電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)（包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電機(jī)控制器）是新能源汽車車輛行使中的主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)，控制和驅(qū)動(dòng)特性決定了汽車行駛的主要性能指標(biāo)。

一般來(lái)講，電機(jī)控制器的主要由如下幾部分組成：

1、電子控制模塊（ElectronicController）包括硬件電路和相應(yīng)的控制軟件。硬件電路主要包括微處理器及其最小系統(tǒng)、對(duì)電機(jī)電流，電壓，轉(zhuǎn)速，溫度等狀態(tài)的監(jiān)測(cè)電路、各種硬件保護(hù)電路，以及與整車控制器、電池管理系統(tǒng)等外部控制單元數(shù)據(jù)交互的通信電路?？刂栖浖鶕?jù)不同類型電機(jī)的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制算法。

2、驅(qū)動(dòng)器（Driver）將微控制器對(duì)電機(jī)的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)功率變換器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)功率信號(hào)和控制信號(hào)的隔離。

3、功率變換模塊（PowerConverter ）對(duì)電機(jī)電流進(jìn)行控制。電動(dòng)汽車經(jīng)常使用的功率器件有大功率晶體管、門極可關(guān)斷晶閘管、功率場(chǎng)效應(yīng)管、絕緣柵雙極晶體管以及智能功率模塊等。

圖表1 電機(jī)控制器外觀結(jié)構(gòu)

市場(chǎng)規(guī)模

根據(jù)MarketsandMarkets最新發(fā)布的市場(chǎng)研究報(bào)告，2022年全球運(yùn)動(dòng)控制市場(chǎng)（包括零配件：交流電機(jī)、電機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器、交流驅(qū)動(dòng)器、電子驅(qū)動(dòng)器；應(yīng)用：包裝、材料處理、金屬加工、轉(zhuǎn)換、定位）預(yù)計(jì)將達(dá)到228.4億美元，在2016年和2022年期間以5．5％的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。

驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)增長(zhǎng)的因素包括工廠自動(dòng)化的普及、對(duì)工業(yè)安全生產(chǎn)率的追求、生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)工業(yè)機(jī)器人需求的增加以及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中對(duì)部件易用性和集成的要求。

交流電機(jī)被用于需要高精度定位裝置的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用，例如現(xiàn)代機(jī)器人、氨和空氣壓縮機(jī)、電動(dòng)發(fā)電機(jī)組、連續(xù)軋機(jī)，以及紙和水泥行業(yè)。交流電機(jī)的工作電壓高于直流電機(jī)。交流電機(jī)沒(méi)有換向器所以磨損低，從而提高使用壽命。

由于未來(lái)幾年新能源汽車市場(chǎng)將持續(xù)走好，該領(lǐng)域市場(chǎng)潛力將會(huì)逐漸釋放，電機(jī)控制器市場(chǎng)規(guī)模也將逐漸提升。目前客車電機(jī)控制器價(jià)格一般為3~5萬(wàn)元，乘用車電機(jī)控制器價(jià)格一般為0.6~1.5萬(wàn)元。通過(guò)測(cè)算，一覽眾咨詢預(yù)計(jì)到2020年，國(guó)內(nèi)新能源汽車電機(jī)控制器的市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)150億元。（詳細(xì)測(cè)算依據(jù)見(jiàn)一覽眾咨詢出版的《2016-2020年中國(guó)新能源汽車電機(jī)及控制器市場(chǎng)投資報(bào)告》）。

圖表2 2016-2020年中國(guó)新能源汽車電機(jī)控制器市場(chǎng)規(guī)模（億元）

未來(lái)趨勢(shì)

綜合技術(shù)和市場(chǎng)趨勢(shì)分析，未來(lái)，車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)技術(shù)發(fā)展方向是永磁化、數(shù)字化和集成化。

1、永磁化指永磁電機(jī)具有功率密度和轉(zhuǎn)矩密度高、效率高、便于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。目前電機(jī)永磁化趨勢(shì)正凸顯，一覽眾咨詢數(shù)據(jù)顯示，永磁同步電機(jī)在我國(guó)新能源汽車中的使用占比已超過(guò) 90%。

2、數(shù)字化包括驅(qū)動(dòng)控制的數(shù)字化、驅(qū)動(dòng)到數(shù)控系統(tǒng)接口的數(shù)字化和測(cè)量單元數(shù)字化。用軟件最大程度地代替硬件，具有保護(hù)、故障監(jiān)控、自診斷等其他功能。

3、集成化主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：1）電機(jī)方面：電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)總成、電機(jī)與變速箱總成的集成化；2）控制器方面：電力電子總成（功率器件、驅(qū)動(dòng)、控制、傳感器、電源等）的集成化。未來(lái)把電機(jī)、減速機(jī)、控制器一體化，是一種趨勢(shì)，不僅減小了體積，更使得產(chǎn)品更加標(biāo)準(zhǔn)化。