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　　2017年7月19日，中國電動(dòng)汽車百人會2017年第四期“電動(dòng)汽車熱點(diǎn)問題研討會”在湖南省株洲市召開，本期研討會聚焦“新能源汽車電力電子技術(shù)”。
　　中國客車網(wǎng)從現(xiàn)場了解到，依靠關(guān)鍵技術(shù)的突破創(chuàng)新提高核心競爭力，已成為新能源汽車領(lǐng)域的共識。電力電子作為新能源汽車的關(guān)鍵技術(shù)，其技術(shù)進(jìn)步影響著新能源汽車產(chǎn)業(yè)向電動(dòng)化、智能化方向邁進(jìn)。中國中車集團(tuán)株洲電力機(jī)車研究所首席專家郭淑英發(fā)言，現(xiàn)場實(shí)錄如下：

　　陳主任，丁院士，各位專家，大家好!
　　我匯報(bào)的題目是“聚焦電力電子，突破電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)核心技術(shù)”。我的報(bào)告分三個(gè)部分，首先簡單介紹一下電動(dòng)汽車對我們電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有那些需求。我們都知道電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是把電池的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的關(guān)鍵部件，它的性能直接決定了我們整車的性能，所以說它跟電池、電控一樣是支撐我們電動(dòng)汽車技術(shù)體系的三項(xiàng)關(guān)鍵共性技術(shù)之一。
　　整體對我們電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提出的要求，首先，高性能，效率要高，高功率轉(zhuǎn)矩密度，良好的性能確實(shí)是能夠保證車輛的動(dòng)力性和操控性，同時(shí)增加車輛續(xù)駛里程。從可靠性、安全性方面，直接影響到車輛的可用性和用戶的接受程度。低成本，現(xiàn)在提的非常高的一個(gè)指標(biāo)，直接影響到我們汽車的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程和我們客戶購買率。這是整車對我們電力系統(tǒng)提出的要求。
　　目前我們國內(nèi)的電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，從整車來說，我們?nèi)ツ甑漠a(chǎn)銷量分別是50多萬輛，排名世界第一，到2020年我們總的產(chǎn)量將會達(dá)到200萬輛，我們國產(chǎn)的車輛主要還是與我們國產(chǎn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)配套的，這點(diǎn)也是值得我們這行驕傲的。但是我們都知道，電機(jī)控制器里頭所用的關(guān)鍵核心部件IGBT，還有一些軸承，這些部件大部分還是有賴于進(jìn)口。
　　第二部分，談一下國內(nèi)外電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀�？偟膩碚f，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是向著高效率、高轉(zhuǎn)矩、高功率密度以及高集成度這個(gè)方向發(fā)展的，整個(gè)階段經(jīng)歷了從分離式、到集成式到現(xiàn)在的機(jī)電一體化和高度集成的發(fā)展�；谶@個(gè)要求，對我們電機(jī)控制器和電機(jī)方面的材料、器件和我們的熱管理、控制技術(shù)都提出了更高的要求。從控制器來看我們的發(fā)展分這么幾個(gè)階段，第一個(gè)是傳統(tǒng)模塊，第二個(gè)階段是汽車級模塊，第三四個(gè)階段基本上過渡到定制化的模塊，還有多功能單元集成化、機(jī)電集成這么一個(gè)階段，我們下一階段就開展一些新材料、深度集成方向發(fā)展的。國內(nèi)來看我們的產(chǎn)品四個(gè)階段都有，但是新的階段我們正在開發(fā)。從國外來看，國際上第一階段現(xiàn)在已經(jīng)拋棄了，多半處在二、三、四階段和下一階段的研發(fā)當(dāng)中。
　　IGBT器件的發(fā)展趨勢，從鍵合方式和引線發(fā)展來看，國際公司采用定制封裝汽車級IGBT，我們國內(nèi)采用標(biāo)準(zhǔn)封裝IGBT。
　　談到器件，談到下一階段的新型器件，目前以硅基為基礎(chǔ)的IGBT器件，它的耐壓頻率等等已經(jīng)發(fā)展到一定程度、受到一定限制，所以新型的材料，像碳化硅、氮化鎵新型材料的器件就應(yīng)運(yùn)而生，相對于硅基材料來說碳化硅有什么好處，工作電壓是比較高的，大概20kv，更高工作溫度和抗輻射能力，更高工作頻率，提高能量變換效率，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的高溫、高效和高速運(yùn)行。
　　目前碳化硅的半導(dǎo)體器件國內(nèi)外研發(fā)現(xiàn)狀可以看，國內(nèi)碳化硅基礎(chǔ)已經(jīng)起步，像我們中車株洲所、電工所等等都已經(jīng)開始做研究，國家也設(shè)了一些課題。目前可以看，芯片模塊來看，國內(nèi)像科銳、羅姆都有相應(yīng)的產(chǎn)品，采用碳化硅的電機(jī)控制器，豐田和三菱已經(jīng)到了路試階段，我們國內(nèi)目前還是小批量的樣機(jī)產(chǎn)品，還出于這種研發(fā)階段，這就是主要的產(chǎn)品。
