电动汽车电驱动系统技术发展与产业应用
2015年3月18-19日，由盐城市人民政府、中国汽车技术研究中心、《节能与新能源汽车年鉴》编制办公室主办的“2015年中国新能源汽车推广应用高峰论坛”在江苏盐城举办，上海电驱动有限公司总经理贡俊在论坛上做了题为《电动汽车电驱动系统技术发展与产业应用》的报告，以下是根据发言整理。
我从两方面总结，一个是车用驱动电机系统技术现状与趋势，一个是面临的挑战、趋势和建议。
目前我国驱动电机技术正在强化。我们国家是电机产业的大国，特别是珠三角，长三角，集中了我国主要电机的生产厂家，超过全国总数量的一半多。对应用在电动汽车上来说，驱动电机有较多的边界条件。根据应用环境，因为汽车是移动的空间，消费水平和能源需要比较高。特别是轿车布置也很重要，由于布置空间的限制，对驱动电机的要求较高。首先是轻量化，然后由于电池能量的限制，驱动电机的效率要比较高。
对动力电机来说，在家用、工用上比较多，然后我们是日用品，其次是军品，军品对电机的要求很高。其实，汽车用驱动电机上一些条件比军品还要高。比如汽车在东北，冬季的气温是零下40℃左右，如果电机装在发动机旁边，发动机起动的话，电机温度的变化非常大，电机受温度的冲击非常大。再比如，如果进行洗车的话，为防止电机进水，电机至少是IP7的防护等级，才能满足汽车的需求。在工业应用中，大部分工业电机不需要这样的防护等级。所以，对驱动电机的环境适应性是较高的。
其次，由于我国汽车产业的现状，成本要求较高。由于汽车是一个消费品，消费者比较重视汽车的成本。一般像工业用电机可以说千分之一的废品率是可以接受的，而汽车对驱动电机的合格率要求更高，对整个工业管理基础和体系要求更强。
从整个技术发展规划来看，有几个方向和趋势：一个是集成化，电机方面，将电机与发动机进行集成、将电机与变速箱集成；从控制器角度看，电机中的逆变器，功率器件、驱动、控制、传感器、电源等进行集成。有些甚至把整个控制器、DC/DC集成到一起的一体化。集成化是很重要的方向之一。
第二个是永磁化。由于我国资源的问题，稀土资源价格的波动，对国内外市场影响较大。由于我国稀土资源丰富，实际对于新技术来说，永磁电机功率密度和转矩密度高、具有效率高、功率因数高、可靠性高和便于维护的优点。采用矢量控制的驱动控制系统，能够实现宽广的调速范围。因此，永磁化是车用电机的技术发展趋势之一。
第三个是数字化。从半导体芯片，到现在的大数据的应用。都为电机发展提供了更加坚强的技术支撑。从我们电机角度来说特别是乘用车这块，基本上采用的是永磁电机。其高效率和高转速，基本能实现乘用车的要求。一般来说汽车企业要求电机要做的比较小，那么限制电机体积的是材料技术的问题。其中，核心的还是关键器件，如IGBT、膜电容等。如前面所讲，控制器的集成度越来越高，除了比较流行的DC/DC，DC/AC在一起以外，还增加一些其它辅助功能模块在里面。最关键的一个器件是IGBT，从第一滴的单线键合、单面冷却，第二代的平面封装、集成冷却和现在第三代的集成型双面冷却。目前，我国实现样品的制造没有问题，但是我国汽车产业用的大部分IGBT还是来自于几个跨国公司。随着整车技术需求的提高，对IGBT的要求也逐渐提高，SiC器件开始得到人们的重视。现在主要的一些厂商，特别是做逆变器的厂商一开始做样品。开发这个国外有一些厂商国内有一部分厂商开始踏足这个产业，工信部今年有一个IGBT的重大专项，其中把SiC作为为重大专项中很重要的内容之一。
从电机和变速箱的角度来看，主要是应对插电式混合动力和混合动力汽车的技术需求。从全球的技术路线来看，最早是Prius，采用行星排技术。现在欧洲车企基于成熟的DCT和AT产品方案，进行了混合动力化开发，技术成熟度高。日本车企突破传统变速器设计理念，基于构型开发了更具竞争力的变速器产品。除了电机和变速箱集成化以外，还需要一个增程系统进行集成化。在这方面，我国已有样机，但是实现真正的产业化还有一段距离，主要因为国内发动机厂商没有专门针对性的去做。发动机作为动力源有很高的要求，把发动机和电机充分一体化，可能还是需要解决很多问题，如电机和发动机的冷却，润滑等。所以我国还是需要做更多技术研究，来支持十三五的发展。
从国内的商用车来说，以燃油动力为代表的一个方向，将混合动力技术在这里作为应用，个人感觉，因为其规模不大，整个动力总车的性价比还应该进一步提高。另外在轮毂、轮边电机领域来看，目前还是在研发，样品试制阶段，做技术前沿的部署。
