電機控制驅(qū)動系統(tǒng)

電機驅(qū)動控制系統(tǒng)（包括驅(qū)動電機和電機控制器）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)動特性決定了汽車行駛的主要性能指標(biāo)。

一般來講，電機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)、對電機電流，電壓，轉(zhuǎn)速，溫度等狀態(tài)的監(jiān)測電路、各種硬件保護電路，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。控制軟件根據(jù)不同類型電機的特點實現(xiàn)相應(yīng)的控制算法。

2、驅(qū)動器（Driver）將微控制器對電機的控制信號轉(zhuǎn)換為驅(qū)動功率變換器的驅(qū)動信號，并實現(xiàn)功率信號和控制信號的隔離。

3、功率變換模塊（PowerConverter ）對電機電流進行控制。電動汽車經(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 電機控制器外觀結(jié)構(gòu)

市場規(guī)模

根據(jù)MarketsandMarkets最新發(fā)布的市場研究報告，2022年全球運動控制市場（包括零配件：交流電機、電機、運動控制器、交流驅(qū)動器、電子驅(qū)動器；應(yīng)用：包裝、材料處理、金屬加工、轉(zhuǎn)換、定位）預(yù)計將達(dá)到228.4億美元，在2016年和2022年期間以5．5％的年復(fù)合增長率增長。

驅(qū)動市場增長的因素包括工廠自動化的普及、對工業(yè)安全生產(chǎn)率的追求、生產(chǎn)過程中對工業(yè)機器人需求的增加以及運動控制系統(tǒng)中對部件易用性和集成的要求。

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

由于未來幾年新能源汽車市場將持續(xù)走好，該領(lǐng)域市場潛力將會逐漸釋放，電機控制器市場規(guī)模也將逐漸提升。目前客車電機控制器價格一般為3~5萬元，乘用車電機控制器價格一般為0.6~1.5萬元。通過測算，一覽眾咨詢預(yù)計到2020年，國內(nèi)新能源汽車電機控制器的市場規(guī)模將超過150億元。（詳細(xì)測算依據(jù)見一覽眾咨詢出版的《2016-2020年中國新能源汽車電機及控制器市場投資報告》）。

圖表2 2016-2020年中國新能源汽車電機控制器市場規(guī)模（億元）

未來趨勢

綜合技術(shù)和市場趨勢分析，未來，車用驅(qū)動電機系統(tǒng)的三個技術(shù)發(fā)展方向是永磁化、數(shù)字化和集成化。

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

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

3、集成化主要體現(xiàn)在兩個方面：1）電機方面：電機與發(fā)動機總成、電機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、控制、傳感器、電源等）的集成化。未來把電機、減速機、控制器一體化，是一種趨勢，不僅減小了體積，更使得產(chǎn)品更加標(biāo)準(zhǔn)化。