　　電機(jī)的發(fā)展，也是經(jīng)歷了這么一些階段，從最初的采用異步風(fēng)冷、永磁水冷，到現(xiàn)在各種導(dǎo)體形式，包括油冷的、矩形導(dǎo)體，還有異步、鑄銅轉(zhuǎn)子電機(jī)的，這些技術(shù)都在進(jìn)步，目前還是朝著永磁化、高速化、集成化方向發(fā)展，現(xiàn)在電機(jī)和減速箱的集成，電機(jī)和控制器包括三合一這種方式，還有分散式驅(qū)動(dòng)的輪轂電機(jī)還有輪邊電機(jī)，都在研發(fā)當(dāng)中。
　　車用電機(jī)方面，實(shí)際上剛才講到新型器件的誕生，碳化硅器件，它的頻率高了，實(shí)際上對電機(jī)來說也提出了一個(gè)新的要求，你這個(gè)高頻情況下?lián)p耗，如何適應(yīng)這種高頻下的工作狀況，對我們電機(jī)的材料，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一些控制算法也提出了新的要求，現(xiàn)在新材料、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)都在同步進(jìn)行。
　　我們看一看國內(nèi)外的對比，應(yīng)該說國產(chǎn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電機(jī)基本驅(qū)動(dòng)性能是跟國外的相差不太大，基本技術(shù)性能可以滿足我們的生產(chǎn)要求，但是在一些防護(hù)技術(shù)，噪聲振動(dòng)，電磁兼容，可靠性、耐久性方面，我們產(chǎn)品的程度還是有些參差不齊，跟整車的需求還有一定的距離，所以我們科技部重大專項(xiàng)，高效輕量化、高性價(jià)比的電機(jī)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化這個(gè)課題已經(jīng)設(shè)立，是由我們精進(jìn)電動(dòng)擔(dān)任這個(gè)課題的項(xiàng)目牽頭單位。
　　下面的表格可以看，通過指南的要求到2020年完成，基本上跟國際先進(jìn)水平不會有大的差別。
　　后面跟各位報(bào)告一下目前我們中車株洲所做的一些工作。我們中車株洲所是中車的一級子公司，1959年成立，去年產(chǎn)值是310億，其中汽車板塊產(chǎn)值達(dá)到了100億。我們2010年開始，通過把軌道交通核心技術(shù)向電動(dòng)汽車領(lǐng)域進(jìn)行拓展，目前已經(jīng)形成了從器件到模塊，到總成以及到電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括昨天我們看到新能源整車，我們是這么一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈。
　　我們中車株洲所下屬的三個(gè)業(yè)務(wù)單元來從事跟電動(dòng)汽車相關(guān)的一些業(yè)務(wù)，比如說中車時(shí)代電動(dòng)，是商用車整車動(dòng)力車系統(tǒng)，還有功率半導(dǎo)體器件及乘用車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，還有電機(jī)制造，這是我們?nèi)齻€(gè)業(yè)務(wù)單元從事這些工作。
　　我們整個(gè)系統(tǒng)發(fā)展也是從2010年開始承擔(dān)863項(xiàng)目，到小批量的制作、生產(chǎn)到“十城千輛”，一直到完成幾代產(chǎn)品的開發(fā)，目前我們驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的產(chǎn)品可以說形成了兩類平臺，一個(gè)是乘用車的，像這個(gè)乘用車DM11在外面可以看到，乘用車三合一電機(jī)控制器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了SOP，我們TP5商用車，昨天發(fā)布的八合一高度集成的控制器已經(jīng)批量生產(chǎn)。從控制器的產(chǎn)業(yè)化能力來說，我們現(xiàn)在有兩條專業(yè)化生產(chǎn)線，一條是商用車，一條是乘用車，年產(chǎn)可以達(dá)到10萬臺，我們目前正在建設(shè)一個(gè)50萬臺電機(jī)控制器的制造基地，這是下邊我們廠房內(nèi)部的圖片。
　　我們電機(jī)方面，株洲電機(jī)中試基地還有襄陽制造基地，襄陽目前的規(guī)劃和產(chǎn)能達(dá)到每年20萬臺。總的來說，我們在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方面還形成了部件級、總成級、系統(tǒng)級的完善實(shí)驗(yàn)體系，我們這個(gè)實(shí)驗(yàn)室通過了國家認(rèn)定為CNAS的認(rèn)可，成為新能源汽車領(lǐng)域?qū)I(yè)試驗(yàn)檢測基地，能力都還是完全具備的。
　　我們的技術(shù)路線，一種是基于通用IGBT模塊技術(shù)路線開發(fā)，一種是基于定制IGBT芯片高級程度的技術(shù)路線，這兩種技術(shù)路線的控制平臺都是統(tǒng)一的。
　　我們IGBT的模塊控制器，開發(fā)了基于定制標(biāo)準(zhǔn)的功率等級，從55千瓦到140千瓦，目前功率密度可以達(dá)到20千瓦/升。另外一種基于定制芯片的控制器，目前我們功率密度可以高27千瓦/升，這個(gè)是采用雙面水冷、雙電機(jī)控制器，這個(gè)產(chǎn)品外邊也有，可以看得到的。
