新能源汽车驱动电机的市场发展趋势研究

新能源汽车驱动电机的市场发展趋势研究

张宇

张宇

佛山市顺德区金泰德胜电机有限公司

摘要：在石油能源紧缺，国家大力倡导环保节能的背景下，新能源汽车行业呈现蓬勃发展之势。目前，中国市场上在售的新能源汽车多是混合动力汽车和纯电动汽车。作为新能源汽车的核心部件（电池、电机、电控）之一的驱动电机，它的技术革新换代引领着新能源汽车发展的方向。

关键词：新能源；汽车；驱动；电机；

在石油能源紧缺，国家大力倡导环保节能的背景下，新能源汽车行业呈现蓬勃发展之势。新能源汽车主要包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源汽车等。目前，中国市场上在售的新能源汽车多是混合动力汽车和纯电动汽车。作为新能源汽车的核心部件（电池、电机、电控）之一的驱动电机，它的技术革新换代引领着新能源汽车发展的方向。

一、新能源汽车驱动电机常用类型及其特点

新能源汽车常用驱动电机有四种，分别是异步电动机（感应电动机）、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机、直流电动机，不同驱动电机有其不同的优缺点。

1、异步电动机是指将转放子置于旋转磁场中，在旋转磁场的作用下，获得一个转动力矩，使转子转动的一种电动机。

优点：结构上坚固耐用，可靠性高，维护简单方便，环境适应性好，噪音小，质量轻，成本较低。

缺点：功率低，散热性能差，调速性能差，操作控制复杂。

2、永磁无刷电动机是用永磁材料制作转子，建立励磁磁场的一种同步电动机。

优点：功率、效率高，结构简单、易维护，可靠性高，寿命长，调速性能好，极限转速和制动性能比其他类型的电机优越；可控性强，外形设计可多样化，体积小、质量轻。

缺点：控制系统成本高，电机造价高，功率小，调速范围有限，在高温、振动环境下会降低电机性能，抗腐蚀性差，不利恶劣环境中使用。

3、开关磁阻电动机是基于现代微电子技术、电力电子技术、数字技术、红外光电技术及现代电磁理论等高新技术设计而成的一种驱动电机。

优点：可靠性好，机体易冷却，环境适应性强，可频繁启动，正反方向转化自由，调速性能好。制作材料采用硅钢片，易于获取和回收再利用，电机造价成本低。

缺点：开关磁阻电动机的最大缺点就是噪音大。

4、直流电机是指将直流电能转化成机械能或者将机械能转化为直流电能的旋转电机。

优点：结构简单，可频繁快速启动，调速灵活精准，能够承受频繁振动冲击，抗过载能力强，操控简单。

缺点：高速和大负荷运行时，换向器容易产生电火花，产生电磁干扰，在易燃易爆环境中使用危险，且体积质量大，价格较高。

二、中国市场各种驱动电机的研发和市场应用现状

根据工信部2017年度整车出厂信息统计显示，目前，中国市场上使用率较大的是交流异步电机和永磁同步电机，其中，永磁同步电机以71.31%的市场占有率居首位，其次是交流异步电机，约占27.71%。

各种驱动电机因其自身特点，在市场有其不同的应用和研究方向。

1、交流异步电机驱动

交流异步电机驱动广泛应用于大型高速的电动汽车中。我国建立了具有自主知识产权异步电机驱动系统的开发平台，能够自主开发、研制和小批量生产交流异步电机驱动系统，产品性能基本满足汽车需求。

2、永磁同步电机驱动

永磁同步电机驱动由于效率高、功率密度高和体积小等优点占据国内电机市场最大份额，主要应用于乘用车领域。国内企业在研发和生产能力上具有一定成就，开发了不同系列产品，应用于各种类型电动汽车。产品技术指标上部分指标已达到国际先进水平，基本具备永磁同步电机集成化设计能力。部分公司已开展永磁同步电机专用生产线。

