摘要：本文探討了新能源汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢，包括驅(qū)動控制器中的功率半導(dǎo)體器件及封裝、智能門極驅(qū)動、基于器件的系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)，以及驅(qū)動電機(jī)中的扁銅線、多相永磁電機(jī)、永磁同步磁阻電機(jī)等關(guān)鍵技術(shù)。其中，著重介紹了當(dāng)前車用電機(jī)驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展趨勢，并指出永磁同步電機(jī)在未來10年內(nèi)將依然是新能源汽車市場的主流驅(qū)動電機(jī)。同時(shí)，通過橫向比較指出當(dāng)前我國在驅(qū)動電機(jī)發(fā)展道路上所面臨的關(guān)鍵問題，可以為我國未來新能源汽車技術(shù)發(fā)展提供一定參考。

關(guān)鍵詞：新能源汽車;電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng);永磁同步電機(jī)

1、前言

隨著人們生活水平的提高，汽車逐漸走進(jìn)千家萬戶，但是環(huán)境污染問題也隨之加重。發(fā)展的問題只能靠發(fā)展來解決。汽車尾氣是影響空氣質(zhì)量的重要因素，為了緩解能源緊缺，減少環(huán)境污染，新能源汽車應(yīng)運(yùn)而生。但是新能源汽車發(fā)展受到技術(shù)的掣肘，新能源汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)控制技術(shù)作為新能源機(jī)車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，尚未成熟，仍需繼續(xù)探索和優(yōu)化。

2、新能源汽車技術(shù)的發(fā)展前景

2.1新能源汽車質(zhì)量發(fā)展

未來，新能源汽車技術(shù)必然會向環(huán)保方向逐漸演變和深化，于是減少能耗就要求減少小汽車本身的質(zhì)量。有研究數(shù)據(jù)顯示，內(nèi)燃機(jī)汽車減少10%的汽車質(zhì)量就能減少燃油消耗量的7%，這也決定了新能源汽車將向輕量化發(fā)展，以提高新能源汽車?yán)m(xù)航能力與動力性。新能源汽車輕量化發(fā)展指的是汽車的車身設(shè)計(jì)，此外還有電池、傳動設(shè)備等，今后的汽車制造還需使用更多新型的輕質(zhì)材料，如鋁合金、高性能鋼、其他復(fù)合材料，而相關(guān)企業(yè)也要從新能源汽車結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，確保輕量化的基礎(chǔ)上保障汽車結(jié)構(gòu)的完整和性能強(qiáng)度提升，進(jìn)而提高新能源汽車生產(chǎn)率，使其受到更多消費(fèi)者的青睞。

2.2新能源汽車電池發(fā)展

電池是新能源汽車的核心，其產(chǎn)生的動力均依靠電池，對電池的制造要注重工藝與成本的結(jié)合。實(shí)際上，不少電池制造企業(yè)在工藝與成本的新能源電池提供上存在較大的差異，且面臨的市場競爭非常大。比如鋰電池體積小、污染小、使用壽命更長、安全性更高，因此具備更多的應(yīng)用優(yōu)勢。而在相關(guān)報(bào)告中指出動力鋰電池市場規(guī)模在一年后將超過200億美元，其年增長用量也高達(dá)50%。除此以外，超級電容也是一種較為特殊的電極結(jié)構(gòu)，它能使電極表面積以指數(shù)形式增加，大幅度提高超級電容的電容量。

3、新能源汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的控制

3.1電機(jī)選擇原則

高性價(jià)比的電機(jī)機(jī)型必須要同時(shí)滿足研發(fā)人員的多項(xiàng)要求，這樣才能適用和可靠。（1）電機(jī)機(jī)型必須要自重小、體積小、動力充足。這樣才能更好的滿足電動汽車用戶的視覺體驗(yàn)和駕駛體驗(yàn)。（2）電動機(jī)的功率大、轉(zhuǎn)速高、動力足。只有動力充足，才能夠保證電動汽車能夠適合各種路況的行駛，多個(gè)生活場景自由切換的駕駛需求。（3）電動機(jī)的磁輻射要符合環(huán)保要求，也就是說，在電動機(jī)的機(jī)型選擇上，要更傾向于選擇磁輻射低的機(jī)型。（4）必須要降低成本，選擇質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的電動機(jī)產(chǎn)品。電動機(jī)是電動汽車的發(fā)動機(jī)，是電動汽車上最重要的部件，節(jié)約了電動機(jī)的成本，才能夠使電動汽車的總體成本降低，更利于推廣。

