新能源动汽车(客车)用驱动电机分析报告书(编辑修改稿)

新能源动汽车(客车)用驱动电机分析报告书(编辑修改稿)内容摘要：

量约 10 万台； 20xx 年比亚迪汽车销量约 17 万台。 20xx 年 8 月— 20xx 年 5 月， F3 连续 10 个月保持全国销量总冠军。 20xx 年，比亚迪汽车销 11 量超过 万台，同比增幅达 162%。 除了传统汽车外，业界期待已久、全球首款不依赖专业充电站的新能源汽车F3DM 双模电动车，于 20xx 年 12 月 15 日正式上市。 这款双模汽车整合汽车制造、电池技术、电机系统、车载电子技术等多项顶尖的高科技技术，是节能、环保、时尚和科技的典范。 20xx 年 10 月 26 日，比亚迪 e6 先行者电动车正式上市。 比亚迪 e6 先行者搭载了比亚迪自主研发的 铁电池 ，该车的最大（额定） 功率 为100 马力左右，峰值扭矩为 ，最高车速可达到 140Km/h 以上。 在不开 空调的情况下，该车综合工况续驶里程最长达 300Km，百公里能耗为 20 度电左右。 三、电动客车用电机情况介绍 电动汽车对电机的基本要求 电动汽车用电机驱动系统除了具有普通电气传动的特性外，还应满足电动汽车特定用途的要求。 既能高速飞驰，又要能频繁启动、制动、上下坡、快速超车、紧急刹车、制动能量回收；既能适应恶劣气候条件，又要能承受道路的颠簸震动，还要保证司乘人员的舒适和安全。 因此，电动汽车对电机驱动系统有以下几点要求： （ 1） 基速以下输出大转矩，以适应车辆的启动、加速、负荷爬坡、频繁启动停止等复杂工况；基速以上为恒功率、高速运行，以适应最高车速、超车等要求； （ 2） 在恒转矩和恒功率区域，有较宽的调速范围和快速的转矩相应； （ 3） 全速响应范围内的效率最优化，以提高车辆的续驶里程； （ 4） 高功率密度和高恒功率比、良好的环境适应性、高可靠性和强鲁棒性； （ 5） 有高效的制动能量回收能力； （ 6） 电机体积小、质量轻、具有抗撞击、抗震动和抗腐蚀能力且价格合理； 与普通工业用驱动电机系统及通用变频器不同，电动汽车用驱动电机系统的特点是：高可靠性、高性能、高效率、低成本、调速范围宽，如表 5 所示。 表 5 工业用与汽车用驱动电机系统的主要差别 12 项目 工业用系统 汽车用系统 封装尺寸 空间不受限制 可用标准封装配套的各种应用 布置空间有限； 必须根据具体产品进行特殊的针对性设计 工作环境 环境温度适中（ 20℃ +40℃） 环境温度变化大（ 40℃ +105℃） 可靠性要求 较高以保证生产效率 很高以保障乘车者安全 冷却方式 通常为风冷（体积大） 通常为水冷（体积小） 控制性能 多为变频调速控制 需要精确的力矩控制，动态性能较好 功率密度 较低（ ） 较高（ ） 性价比 一般 极高 电动汽车用电动机种类及比较 驱动电机是将电动汽车中的电能转换成机械能的动力部件。 目前，正在应用或开发的电动汽车驱动电机主要有直流电机、交流感应电机、永磁同步电机、开关磁阻电机四类，分别介绍如下： 直流电动机 直流电机的制造技术较为成熟、调速性能好（平滑和准确）、结构简单，电磁转矩控制特性优良，但是由于直流电机笨重、可维护性差、机械接触的电刷换向器具有噪声、火花和无线电干扰、寿命短等缺点，逐步被其他类型的电动机所取代。 交流感应电机 交流感应电机具有结构简单可靠、免维护、体积小、重量轻、成本低、调速范围宽、对环境的适应性好等许多优点。 交流感应电机的主要缺点是效率偏低，比交流永磁电机效率低约 4%，且控制复杂。 交流永磁同步电机 交流永磁电机具有效率高（ 95%）、功率密度大、可靠性高等优点，发展前景十分广阔，已在国内 外多种电动车辆中获得应用。 其缺点是成本较高、永磁体可靠性较低、制造难度大。 开关磁阻电动机 开关磁阻电机结构简单可靠、成本低、无明显热量产生，使用寿命长、启动 13 电流小，启动转矩大，在较宽的转速和转矩范围内能高效运行、控制灵活、可四象限运行、响应速度快。 其缺点是转矩波动大、噪声大。 电动汽车以前采用控制性能最好和成本较低的直流电动机。 随着电机技术、机械制造技术、电力电子技术和自动控制技术的不断发展，交流异步电机。 交流永磁电机和开关磁阻电机逐步取代了直流电机。 表 6 中为现代电动汽车所采用的各种电机的基本性能比较。 表 6 电动汽车用电机基本性能比较： 项目 直流电动机 感应电动机 永磁同步电机 开关磁阻电机 功率密度 低 中 高 较高 峰值效率 85%89% 90%95% 95%97% 90% 负荷效率 80%87% 90%92% 85%97% 76%86% 转速范围 r/min 40008000 120xx15000 400010000 15000 可靠性 一般 好 优秀 好 结构坚固性 差 好 一般 优秀 电机外形尺寸 大 中 小 小 电动机质量 重 中 轻 轻 电动机成本 （美元 /kW） 10 810 1015 810 控制操作性能 最好 好 好 好 控制器成本 低 高 高 一般 我国电动汽车电机研制情况 交流感应电机驱动系统在我国已建立了具有自主知识产权异步电机驱动系统的开发平台，形成了小批量生产的开发、制造、试验及服务体系；产品性能基本满足整车需求，大功率异步电机系统已广泛应用于各类电动客车；通过示范运行和小规模市场化应用，产品可靠性得到了初步验证。 