　　這是乘用車系列的一些電機(jī)，現(xiàn)在都處于在B樣和A樣的階段。我們還和國外一家公司合作開發(fā)了一款一體化集成的系統(tǒng)，這個(gè)就是把控制器、變速箱、電機(jī)整個(gè)集成在一塊，這是具體的技術(shù)參數(shù)，將來這種集成式的我們認(rèn)為是發(fā)展方向之一，還可以減少一些線束、管線等問題。
　　這里重點(diǎn)講一下我們的TP5系統(tǒng)，昨天發(fā)布會我們也看到了，外邊有這個(gè)產(chǎn)品。這個(gè)產(chǎn)品目前是能夠適用于純電、增程插電、無軌電車、燃料電池等產(chǎn)品，覆蓋的車輛從6米—18米，目前來說是一種高性能、高性價(jià)比商用車系統(tǒng)的綜合解決方案，這個(gè)產(chǎn)品從TP1一直到TP5的發(fā)展，從最早的異步永磁共存分離式，到現(xiàn)在永磁為主，包括控制的集成，加上網(wǎng)聯(lián)化、智能化這個(gè)產(chǎn)品，應(yīng)該是現(xiàn)在我們推向市場的一個(gè)主打產(chǎn)品。具體的八合一都有那些呢?雙電機(jī)控制器、雙DC/AC、DC/DC電源、整車控制、絕緣檢測、高壓配電，這八項(xiàng)功能都集成在一塊了，控制板也是集成的，控制算法包括一些散熱，統(tǒng)一處理，應(yīng)該說做的我們自己還是非常滿意的。這個(gè)產(chǎn)品的一些具體指標(biāo)，相對于TP4來說，我們的體積重量大幅下降，成本也下降了20%，目前這個(gè)產(chǎn)品下半年大概有幾十萬臺的訂單。商用車的電機(jī)，有高速電機(jī)，包括無軌電車的電機(jī)，前面跟它配套的。
　　下邊我再給大家匯報(bào)一下我們的核心部件IGBT這方面的研發(fā)情況。從產(chǎn)業(yè)化能力來看，我們從業(yè)務(wù)領(lǐng)域，我們是覆蓋了從IGBT、IGCT、碳化硅、功率組建、晶體管等領(lǐng)域，產(chǎn)品布局來看我們有4英寸、6英寸、8英寸的生產(chǎn)線，我們有林肯研發(fā)基地包括這里的研發(fā)中心，還有具備這些重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、理事長單位的資質(zhì)。我們現(xiàn)在從事半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的員工有1100多人，其中技術(shù)人員有400多人，境外員工有330多人。
　　我們電力電子是這樣一個(gè)簡單的歷程，從這個(gè)發(fā)展歷程可以看，從1964年開始，我們自己開始研發(fā)大功率的半導(dǎo)體器件，一直到2008年并購了Dynex公司以后我們進(jìn)入了IGBT領(lǐng)域，這是幾個(gè)重要的里程碑階段，我們開始IGBT進(jìn)入地鐵和機(jī)車的市場。到2014年我們自主研發(fā)了IGBT的芯片與模塊，已經(jīng)批量應(yīng)用我們的軌道交通。目前為止我們的IGBT產(chǎn)品已經(jīng)覆蓋了從650V到6500V全電壓系列的范圍，實(shí)現(xiàn)了出口。
　　現(xiàn)在到2017年，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從工業(yè)級到定制化汽車級封裝技術(shù)的突破，具備了汽車IGBT模塊的設(shè)計(jì)封裝測試的完整體系。芯片的性能，通過對比我們看，達(dá)到國際先進(jìn)水平，并且根據(jù)市場的需求提供一些定制化的新品產(chǎn)品。
　　還形成了我們碳化硅器件的完整技術(shù)開發(fā)平臺，具備了碳化硅SBD和MOSFET等器件的研發(fā)制造能力，目前我們也牽頭執(zhí)行國家的重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、寬禁帶半導(dǎo)體電機(jī)控制器開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的課題。
　　這里還介紹幾種芯片產(chǎn)品，我們的這個(gè)產(chǎn)品開發(fā)出來是三款汽車級的芯片產(chǎn)品，分別是750V/200A、1200V/200A、750V/300A。從模塊來說，我們從第一代標(biāo)準(zhǔn)封裝模塊到第二代標(biāo)準(zhǔn)封裝模塊，到目前我們采用平面封裝的模塊，有這么幾種規(guī)格。
　　最后談一點(diǎn)我們未來的規(guī)劃和展望。我們采用的技術(shù)策略應(yīng)該是從芯片到模塊、到組件、到控制器、電機(jī)系統(tǒng)集成這樣集成推進(jìn)的技術(shù)策略。目前有這么一個(gè)技術(shù)，最近幾年“十三五”期間我們將實(shí)現(xiàn)雙面冷卻IGBT產(chǎn)品和車用碳化硅產(chǎn)品的批量應(yīng)用，這句話說起來，路程還很長，我們的工作都再繼續(xù)。推動(dòng)電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)“中國芯”的技術(shù)進(jìn)步。
　　總的，基于我們自身電力電子和電動(dòng)技術(shù)方面的技術(shù)能力，做大、做強(qiáng)我們電動(dòng)汽車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，打造性價(jià)比優(yōu)異的新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，為這個(gè)行業(yè)做出我們一個(gè)國有企業(yè)應(yīng)該有的貢獻(xiàn)。

