大洋电机:新能源汽车驱动电机产业现状与发展趋势

4月16日晚8点30分，“盖世微课堂——新能源汽车驱动电机产业现状与发展趋势”正式开讲！盖世汽车特邀行业资深专家大洋电机新动力科技有限公司软件研究所所长邴黎明 开堂授课并解答微友疑问，同时，来自上汽、广汽、北汽、比亚迪、一汽大众、吉利、长城等整车厂；博世、大陆、德尔福、麦格纳、法雷奥、联合汽车电子等零部件企业以及万向、上海电驱动等相关行业的共347位人士在群内展开热烈讨论。以下是课堂焦点内容速记汇总，与业内共飨！

近年来国内外电动汽车技术发展非常快，而且国家对于新能源车的政策支持非常多，所以整个行业是朝阳产业，前景被大家看好。目前国际上的众多车企都推出纯电动汽车、以及传统车型的混动版，这样来看，各个车厂对于新能源汽车也是非常看好。

新能源汽车驱动电机作为新能源汽车上的三大件，无论从技术还是从生产上面，都有很多是需要各位同人亟待解决的问题。

今晚主要和大家交流三个方面的问题，分别是：新能源汽车驱动电机的特点，新能源汽车驱动电机的现状，新能源汽车驱动电机的发展趋势。

一、 新能源汽车驱动电机特点

首先我们先来看下新能源汽车驱动电机的特点。第一个特点就是整车布置空间有限，尤其是乘用车。所以对于电机系统（电机和控制器）的大小尺寸有非常严格的要求——结构紧凑，尺寸小。如果要达到上述目的，必须提高电机系统的功率密度和转矩密度，所以，结构紧凑、尺寸小、功率密度高、转矩密度高是新能源汽车电机的第一个特点。

第二个特点是，整车运行环境恶劣，比如发动机舱的温度、整车的振动、电池电压剧烈的波动，这些都是新能源汽车电机面临的恶劣环境。作为整车，必须考虑到人身安全。因此，以上两个特点使得对新能源汽车可靠性提出更高要求。较之传统的工业电机和家用电器的电机，新能源汽车电机的可靠性要求更高。

由于整车上电池容量有限，又要尽可能提高续航里程，这就要求整车的电机系统效率要高，高效区必须广，这样才能提高整车的续航里程。电机系统的重量必须轻，这也是提高整车续航的一个方法。因此，新能源汽车电机的第三个特点就是，效率高、高效区广、重量轻。

无论是传统车还是新能源车，消费者追求的指标就是舒适性。因此第四个特点就是低噪音和低振动，噪音、振动对于整车的NVH有巨大影响，因此在噪音和振动方面是新能源车电机的重要指标之一。

 PPT上面显示的是新能源车驱动电机的性能要求，在低速时，需要低速大扭矩输出；在高速时需要保持恒功率。低速大扭矩可以满足整车的启动，例如坡起、加速和复合爬坡。高速恒功率需要能够满足整车的最高车速要求，以及在高速时的超车。所以，归纳总结新能源车驱动电机的几个特点就是，结构紧凑、尺寸小、功率密度、转矩密度高；可靠性高；效率高、高效区广、重量轻；低噪音、低振动。

二、新能源汽车驱动电机现状

今晚第二个议题是新能源车驱动电机现状。目前新能源汽车驱动电机主要有3类，永磁同步电机、异步电机、开关磁阻电机。这是目前应用最广的三类。下面介绍一下它们的优缺点。

永磁同步电机特点：

优点：1、效率高，且高效区宽2、转矩密度高3、电机尺寸小，重量轻4、 调速范围宽

缺点：电机结构复杂，尤其是转子结构。第二个缺点是会饱和非线性，控制复杂。

异步电机特点：

优点：控制技术成熟、电机成本低，结构相对前者更简单。

缺点：高效区窄，最高效率未必比永磁同步电机低，但是高效区没有它那么宽。另外，异步电机的相同的性能参数，异步电机的尺寸较大，重量较重。

开关磁阻电机特点：

优点：电机结构简单可靠、系统成本低

缺点：电机噪音大，而且和同步电机的共同缺点是饱和非线性，控制复杂。第三个缺点是转矩密度不高。

永磁同步电机和异步电机是使用最多的。开关磁阻电机相对使用较少。

三、新能源汽车驱动电机发展趋势

驱动电机作为新能源汽车上的关键零部件，技术还有待提高，产品品质有待升级，行业标准有待完善，整个行业处于产业化起步阶段，在关键技术上与发达国家还有差距。所以，电动汽车行业的健康快速发展还需要政策指导和市场调节。