永磁同步电机驱动系统已形成了一定的研发和生产能力，开发了不同系列产品，可应用于各类电动汽车；产品部分技术指标接近国际先进水平，但总体水平 14 与国外仍有一定差距；基本具备永磁同步电机集成化设计能力；多数公司仍处于小规模试制生产，少数公司已投资建立车用驱动电机系统专用生产线。 永磁电机的主要材料有钕铁硼磁钢、硅钢等。 部分公司掌握了电机转子磁体先装配后充磁的整体充磁技术。 国内研制的钕铁硼永磁体最高工作温度可达 280℃，但技术水平仍与德国和日本有较大差距。 硅钢是制造电机铁芯的重要磁性材料，其成本占电机本体的 20%左右，其 厚度对铁耗有较大影响，日本已生产出 硅钢片用于车用电机，我国仅开发出 硅钢片。 电机控制器关键部件电机控制器用位置／转速传感器多为旋转变压器，目前基本采用进口产品，我国部分公司已具备旋转变压器的研发生产能力，但产品精度、可靠性与国外仍有差距。 开关磁阻电机驱动系统已形成优化设计和自主研发能力，通过合理设计电机结构、改进控制技术，产品性能基本满足整车需求；部分公司已具备年产 20xx套的生产能力，能满足小批量配套需求，目前部分产品已配套整车示范运行，效果良好。 国内电动客车用驱动电机基 本情况 根据现有资料，共统计了 13 个电机生产企业的 22 款型号电机，如表 7所示。 其 24 款电机的功率范围在 45kW132kW 之间，其中有异步电机 14 款（占 64%），永磁同步电机 7 款（占 31%），永磁直流无刷电机 1 款（占 4%），其所占份额如图 3所示。 表 8 列出了主要电机企业装车的情况。 表 7 国内电动客车用驱动电机基本情况 电机厂商 控制器厂商 电机类型 电机型号 电机功率 使用车厂 南车时代 异步 JD147A 80KW/180KW 黄海、宇通、安凯、青年、少林 异步 JD156 80KW/150KW 宇通、申沃 异步 JD185 100KW/150KW 青年、少林 永磁 TQD101 45KW/60KW 亚星、百路佳、安源、青年、少林 上海南洋 上海瑞华 异步 YQSL250L14 85KW/150KW 安凯、常隆、厦门金龙、金旅、申龙 15 异步 YTSP280L4Q 100KW/291KW 中通、金旅 异步 YTSP280L14Q 90KW/250KW 厦门金龙、金旅 福建尤迪 福工 异步 YHD280M90 90KW/155KW 申龙、申沃 永磁 YHD280M4 65KW/120KW 金旅 异步 YHD280M96 96KW/165KW 安凯、扬州亚星 深圳大地和 永磁 GLMP65L0 60KW/120KW 海格 永磁 GLMP280L0 120KW/180KW 申沃 上海大郡 永磁 DJ21031T 48KW/100KW 五洲龙 大洋电机 永磁 YTD115F01 115KW/150KW 福田、一汽 襄樊电机 时光科技 异步 YCVF280M8A 63KW/115KW 黄海 万向（襄樊电机） 异步 YCVF280M28B 132KW/240KW 宇通 万向（襄樊电机） 异步 YCVF250L4 100KW/200KW 申沃、百路佳 万向（襄樊） 宇通 异步 YCVF280S6C 70KW/140KW 宇通 蓝海节能科技 异步 KAM280HF 75KW/128KW 广通 唐山普林亿威 直流无刷 BS1203000/320 120KW/180KW 广通 上海电驱动 永磁 368TYZXIS03H 94KW/120KW 一汽 西门子 异步 1PV5138 85KW/150KW 安凯、福田、申沃、中大 表 8 国内主要驱动电机企业装车情况 电机厂家 装车企业数量 南车 9家 上海南洋 6家 福建尤迪 5家 西门子 4家 万向 3家 深圳大地和 2家 襄樊电机、蓝海节能、唐山普林亿威、上海电驱动、上海大郡 1家 图 3 各类型电机所占份额 16 电动客车用电机性能参数对比 电动客车驱动电机的功率在 100kW 左右，表 9 列出了国内重要电动客车电机的参数对比，从表中可以看出永磁同步电机的系统最高效率达到 95%，如大洋电机；异步电机系统效率最高达到 93%，如襄樊电机和西门子；永磁电机转矩密度最高为，异步电机转矩密度最高为。 表 9 100kW 等级驱动系统对照表 厂家 襄樊（万向） 南车时代 西门子 天津清源 深圳大地 和 大洋电机 电机 YCVF280M26B JD156 1PV5138 （双电机） GLMP280L0 YTD115F01 类型 异步 异步 三相异步 三相异步 永磁同步 永磁同步 绝缘等级。