shù)字化也是未來(lái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。數(shù)字化不僅包括驅(qū)動(dòng)控制的數(shù)字化，驅(qū)動(dòng)到數(shù)控系統(tǒng)接口的數(shù)字化，而且還應(yīng)該包括測(cè)量單元數(shù)字化。隨著微電子學(xué)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，高速、高集成度、低成本的微機(jī)專用芯片以及DSP 等的問(wèn)世及商品化，使得全數(shù)字的控制系統(tǒng)成為可能。用軟件最大程度上地代替硬件，除完成要求的控制功能外，還可以具有保護(hù)、故障監(jiān)控、自診斷等其他功能。全數(shù)字化是電動(dòng)車控制乃至交流傳動(dòng)系統(tǒng)的重要發(fā)展方向之一。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的集成化主要包括兩個(gè)方面，一是指電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)總成或電機(jī)與變速箱的集成，電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)向著集成化的方向發(fā)展有利于減小整個(gè)系統(tǒng)的重量和體積，并可以有效的降低系統(tǒng)的制造成本；二是電力電子集成，包括功能集成（包括多逆變+DCDC+電池管理+ 整車控制）、物理集成（功率模塊、驅(qū)動(dòng)電路、無(wú)源器件、控制電路、傳感器、電源等）、應(yīng)用Trench+FS IGBT 等新器件，基于單片集成、混合集成和系統(tǒng)集成技術(shù)達(dá)到高度集成。
溝槽柵與場(chǎng)終止技術(shù)的IGBT 芯片，面積減小，單片可實(shí)現(xiàn)600V/200A，提高功率密度；600V/1200V 的SiC 二極管應(yīng)用逐步商業(yè)化，其耐壓為Si 的10 倍，導(dǎo)熱性為Si 的3 倍，反向恢復(fù)損耗可減小66% ；多芯片并聯(lián)靜態(tài)均流技術(shù)，低EMI 回路；功率器件散熱技術(shù)發(fā)展迅速，直接冷卻和雙面冷卻技術(shù)進(jìn)一步降低模塊熱阻；針對(duì)系統(tǒng)需求定義的IGBT 模塊定制設(shè)計(jì)，比如prius2010 控制器的一個(gè)IGBT 模塊包括六個(gè)逆變半橋，1 個(gè)boost 半橋；電池組供電+ 逆變回路情況下，可選取容值較小，體積小，紋波電流較大，低感的膜電容；金屬化聚丙烯膜場(chǎng)強(qiáng)可達(dá)到200V/um 及以上，采用自我保護(hù)的噴涂電極技術(shù)；膜電容與疊層母排一體化組件技術(shù)成為發(fā)展趨勢(shì)，可減少換流回路雜散電感50% ；105 度以上高溫膜的商業(yè)化仍是世界難題，對(duì)集成熱管理提出更高要求。根據(jù)系統(tǒng)需求，自上而下分解各部件詳細(xì)設(shè)計(jì)輸入， 避免過(guò)設(shè)計(jì)， 比如Prius2004 采用850V/200AIGBT 與FRD ；通過(guò)仿真技術(shù)，優(yōu)化功率主回路互連方案，實(shí)現(xiàn)電、磁、機(jī)和熱性能綜合最優(yōu)，比如膜電容組建與IGBT 互連應(yīng)充分考慮寄生電感、動(dòng)力端子溫升、機(jī)械震動(dòng)的影響；散熱技術(shù)發(fā)展迅速，有效的降低定制型IGBT 與定制膜電容組建等重要部件的溫升，提高系統(tǒng)功率密度和壽命；電路板功能劃分，緊湊可靠互連技術(shù)，減小線速，提高集成度；動(dòng)力出線與電流傳感器集成設(shè)計(jì)，提高集成度；殼體等機(jī)械部件壓鑄模設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化組裝工藝，適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)。
存在的問(wèn)題
目前，電動(dòng)汽車用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還存在很多問(wèn)題，需要整個(gè)行業(yè)共同去解決：
問(wèn)題1 ：世界范圍內(nèi)，現(xiàn)有車用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)無(wú)法支撐電動(dòng)汽車的大規(guī)模應(yīng)用，IGBT 器件和電機(jī)材料利用率有待提高。
問(wèn)題2 ：國(guó)內(nèi)車用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和耐久性較低，且缺乏可靠性和耐久性評(píng)價(jià)理論一句，無(wú)法通過(guò)設(shè)計(jì)和有限試驗(yàn)獲知電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的壽命。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是典型的串聯(lián)可靠性模型，現(xiàn)有國(guó)標(biāo)（報(bào)批稿）制定的可靠性測(cè)試工控仍參照發(fā)動(dòng)機(jī)考核，缺乏可靠性和耐久性評(píng)價(jià)理論依據(jù)。
問(wèn)題3 ：缺乏車用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)MHz 級(jí)高頻準(zhǔn)確模型及驗(yàn)證手段，整車EMC 問(wèn)題難以解決，是電動(dòng)汽車推廣應(yīng)用的另一重要技術(shù)障礙。基于理想拓?fù)浜屠硐腴_(kāi)關(guān)器件的車用電驅(qū)系統(tǒng)模型不能分析驗(yàn)證整車的EMC/EMI 問(wèn)題，必須建立反映有源器件（IGBT/MOSFET）功率開(kāi)關(guān)過(guò)程、無(wú)緣器件（母排、電容、電阻等）自身和互聯(lián)雜散參數(shù)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)定轉(zhuǎn)子、軸承耦合的高頻等效電路模型，結(jié)合控制算法，構(gòu)建全時(shí)域系統(tǒng)級(jí)車用電驅(qū)系統(tǒng)EMC 模型，才能精確分析預(yù)測(cè)EMC 問(wèn)題。
問(wèn)題4 ：與提升材料利用率、建立可靠性和電池兼容模型等有關(guān)的一些基本模型缺乏，是車用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)突破的理論障礙，例如電機(jī)高功率密度化后，磁場(chǎng)飽和和波形畸變嚴(yán)重，鐵心材料的鐵損耗與基于正弦、脈振和線性假設(shè)的理想模型預(yù)測(cè)值相差甚遠(yuǎn)，需要建立新型的鐵損耗模型。