3、开关磁阻电机驱动

开关磁阻电动机驱动系统的核心是开关磁阻电动机，结构比较复杂，控制系统要求也比较独特，目前电动汽车应用较少，它的主要研究方向是模型研究。我国在该系统优化设计和自主研发方面也具备一定能力。通过结构设计、改进操控系统，产品基本达到使用技术需求。

（4）无刷直流电机驱动

直流电机在高速和大负荷运行时换向器表面易产生电火花，电火花会对电磁产生干扰，这对高度电子化的电动汽车来说将是致命的缺陷，在电动汽车中相对其他电机的应用处于劣势地位。国内企业已初步具备对无刷直流电机驱动进行机电一体化设计的能力。通过合理设计及控制技术改进，有效地提高了该产品性能，基本满足电动汽车技术需求。

三、新能源汽车驱动电机发展方向

根据科技部公布的《新能源汽车2018年重点专项申报指南》，电机驱动与电力关键技术研究将成为中国新能源汽车行业2018年的技术发展方向。其中包括商用车高可靠性车载电力电子集成系统开发、轿车高可靠性车载电力电子集成系统开发、基于碳化硅技术的车用电机驱动系统技术开发、高效轻量化轮毂电动轮总成开发、一体化驱动电机系统研制。总的来说，新能源汽车驱动电机的发展将以以下几个方面为目的研究方向。

1、结构上：简单易操作，体积小、质量轻，工艺外形多样化。

2、性能上：可靠性高，失效模式可控，调速性能好，调速范围广、调速灵活、转换自由。

3、效率上：功率密度高，功率损耗小，一次充电的续驶里程高，瞬时功率大，可满足爬坡和加速要求。

4、适应性：提高在潮湿、高温、振动、撞击等不同环境中的使用性能。

5、噪音上：降低使用噪音。

6、价格上：材料易获，价格低廉，便于大批量生产。

四、前景展望

国家政策上：2016年12月，国务院批复与公布了《十三五国家战略性新兴产业发展规划》，明确提出到2020年，新能源汽车实现当年产销200万辆以上，累计产销超过500万辆。在国家政策的指引下，中国的新能源汽车市场发展前景可谓非常广阔，这也必将迎来汽车驱动电机发展的春天。

技术支持上：中国在“十五”电动汽车重大专项和清洁汽车科技行动攻关计划的基础上，“十一五”期间，在“863”计划中又启动了“节能与新能源汽车”重大项目，继续支持节能与新能源汽车关键技术研发和产业化。累计投入近20亿元，分别组织实施了“电动汽车重大科技专项”和“节能与新能源汽车重大项目”，确立了“三纵三横”的研发布局，纯电动汽车作为“三纵”之一，符合现代环保节能要求，其核心技术研究将是此次科研项目的重点方向。

五、发展阻碍

虽说在新能源汽车的高速发展形势下，驱动电机的市场也逐步扩大，但其发展依然存在一定的不利条件。

1、驱动电机使用寿命短，技术瓶颈亟待攻克。

2、城市交通混乱、堵塞、停车位紧缺等客观因素，不利汽车销售。

3、充电困难，目前市政规划方面，尚未有配套完善的充电设施。

中国新能源汽车驱动电机技术基本处于国际先进水平，其研究与发展可促进中国节能环保事业的发展，是中国汽车行业未来发展的方向。中国政府应通过加强消费引导和政策、经济支持的方式，扶持该行业的发展，致力汽车环保节能。

参考文献

[1]徐磊.市场潜力无穷新能源汽车电机电控配套信息解读[DB/OL]，盖世汽车网，2017.11

[2]雷洪钧.2018年电机驱动与电力关键技术发展趋势分析[DB/OL]，电动汽车资源网，2017.11

[3]章涟漪.前十电机供应商占据超75%市场份额，新能源乘用车企都用谁家电机[DB/OL]，第一电动网，2018.2

[4]魏小陆.新能源汽车驱动电机深度分析[DB/OL]，新能源汽车网，2016.8.16