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目前,新能源汽车所使用的电机以交流感应电机和永磁同步电机为主。其中,日韩车系目前多采用永磁电机,转速区间和效率相对都较高,但是需要使用昂贵的系统永磁材料钕铁硼;欧美车系则多采用交流感应电机,主要原因是对于稀土资源匮乏,以及降低电机成本考虑,其劣势则主要是转速区间小,效率低,需要性能更高的调速器以匹配性能。特斯拉公司在其本代车型ModelS和ModelX上均采用的是自行设计的交流感应电机。
国外新能源汽车适配电机类型
我国稀土资源丰富,因此电动乘用车多采用功率性能高、体积较小的永磁同步电机。根据中国汽车工业协会统计数据,2016年上半年,我国纯电动汽车产销量分别达到13.4万辆、12.6万辆,同比分别增长160.8%、161.6%。上半年生产纯电动乘用车约70000辆,其中永磁同步电机的装机占比约为65.7%,比15年同期增长21.25个百分点,比15年全年增长了19.99个百分点。
同期,国产新能源乘用车用交流异步电机的市场分额在逐渐减小,从2015年上半年的35.1%下滑至2016年上半年年的32.9%;而混合励磁同步电机的占比则从0.03%上升至1.10%,尽管绝对占比仍相对较小,但装机率有望保持小幅稳定的增长态势,未来有可能在纯电动乘用车领域率先获得突破性进展。
2015-2016年国产纯电动乘用车电机装机量变动情况
电控系统集成化是未来发展趋势
电机控制器在传统汽车的车载电机中已有应用,通过功率半导体、微处理器等电力电子器件,采用中低压变频等方式实现对车用空调压缩机、转向助力泵电机等进行调控的功能。电动汽车电机控制器作为控制电动汽车驱动电机的设备,通过接收整车控制器和控制机构(制动踏板、油门踏板、换挡机构)传送的控制信息,对驱动电机转速、转矩和转向进行控制,并可同时对动力电池的输出进行相应控制。
目前,部分“多合一”的电控产品已经在电动汽车中投入应用,同时集成了传统汽车分立的空调压缩机、转向助力泵电机、气泵电机控制器,以及混合动力车型中采用的BSG/ISG电机等。随着微芯片在整车及总成控制中的应用逐步广泛,多合一电控产品的成本有望进一步下降,单一控制器将逐步被集成化“车辆中央控制器”所取代。
电控系统在新能源汽车中处于核心地位
电控系统的设计和标定与电机系统相关程度较高,根据匹配电机的不同,电控系统需要开发不同技术平台。早期的直流电机一般采用脉宽调制(PWM)斩波控制的方式进行控制,控制手段相对单一,应用也有局限性。随着感应电机和永磁电机的大量使用,电控系统的复杂程度迅速上升,矢量控制技术和直接转矩控制技术成为电控产品的技术主流,电动乘用车的普及对于电机和电控系统的集成程度要求也越来越高。可以预见的是,未来电机与电控企业的业务交叉程度将逐步提高,可提供电机电控一体化动力总成产品的企业将有助
于整车企业进一步降低车重和成本,将具有更大的竞争力。
不同类型电机采用的电控方式
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