我们这次总结的这些新能源汽车的发展趋势是我们自己的一些想法，可能和其他同行的想法存在差异，这次我们仅仅是作为交流。

我们认为新能源汽车驱动电机有7个趋势：电机永磁化、控制系统数字化、系统高度集成、可靠性要求不断提升、电磁兼容、电机振动与噪声、系统集成设计仿真。

由于永磁同步电机的优点是效率高，且高效区宽、转矩密度高、电机尺寸小，重量轻、调速范围宽。因此我们认为永磁同步电机是最合适新能源汽车的电机类型。

目前还有一些陆续推出的低成本专用芯片，使得我们的电机驱动的电路会非常小型化、集成化。

 控制系统数字化，不仅包括硬件，也包括软件。从软件来说，主要分为电机控制这块。电机控制算法将来的重点方向是高性能的转矩转速控制，和高性能的在线辨识。

软件的第二个方面就是，针对新能源汽车驱动应用的电机控制策略。包括满足整车各种工况的转速转矩控制：启动发动机、电机驱动、制动能量回收等。第二个就是可靠的故障监控和系统保护。第三个是，自动适应恶劣工况的变化，比如电机、控制器温度的变化、车载电池电压较大的波动。这些都是需要在软件里面考虑好，并且自动地匹配它们。

控制系统数字化软件方面，我们认为还需要完善的控制软件可靠性测试、可靠、科学的软件架构。

系统集成方面，主要有电机与发动机、变速箱的集成，以及电力电子器件的集成。

 电力电子器件集成主要包括ISG控制器 驱动电机控制器 DC-DC的集成。这样做的好处是，通过解决不同工艺电路之间的组合和高压隔离等问题，改进散热设计，能够有效减少电力电子器件的体积及重量。

对于可靠性，我们认为需要从三个方面去考量。第一个是严格的开发流程控制，可以从TS16949标准来规范。第二个是要有高开发标准，目前汽车行业的可靠性标准是ISO26262。第三个方面是需要有严苛的可靠性、耐久性试验，这需要和整车厂合作，提高整车和零部件的可靠性。

电磁兼容是电机系统必须考虑的重要方面，首先，电机的驱动需要有高电压、大电流、快速电力电子器件开关技术，这是对于整车电磁兼容方面的源头。第二，整车的金属车身易传导电磁噪声。第三，整车电子控制单元较多，且距离近。最后，整车影响因素众多，难以模拟。

所以电磁兼容需要经过长时间的反复试验，积累经验，逐步完善滤波与屏蔽设计。另外还需要，从整车集成、零部件多层次多领域分析解决。

关于电机振动与噪声有以下几大影响。电机的振动与噪声对整车NVH造成直接影响；电机系统结构紧凑复杂，增加了电机系统结构固有模态分析的难度；电力电子器件的开关频率对于噪声的影响；最后一点就是电机的转矩波动，径向力对振动会造成一定的影响。

最后，我们认为，要提高电机系统的性能，需要从多个层面，多个领域来优化。这里面，主要包括从前期的设计阶段的电机振动和噪声仿真，系统热能管理及热性能仿真、系统控制策略仿真、电机本体与驱动电路耦合电磁仿真、电机概念设计与结构仿真以及电机结构机械性能分析。通过不断加强前期的系统设计，我们认为，对于后期产品的性能有非常大的帮助。

提问环节：

1. 如何确保电机能满足整车的振动要求？对电机进行振动测试，哪些频率段需要考虑？其原因是什么？

我们认为，电机的结构，电机在车上的安装位置，车上其他零部件的安装，都会对整车的振动产生影响。对于不同的车都需要有单独的分析。这是个非常系统的问题，需要从整车、零部件等多个系统、多个层面来考虑。

2. 大洋电机目前的研发成果？在新能源电机方面的产品开发及批量生产情况如何？大洋电机收购佩特来对新能源汽车电机业务有哪些帮助？

对于电机系统的核心零部件，比如永磁材料、电力电子器件的封装，大洋电机都有完全自主的知识产权。对于电机系统的核心技术，大洋电机也都用于自主知识产权。目前大洋电机在新能源汽车电机方面，无论是技术、产能、市占率，都是在国内处于领先地位。