3.2電機(jī)驅(qū)動控制器

電磁驅(qū)動器是實(shí)現(xiàn)新能源汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)控制的核心部分。目前電機(jī)的驅(qū)動控制器都是通過永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的。將永磁同步電動機(jī)中通入正弦電流，相互之間保持120度夾角的定子三相繞組將會在氣隙中形成不斷旋轉(zhuǎn)的磁場;轉(zhuǎn)子是稀土永磁體，能夠形成固定在轉(zhuǎn)子位置的正弦磁場，同步旋轉(zhuǎn)軸系與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸系重合，由定子磁場帶動轉(zhuǎn)子磁場旋轉(zhuǎn)，樣便能夠?qū)崿F(xiàn)解耦控制。

4、驅(qū)動控制器關(guān)鍵技術(shù)

電機(jī)驅(qū)動控制器作為新能源汽車中連接電池與電機(jī)的電能轉(zhuǎn)換單元，是電機(jī)驅(qū)動及控制系統(tǒng)的核心。其中高性能功率半導(dǎo)體器件、智能門極驅(qū)動技術(shù)以及器件級集成設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用，將有助于實(shí)現(xiàn)高功率密度、低損耗、高效率電機(jī)控制器設(shè)計(jì);同時(shí)，高性能、高可靠電機(jī)控制器產(chǎn)品，還要求具有高標(biāo)準(zhǔn)電磁兼容性（EMC）、功能安全和可靠性設(shè)計(jì)。

4.1功率半導(dǎo)體器件技術(shù)

電機(jī)控制器的發(fā)展以功率半導(dǎo)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(shù)，向?qū)捊麕О雽?dǎo)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(shí)，得益于成熟的技術(shù)迭代，以及相比于寬禁帶半導(dǎo)體器件更低的成本，硅基IGBT仍然是當(dāng)前與未來較長時(shí)間內(nèi)電機(jī)控制器產(chǎn)品的主要選擇。

4.2智能門極驅(qū)動技術(shù)

門極驅(qū)動技術(shù)是電機(jī)控制器中高壓功率半導(dǎo)體器件和低壓控制電路的紐帶，是驅(qū)動功率半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵。IGBT門極驅(qū)動除具有基本的隔離、驅(qū)動和保護(hù)功能外，還需結(jié)合IGBT自身特性，精確地控制開通和關(guān)斷過程，使IGBT在損耗和電磁干擾（EMI）之間取得最佳的折衷。

5、驅(qū)動控制器關(guān)鍵技術(shù)的展望

新能源成型較之于傳統(tǒng)能源驅(qū)動的車型，更符合時(shí)代發(fā)展要求。新能源汽車推廣的環(huán)保理念，在市場上更具競爭力。電機(jī)驅(qū)動技術(shù)最為電動汽車的核心技術(shù)，應(yīng)當(dāng)加大力度研發(fā)和實(shí)驗(yàn)，更好的滿足用戶的多種需求，例如：小型化需求、高動能需求、價(jià)格適中的需求等。另外，EMC與可靠性設(shè)計(jì)也是實(shí)現(xiàn)新能源汽車電機(jī)控制器產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)。EMC與可靠性設(shè)計(jì)是評價(jià)電力電子產(chǎn)品的關(guān)鍵指標(biāo)。進(jìn)行更有效的EMC設(shè)計(jì)是業(yè)內(nèi)一直在追尋的目標(biāo)。其中，基于有限元分析的方法建立“元件–部件–控制器”的EMC高頻仿真模型，研究失效機(jī)理，并結(jié)合試驗(yàn)驗(yàn)證，最終實(shí)現(xiàn)電磁兼容的正向設(shè)計(jì)，將逐漸成為主流的技術(shù)路線。

6、結(jié)語

隨著“一帶一路”建設(shè)的不斷推進(jìn)，在全面落實(shí)可持續(xù)發(fā)展理念的前提下，國家政府大力支持新能源汽車發(fā)展，新能源汽車成為機(jī)動車交易市場的主流趨勢，并憑借其經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能性與環(huán)保性特征受到公眾的推崇。新能源汽車的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)控制技術(shù)是新能源汽車的動力系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)用新能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源驅(qū)動汽車的關(guān)鍵。大力發(fā)展電機(jī)驅(qū)動技術(shù)，是汽車行業(yè)未來一段時(shí)間的重中之重，掌握了這項(xiàng)技術(shù)，能夠占領(lǐng)更多的市場份額，能夠獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡介：

趙夕東，男，安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院在校本科大學(xué)生。

（作者單位：安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院）