新能源汽车电机驱动系统关键技术展望获奖科研报告

新能源汽车电机驱动系统关键技术展望获奖科研报告关键词：新能源汽车;电机驱动系统;永磁同步电机

1、前言

随着人们生活水平的提高，汽車逐渐走进千家万户，但是环境污染问题也随之加重。发展的问题只能靠发展来解决。汽车尾气是影响空气质量的重要因素，为了缓解能源紧缺，减少环境污染，新能源汽车应运而生。但是新能源汽车发展受到技术的掣肘，新能源汽车电机驱动系统控制技术作为新能源机车发展的关键技术，尚未成熟，仍需继续探索和优化。

2、新能源汽车技术的发展前景

2.1新能源汽车质量发展

未来，新能源汽车技术必然会向环保方向逐渐演变和深化，于是减少能耗就要求减少小汽车本身的质量。有研究数据显示，内燃机汽车减少10%的汽车质量就能减少燃油消耗量的7%，这也决定了新能源汽车将向轻量化发展，以提高新能源汽车续航能力与动力性。新能源汽车轻量化发展指的是汽车的车身设计，此外还有电池、传动设备等，今后的汽车制造还需使用更多新型的轻质材料，如铝合金、高性能钢、其他复合材料，而相关企业也要从新能源汽车结构上进行改进，确保轻量化的基础上保障汽车结构的完整和性能强度提升，进而提高新能源汽车生产率，使其受到更多消费者的青睐。

2.2新能源汽车电池发展

电池是新能源汽车的核心，其产生的动力均依靠电池，对电池的制造要注重工艺与成本的结合。实际上，不少电池制造企业在工艺与成本的新能源电池提供上存在较大的差异，且面临的市场竞争非常大。比如锂电池体积小、污染小、使用寿命更长、安全性更高，因此具备更多的应用优势。而在相关报告中指出动力锂电池市场规模在一年后将超过200亿美元，其年增长用量也高达50%。除此以外，超级电容也是一种较为特殊的电极结构，它能使电极表面积以指数形式增加，大幅度提高超级电容的电容量。

3、新能源汽车电机驱动系统的控制

3.1电机选择原则

高性价比的电机机型必须要同时满足研发人员的多项要求，这样才能适用和可靠。（1）电机机型必须要自重小、体积小、动力充足。这样才能更好的满足电动汽车用户的视觉体验和驾驶体验。（2）电动机的功率大、转速高、动力足。只有动力充足，才能够保证电动汽车能够适合各种路况的行驶，多个生活场景自由切换的驾驶需求。（3）电动机的磁辐射要符合环保要求，也就是说，在电动机的机型选择上，要更倾向于选择磁辐射低的机型。（4）必须要降低成本，选择质优价廉的电动机产品。电动机是电动汽车的发动机，是电动汽车上最重要的部件，节约了电动机的成本，才能够使电动汽车的总体成本降低，更利于推广。

3.2电机驱动控制器

电磁驱动器是实现新能源汽车电机驱动系统控制的核心部分。目前电机的驱动控制器都是通过永磁同步电动机的转速调节来实现的。将永磁同步电动机中通入正弦电流，相互之间保持120度夹角的定子三相绕组将会在气隙中形成不断旋转的磁场;转子是稀土永磁体，能够形成固定在转子位置的正弦磁场，同步旋转轴系与转子旋转轴系重合，由定子磁场带动转子磁场旋转，样便能够实现解耦控制。

4、驱动控制器关键技术

电机驱动控制器作为新能源汽车中连接电池与电机的电能转换单元，是电机驱动及控制系统的核心。其中高性能功率半导体器件、智能门极驱动技术以及器件级集成设计方法的应用，将有助于实现高功率密度、低损耗、高效率电机控制器设计;同时，高性能、高可靠电机控制器产品，还要求具有高标准电磁兼容性（EMC）、功能安全和可靠性设计。

4.1功率半导体器件技术

电机控制器的发展以功率半导体器件为主线，正从硅基绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、传统单面冷却封装技术，向宽禁带半导体（如SiC、GaN等）、定制化模块封装、双面冷却集成等方向发展。同时，得益于成熟的技术迭代，以及相比于宽禁带半导体器件更低的成本，硅基IGBT仍然是当前与未来较长时间内电机控制器产品的主要选择。

4.2智能门极驱动技术

门极驱动技术是电机控制器中高压功率半导体器件和低压控制电路的纽带，是驱动功率半导体器件的关键。IGBT门极驱动除具有基本的隔离、驱动和保护功能外，还需结合IGBT自身特性，精确地控制开通和关断过程，使IGBT在损耗和电磁干扰（EMI）之间取得最佳的折衷。

5、驱动控制器关键技术的展望

新能源成型较之于传统能源驱动的车型，更符合时代发展要求。新能源汽车推广的环保理念，在市场上更具竞争力。电机驱动技术最为电动汽车的核心技术，应当加大力度研发和实验，更好的满足用户的多种需求，例如：小型化需求、高动能需求、价格适中的需求等。另外，EMC与可靠性设计也是实现新能源汽车电机控制器产业化的关键技术。EMC与可靠性设计是评价电力电子产品的关键指标。进行更有效的EMC设计是业内一直在追寻的目标。其中，基于有限元分析的方法建立“元件–部件–控制器”的EMC高频仿真模型，研究失效机理，并结合试验验证，最终实现电磁兼容的正向设计，将逐渐成为主流的技术路线。

6、结语

随着“一带一路”建设的不断推进，在全面落实可持续发展理念的前提下，国家政府大力支持新能源汽车发展，新能源汽车成为机动车交易市场的主流趋势，并凭借其经济性、节能性与环保性特征受到公众的推崇