中国科学院电子所研究部主任温旭辉：新能源汽车电机驱动技术发展

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新能源汽车电机驱动技术发展
温旭辉 - 中国科学院电子所研究部主任、教授
我的报告主要分两个方面：第一，电机驱动技术的进展和国内外的对比。第二，谈一谈我的看法，就是综述和展望。
一、国内外主要技术进展概况及对比
电机驱动分为驱动电机、控制器，还有把减速箱和变速箱放在一起的动力总成，在驱动电机方面全世界的趋势都一样，高速、高密度、低成本，根据应用来说深入到低震动噪音等等，这是一个国际上标准，国内也是一样。大家都在尝试，电机方面在材料没有新的突破之前，主要是怎样实现刚才几条要求的重点手段其实在做工艺和自动化的生产，这是主要的手段。
在技术研究方面，国外和中国不太一样，还是研究非永磁电机看看有没有可能和钕铁硼电机相比，这一点和中国是不同的，但是相同的在高效散热的方法和工艺上在做工作。国内的情况大家也可以看到，如果要说一点，多条自动化的生产线或者建成或者是在建的情况，准备量产。
（PPT 图示）我列了一些技术进展，国际上驱动电机方面在走高密度、高转速，工艺密度在不断提升，国内基本上是同步的，华域汽车、精进电动在国内较早的开展了导线绕组工艺。国外不管是日本还是美国都在研究混合磁体看部分替代钕铁硼材料有没有可能，性能上来讲还是要差。国内在做的，随着电机驱动系统的进一步深入，国内的研究在深入，一方面 NVH 在做很多的科研型的工作，上海大学黄老师他们做了非常深入的工作，就是磁钢加工过程中冲压、热套过程中到底怎样影响导磁的性能。从电机主要技术水平来看，我们是和国际上是并跑的水平。高密度、高集成度、高效率是特征。碳化硅器件全产业链在做，我们有第一阶段的结果，给我们感觉有很广阔的想象力。
（PPT 图示）这就是高功率密度的控制器，芯片双面焊接、双面冷却的下面这个角，双面焊接、双面冷却模块，功率密度在每升 20 左右，电压也呈提升的趋势。中车从 2008 年有从芯片到模块、到系统，基于垂直产业链做出高功率密度控制器大于等于每升 20 千瓦。在电机控制器的功率密度上追赶很迅速，我列了一部分能够搜集到的，总体来说看这些主要的指标，实际上我们已经不落后了。
在碳化硅的芯片方面，应该来讲这几年进展的非常快，现在几乎所有的能够数得上来做工艺芯片的公司都有碳化硅的芯片，比较有代表性的是美国科锐公司，因为从晶圆开始一直做到了模块，也做一些应用和一些应用示范。英飞凌芯片主要的特点是阈值电压比较高，驱动的安全性好一些，而且更加是利用 IGBT 的驱动芯片。未来平面型封装的模块，肯定是一个趋势，更加适合碳化硅的特性。
在国内，我们相对还是慢一些，主要还是在模式和结构上，相对复杂一些，大的工序 150 道，并且非常精细，目前主要 30 安培平面的芯片开始有一些样片。在这样一个情况下，我们电工所做了一个控制器，（PPT 图示）这是 iPhone 6 的手机，第一个控制器是 2.29 升，第一次做到每升 37 个千瓦，还没有考核温度，因为我的目标是每升 36 个千瓦 150 度，但是总体来说给我们前面做这些工作感觉到其实碳化硅带来的不仅仅是芯片、模块，相关的无源器件和控制算法等等，都会有非常大的想象空间。要解决的问题很多，从器件层面一直到集成。
（PPT 图示）在电驱动总成方面，三合一是一个非常明显的趋势，轮毂电机的总成大家都还是关注，但是没有大量的应用。48 伏 BSG 技术国外开始小批量的应用，国内上海电驱动投入了很大的力气做这个产品。三合一是一个趋势，还有就是从电机的角度来说，高速是一个趋势，高速减速器、两档变速器等等，这个是我们国家的短板，而且整个传动链可能会发生变化，会出现电驱动桥、博世和吉凯恩都有电驱动桥，大众 MEB 平台为典型应用。德尔福也推出了商用车电驱动桥，电机驱动更多是直接应用。国内一些企业都有三合一的产品，不仅仅是我列的这些，总体来说转速还是比较高的转速，1.8 万 rpm 没有达到，最高的是 13500rpm。
轮毂电机，虽然轮毂电机没有大量应用，但是研发的时候都在进行，转矩密度在不断提升，国内也一直都在做，国家项目也在做，也有一些引进项目在做一些应用，北京市也是持续不断的在做轮毂电机的开发，转矩密度是在不断提升。在功能安全方面，基于英飞凌的芯片平台，汇川技术在国内电机控制器领域通过了功能安全的认证，大家上海店驱动都在启动功能安全设计和认证项目，今年要把这个事儿做完，功能安全方面大家非常重视，也在追赶的过程中。
二、综合综述和展望
驱动电机还是高速、高效、搞、高材料利用率和低成本。手段是从生产工艺、散热和材料等等研究。电机控制器高密度、高效率和功能安全是特色新型器件及集成非常重要，碳化硅的应用让我们打开了一扇门，但是还是需要有很多解决的问题，电驱动一体化总成是乘用车领域的一个明确的产品发展方向，轮毂电机还是行业发展的热点，电驱动产业链在持续发展，还需要进一步发展。总体来讲，还是任重道远，这个产业还是需要进一步壮大。
谢谢大家！
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