关于新能源汽车电机批量生产的情况，由于我司是一家上市企业，新能源汽车电机的生产情况在公司发布的公告上都会有详细描述。

我们有三个板块的业务，主要包括传统家电业务，新能源汽车电机业务，还有车用旋转电器业务。大洋电机的产品涵盖乘用车、商用车、工程机械、无轨电车、物流车。收购佩特来属于车用旋转电器业务，对于提升大洋电机的整体业务是非常有帮助的。

3. 电机系统噪声如何解决？新能源电机NVH性能如何控制？

包括电磁场的设计，控制方面的策略，对于NVH都会有帮助。

4. 新能源汽车驱动电机对润滑脂的要求是怎么样的？对电机润滑脂日后的维护保养要求是怎样的？

目前来说，新能源汽车驱动电机对润滑脂要求是：不流失、耐高低温。在南方夏天很长，温度高。北方，冬天的温度比较低。 第三个要求是能够耐振动。

5. 新能源汽车电机用的马达锡钢片现阶段产能如何，技术要求能否介绍一下；新能源汽车电机用马达锡钢片，国内传统电机锡钢片供应商的切入点在哪里？

从电机系统来说，对锡钢片的要求是，导磁率高、渗磁高、损耗低、机械强度好。

6. 开关磁阻电机目前的成熟度？这个技术是不是可以摆脱稀土？功率密度目前是什么水平，振动问题是否已经解决？

开关磁阻电机从电机本身和控制来说非常成熟。但是开关磁阻电机主要依靠磁阻的变化产生力矩，那么磁阻的变化会导致磁场的变化，电机转矩的产生靠磁场和电场的相互作用产生，那么磁场的变化必然导致转矩波动，转矩波动会导致电机的振动以及噪声。所以开关磁阻电机在噪声和振动方面的问题是天生存在的。虽然目前有所改善，不过这方面性能还是不如永磁电机和异步电机。

开关磁阻电机的功率密度比较低，比异步电机还要低。

7. 新能源汽车电机的核心指标要求和关键开发难点是什么？

核心指标主要有以下几方面：效率、功率密度、转矩密度。其中效率包括最高效率以及高效区，可能某一类电机在最高效率很高，但是在整个运行范围内要达到高效区广是有一定难度的。

8. 目前电机电控的整体效率能做到多少？高效区能有多宽？

对于效率来说，因为电机的性能指标不一样，比如说功率，电压等级，还有转速。这些性能指标不同，所能达到的最高效率都是不同的。所以整体效率最终能够做到多少并没有统一答案。高效区方面，我们认为电机整个工作区间的85%以上，都能实现85%的效率。

9. 新能源电机的工作环境和要求有哪些？新能源电机对其中的轴承配件有什么具体要求？

新能源电机的工作环境恶劣，工作环境跨度较大，北方冬天环境温度零下几十度，混合动力车的发动机舱里，电机和发动机安装在一起，工作时发动机舱有上百度，所以跨度大。第二个工作的特点是，整车在不同路况下跑，因此振动很剧烈，电磁电压波动非常大。

轴承的要求是，抗振动，和耐温度冲击。对于不同的车型，要求也不同。

10. 关于所有电动汽车所使用的电机都离不开永久磁铁，磁铁的性能好坏离不开磁铁的主要成分，请问目前主流电机是用四氧化三铁，如铁硼还是其他成分的磁铁？

主流材料还是钕铁硼，当然，全球都在寻找价格更低，产量更大，性能更好的成分来替代现有的稀土。

11. 如何看待特斯拉电机采用交流感应电机而不是永磁同步电机？

从我们从电机行业来看，异步电机和永磁同步电机比较的话，对于相同的技术要求，异步电机的最高效率点可能和永磁同步电机不相上下，但是它的高效区没有永磁同步电机这么宽。而且，特斯拉虽然目前比较火，但是在我们看来，其成功的点更多的是在营销策略上，而不是产品比国内外传统的厂商制造的电动汽车有多大的技术优势。

12. 很多做电机的都比较关心高温退磁。

从我们做永磁同步电机的经验来看，该现象可以通过优化设计来避免的。我们国家的无轨电车上用永磁电机还没发生过退磁现象。目前无轨电车最高的运行时间已经超过50年了。

13. 国内和国外电机的差距在哪？

电机行业目前来说有100多年历史，国内外的设计水平差不了多少，而是差在可靠性。

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（文章来源：盖世汽车网）