新能源车用电机驱动系统(干货）

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来源  | NE电气

引言

新能源汽车动力总成

车用电机的种类与特点

2 车用电机：广域高效

广域高效电磁设计技术：

车用电机与传统工业电机工况有较大区别必须根据实际工况对电机进行优化设计。通过对电机的极槽比（影响出力，NVH），齿槽比（影响转矩平稳，损耗），裂比（定子内外径之比，电/磁分配），气隙磁场和绕组分布进行多重优化， 根据新能源汽车路谱设计在整个工作平面上广域高效的电机。

3 直流与交流

4 异步 与同步

5 拓扑结构

6 广域高效永磁电机设计

永磁电机是电动汽车尤其是轿车的主流技术； 永磁磁阻式比表贴式更适合电动汽车应用（可以利用磁阻转矩，有较宽的调速范围，也可以调节两个转矩分量的比重， 满足特定转矩转速要求） 。

扁线（铜条）绕组的特点是：槽满率高；端部规整免绑扎；散热性好；易于实现机械化；需要焊接。

需要注意的是趋肤效应引起高频交流电阻增加。铜条尺寸设计需考虑透入深度，即：

平台化的电机产品研发导向：

1）高性能，高可靠性、低成本电动力总成系统，满足整车动力需求。

2）广域高效，高密度和高扩速比电机和驱动多维优化设计技术，满足工况需求。

3）电磁热力机理与可靠性工艺与技术，满足可靠性，安全性，保修期。

车用电机控制器

永磁驱动电机控制策略

多模式控制算法

无位置传感器技术

直接转矩控制

非线性控制

驱动系统与集成

系统功能设计

系统指标设定与分解

空间布置

元器件选型

功率主回路(变流平台)

• 提供电能双向流动与转换

• 要求低感/低损耗

• 主要包括功率模块/直流侧支撑电容及母排/吸收电容/充电回路/传感器

机械结构

• 为控制器组件提供机械安装

• 为控制器提供环境保护

硬件平台

• DSP主控/反馈信息/接收命令等功能

• 可靠驱动保护功率模块IGBT

• 提供多路隔离电源

软件平台

• 电机控制内环策略

• 适应整车驾驶舒适性与安全性的外环控制策略

• 系统标定与调试功能

散热结构

• 主要为功率器件IGBT、直流侧支撑电容提供散热

• 减小内部热耦合

车用驱动电机技术发展趋势

要求：

• 高功率密度：高速、高转矩密度

• 宽调速范围-调节永磁或反电势

• 低成本-新材料与优化设计

对策：

• 高功率密度的新颖电机研究与创新发明，如轴向磁场，横向磁场，双凸极，变磁阻式，可变励磁式等；

• 电磁，机械，传热等多种物理量仿真及优化技术。

新颖电机

稀土磁钢已经占了整个车用驱动电机成本的20%-30%。材料的上涨导致了车用驱动电机的成本、价格上涨，从而导致了整车的成本上升。

低成本永磁电机研究方向：

1、低成本永磁材料及其在车用驱动电机中使用的可行性研究；