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车用电机驱动系统技术和产业蓄势待发

汽车要求电机驱动系统有更高的性能，更高的体积重量比密度，更高的耐受环境温度范围，并且能经受高强度的振动以及更低成本等。为满足以上严格甚至苛刻的要求，车用电机驱动系统技术的发展趋势基本可以归纳为永磁化、数字化和集成化。 电动汽车用电机驱动系统不同于普通的风机、水泵等工业应用。受到车辆空间限制和使用环境的约束，汽车要求电机驱动系统有更高的性能，体积重量比密度更高，耐受环境温度范围更高(冷却液入口温度105℃)，能经受高强度的振动以及成本更低等。为满足以上严格甚至苛刻的要求，车用电机驱动系统技术的发展趋势基本可以归纳为永磁化、数字化和集成化。

永磁化提供高效率

永磁电机具有效率高、比功率大、功率因数高、可靠性高和便于维护等优点，采用矢量控制的变频调速系统，可使永磁电动机具有宽广的调速范围，因此，以丰田汽车和本田汽车为代表的国际化制造商以及国内一汽、东风、长安、奇瑞等厂商均在其电动汽车中采用了永磁电机方案，推动了车用电机向永磁化方向发展。

永磁电机的主要材料、部件是钕铁硼磁钢、电工钢和高速轴承。进入21世纪以来，我国磁性材料产业年增长率超过20%。据初步统计，2004年烧结钕铁硼永磁达到27510吨(占全球总量的81%)，黏结钕铁硼永磁达到1350吨(占全球总量的35%)。作为制造电机铁芯的材料，电工钢带是使用最普遍的重要磁性材料，是车用电机高效、高功率密度的保障，其成本占到了电机本体成本的20%左右。据报道日本住友电工生产的0.27mm厚电工钢带已用在混合动力驱动电机上，我国宝钢集团在“863”课题支持下，从2008年起开展了电动汽车驱动电机用电工钢带研发，我国车用驱动电机系统可望在近期采用国产的高效电工钢带。另外，要保证电动汽车历经20余万公里、经受严寒酷暑仍然可以运行，车用电机高速轴承仍需要投入开发，目前我国所研制的车用驱动系统大多采用进口的高速轴承。

逆变器数字化是趋势

在电动汽车中，由燃料电池或蓄电池提供的直流电能，通过一个或多个逆变器将其转换成交流电能驱动永磁电机运动，其中车用电机驱动控制器由逆变器和电机的控制电路构成。到目前为止，由于电动汽车的直流电压大多低于600V，逆变器都采用三相两电平结构和1200V以下的IGBT模块，其中逆变器的核心器件IGBT和电容的成本占到了电机驱动控制器成本的50%以上。在混合动力汽车应用中，为了简化冷却系统、降低整车成本，对车用电机驱动系统提出了冷却液入口温度大于105℃的要求，这个要求除提高了电机绝缘等级和钕铁硼磁钢的等级外，市场上广泛使用的150℃结温IGBT不能满足要求，需要使用175℃结温IGBT，并仔细设计高换热效率的散热器系统。

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