产品介绍

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　　永磁同步电机高效化技术：从额定指标来讲，无论是电机和电控效率已经非常高了，最高效率点能达到94%- 97%。但额定高效只能反应部分性能，在峰值功率和高速工况下，电机的效率仍然有很高提升空间，需通过不 同的技术手段来提高驱动电机的效率。

　　• 从电机高效率运行、调速范围、功率密度、 控制性能及成本等特点综合考虑，永磁电机产品拥有更强的竞争力，是目前新能源 汽车电机主流方案。

　　• 异步电机的优点是成本低、工艺简单，且能忍受大幅度工作温度变化， 但缺点是异步电机的重量和体积偏大，续航里程较短，主要用于空间 要求较低、且速度性能要求不高的 电动客车、物流车、商用车等车型中；

　　• 开关磁阻电机作为一种新型电机， 结构最为简单，同时适用于恶劣环境，但其控制系统设计最为复杂， 且在实际运转过程中，电机本身发出较大噪音以及震动，在负载运行下尤为明显；

　　• 永磁电动机具有较高的功率及质量比，体积更小，质量更轻，比其他类型电动机的输出转矩更大，电动机的极限转速和制动性能突出，且震动小，其缺点为高速运行时控制复杂，高温时存在永磁体退磁问题。

　　• 为改善NVH性能，电动汽车驱动电机一般选择极数多、转速高的设计；由于转速越高导致铁耗越高，普通硅钢 片在高频区损耗控制相对较弱，可以通过降低硅钢片厚度来降低损耗。

　　• 铁耗中的磁滞损耗大约和频率的平方成正比，在高频时，磁滞回路曲线更胖，构成的磁滞环路面 积更大;

　　• 30kw的电机，在800HZ激励下，0.2mm的硅钢片实际铁损较0.35mm的铁损降低20%，单铁芯成本增加 22%。如果采用非晶材料铁耗降幅达到40%，但铁芯的成本增加了8倍。从性价比而言选择0.2mm的硅钢片更加合适。

　　• 采用高效硅钢片能够降低铁损，但还需针对电机低速大转矩时的铜耗作出优化，方法之一为采用发卡电机；

　　• 发卡电机学名Hairpin电机，是扁线电机一种，其绕组端部和发卡相似。发卡电机铜耗较小、效率较高，目前丰田和电装等都有采用发卡电机方案。

　　• 定子制造过程中，先把绕组做成像发卡一样的形状再穿进定子槽内，再在另外一端按设计把发卡的端部焊接起来

　　• 发卡电机由于线圈排列整齐、线条平整，槽满率远高于散嵌绕组， 其净铜槽满率可达70%，超过普通绕组25%

　　• 绕组表面积大、散热面积大；绕组匝与匝之间接触面积大，热传导更好；绕组每匝之间空隙小、热传导更好

　　• 降低电机端部空间用铜量，其绕组端部用铜量能较传统散嵌绕组降低 15%-20%，因此能够降低铜耗。特别是在电机呈现扁平形状时，优势更加明显

　　• 轮毂电机驱动系统可以灵活地布置于各类电动车辆的车轮中，直接驱动轮毂旋转。与内燃机、单电机等传统集 中驱动方式相比,其在动力配置、传动结构、操控性能、能源利用等方面的技术优势和特点极为明显。

　　• 通过将驱动电机设计安装在车轮内部，实现动力、传动、制动系统的 高度集成，输出转矩直接传输到车轮；

　　• 轮毂电机主要分为外转子和内转子电机两种，差异性主要体现在有无减速结构。内转子轮毂电机和轮边电机在 传动结构上趋同，主要区别在于内转子电机与轮毂集成，而轮边电机则放置于轮边。

　　• 总体而言，轮毂电机应用具备高度集成化、灵活性驱动、符合智能化汽车发展和平台通用化应用优势。

　　• 大规模商业化应用存在的难题：结合目前的发展来看，可靠性与一致性调校、簧载质量控制、散热、整车匹配 改造技术及成本高等是轮毂电机发大规模商业化发展面临的难题。

　　1.面临可靠性和一致性问题：高度集成与电机转速、扭矩独立控制，车辆需 长期在复杂工作环境下运行，轮毂电机贴近地面，对可靠性和一致性调校 要求更加苛刻；

　　2.簧载质量减少的挑战：集成化造成了簧载质量的减少、非簧载质量的增加， 导致隔离震动性能下降，影响车辆行驶下的平稳性与安全性，对簧下质量 轻量化提出更高要；

　　3.散热冷却问题有待考验：当车辆行驶在大负荷低速爬长坡工况下，刹车过 程产生大量热量，如果处理不当会造成电机烧毁；

　　4.整车匹配改造技术不成熟：安装轮毂电机对传统汽车底盘结构变化要求高， 甚至需重新设计底盘系统模块；

　　5.成本较高：轮毂电机小批量生产成本大概是传统驱动的150%；若达到生 产规模化，轮毂电机成本大约是传统驱动的120%。

　　• 电机是驱动系统里最核心的器件，也是技术难度最高的部件，其不单涉及到电力电子的硬件，还涉及到 电机控制的算法及功能安全软件，以及机械机构和热仿真等。通过电机可控制驱动电机的转速、扭矩和功率，控制车辆的速度、加速性等性能指标。

　　先进工艺与封装技术：离子注入、精细光刻等先进制造工艺被应 用到IGBT制造上，围绕着芯片焊接可靠性、芯片与功率端子互联技术及降低热阻等方面的封装技术也不断涌现。

　　• 碳化硅（SiC）因为禁带宽、导热和绝缘能力强，非常适合作为功率半导体的材料，它比硅（Si）基器件更容 易实现低损耗、高开关频率、高结温，且温度升高对于开关损耗变化很小，良好的输出特性更适合于牵引工况。

　　使用SiC器件后，逆变器的转换效率可以得到明显提升，从而对于相 同的电池包，使用SiC器件可以有效提高整车的行驶里程

　　由于SiC器件具有损耗低特点，与Si器件相比，SiC器件只需要更小芯 片面积就可以实现相同的输出功率。与此同时，SiC器件可以工作在 高频，有利于减小功率器件周边无源器件的体积。

　　① 由于目前SiC芯片的工艺不如Si成熟，主要为4英寸晶圆，材料的利用率不高，而Si芯片的晶圆已经发展到8寸甚至12寸

　　• 与Si芯片相比，SiC芯片耐温更高，其工作温度甚至可以超过200度， 但是目前SiC模块所使用的封状技术还是沿用Si模块的设计，其可靠性 和寿命均无法满足200度的工作要求。SiC芯片应用条件受到限制

　　• 与Si芯片相比，SiC芯片短路耐受能力大大降低。为防止SiC器件在 运用过程中发生短路失效，需要驱动电路具备更低响应时间

　　• 由于单个SiC芯片的面积较小，为了实现大功率输出，需要并联使用 更多的芯片数目，故需要更加复杂的散热设计

　　尽管成本较高是其面临的主要阻碍，但随着材料价格的下降和生产工艺的提高，SiC器件将在高效运行、零部 件节约与芯片等维度降低电控产品成本。

　　• 无源器件需求减少：SiC提高开关频率和母线电压，新型拓 扑结构降低系统对电容、电感等无源器件的需求