从国内目前电机产业现状来看，在乘用车和商用车领域，厂商越来越集中，供应商体系的发展出现更多的系列化产品。遍布轿车、客车等领域。从国外来看，有些典型的产品，以Prius为代表的实现产业化规模的发展。另外，博世和大陆的系统应用较多。
从电机技术性能上看，目前我国电机与国外电机基本上处于一个水平。以长安逸动的一款车与日产LEAF车用电机的对比来看，水平相当。而且，我国电机的功率密度和峰值功率可以做的更高，而重量还会轻一点。
从控制器性能来看，我国与国外差距比较大。目前，国内大部分逆变器的研制厂商，将现成的 模块拿出来重新组装。单从电力电子集成控制器功率密度和体积密度比较，仍存在50%-60%的差距，在芯片设计、热设计、产品化设计方面差距更大。控制器也是是我们电机领域的一个重心之一。
从产业化来说，我们国内有一些典型的联盟产生。如中国汽车工程学会下的电动汽车联盟等。建立产业技术创新联盟，技术链串联，产品链并联，形成各单位之间的利益互动机制，发挥整体优势，形成具有中国特色又有国际竞争力的产品。
从标准化来说，我国标准体系的建设应该是全球比较全面的。目前，在全国汽车标准化委员会牵头下，在做一些行业其它的标准。涉及增程器、汽车整车、驱动电机、动力电池以及充换电等方面。
接下来，从我们面临的挑战、趋势和建议方面进行下探讨。我们把国内的某一个产品，或者是某一家产品与全球最高水平产品在技术发展与产业应用进行对标发现，看到每个地方都有差距。实际上，如果针对国外某一个特定产品来看，可能差不太多，但是总的来看，差距较大。从电机来看，差距最大的是批量生产。去年我国生产新能源汽车八万多台。只有一两个城市推广应用新能源汽车超过一万台，大部分城市推广应用较少。在众多品牌新能源汽车中，我国推广应用只有七万多太，而国外是一百万台左右，所以，电机产品的规模化生产差距还是比较大。但是我们做过测算，如果单个电机品种做到年产五万台左右，他的规模化是可以形成的，所以在电机的规模化方面还存在一些差距。
控制器方面也是，一方面最担心或最需要考虑的是器件、功率器件。这块一方面我们通过全球跨国大公司做技术合作，不管是IGBT，还是SiC，我们国内已有公司和国外公司进行相关合作，一些整车厂已开始前瞻性的投入。另外还有接插件、轴承等都是需要关注的零部件。
从我们电机驱动系统来看，整个行业需要尽快形成一个能共同接受的行业平台体系的标准。由于目前车企较多，对驱动电机要求比较多，但是也可能不全面。此外，单位规模比较小，存在一些差异。从整车及零部件的应用需求、研发等多角度，通过共同研讨，形成行业统一认可的电机驱动系统的指标体系及其评价办法。
我们从电机本身的系统指标来说，主要是工艺指标评价，一个工艺指标具有很多的边界条件去限制，追求单一高指标，会带来很多挑战。比如同样的功率条件下，100吨电机和1000吨电机体积差非常的多；再比如电压，同样的电机，在300V和500V下，功率也会差距比较大。所以，功率指标存在边界条件，需要接近。转矩脉动主要是实现驱动电机品质问题，驱动电机的噪音振动比发动机好很多，因为发动机的振动源和电机的振动源不同。
从产业整个竞争力来说，因为我们规模化存在差距，所以我们的工艺体系的建设投入的还不够。一方面是国内仪器还是以进口的为主，专用加工设备和测试设备需要研发，生产线建设与质量管理系统需要完善。
从整个行业来说，我们也是说有一些共性的技术平台，一些公共的产业模块，尽可能实现标准化。虽然我国对驱动电机指标设定的比较高，但是电机内部的一些部分，也需要实现标准化。能够做到标准化去。
从技术链来说，国内的同行也摒弃各自为战，相互挤压的做法，要一致应对来自跨国公司的挑战。积极布局并结合国家重大专项，集中力量，进行攻关研究。
电机产业化与现代电机“智造”和产业链息息相关，由于汽车产业他和其他产业不一样，不能单单做研发，还要做出产业，并将产业做起来。在做产品开发的时候考虑的很重要的一点，就是将大规模制造成本降低。那么，驱动电机在我们国家是相对比较全方面的产业，现在是技术或者是技术材料，汽车产业发展，还有不断的出现的内容，我们在汽车电机这一块要充分结合汽车应用的需求，把电机、控制器充分的结合起来，这是电机企业或是行业关注的一个重心。随着技术的推进，新器件、新材料的出现及逐步结合，产业同步开发才能做出高性价比、高水准的产品。
我们希望通过各方面的努力能够在我们国家的基础战略的一个领域，能够有所作为，希望在电机领域能形成二到三家有全面竞争力这样一个企业，通过整车企业的带动和上下游的支持，能够把这个驱动电机产业做成我们自己的支撑产业，谢谢大家。
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