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西瑪新聞相關(guān)內(nèi)容　　　　當(dāng)前文章：郭淑英：突破電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)核心技術(shù)，聚焦電力電子

西瑪三相異步電動(dòng)機(jī)已成為發(fā)展的主要方向。
　　整個(gè)電機(jī)行業(yè)的平均利潤水平呈U型，競爭對手?jǐn)?shù)量呈U型反轉(zhuǎn)。目前，三相異步電動(dòng)機(jī)行業(yè)市場化程度較高，擁有眾多電機(jī)企業(yè)，整個(gè)行業(yè)正處于整合優(yōu)化的過程中。微電機(jī)和大型電機(jī)，包括一些特種電機(jī)，由于其技術(shù)難度大、初始投資大、技術(shù)門檻高，處于U型曲線的最高端。

西安西瑪電機(jī)原廠生產(chǎn)的電機(jī)滑環(huán)的抗干擾性能很強(qiáng)嗎
　　西瑪電機(jī)在電機(jī)滑環(huán)干擾源的導(dǎo)線上加一個(gè)屏蔽層，屏蔽層接地。方法：如果遇到高工作電壓和高頻率，滑環(huán)應(yīng)選擇電磁感應(yīng)屏蔽。在電磁感應(yīng)屏蔽中，用金屬材料和導(dǎo)電體原材料作為屏蔽層，可以產(chǎn)生很好的電磁干擾。

如何根據(jù)空載電流判斷西瑪電機(jī)性能？
　　一般來說，小型電機(jī)的空載電流約為額定電流的30%～70%，大中型西瑪電機(jī)的空載電流約為額定電流的20%～40%。特別是，特定西瑪電機(jī)的空載電流一般不在銘牌或電機(jī)產(chǎn)品手冊上標(biāo)明。

交流電機(jī)的用途和作用有哪些？
　　西安西瑪電機(jī)有限公司生產(chǎn)的交流電機(jī)使用和控制非常方便。具有自動(dòng)啟動(dòng)、加速、制動(dòng)、倒車、保持等功能，可滿足各種操作需要。電機(jī)工作效率高，無煙、無臭、無污染。環(huán)境和噪音也很低。由于其諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國防、商業(yè)、家用電器、醫(yī)療電器等領(lǐng)域。

直流電機(jī)和交流電機(jī)的具體區(qū)別是什么？
　　首先，直流電機(jī)和交流電機(jī)都是由于磁場的作用而工作的電機(jī)。直流電可以看作是步進(jìn)電機(jī)的一種。一般來說，直流電機(jī)的功率不如交流電機(jī)，特別是無刷電機(jī)克服了有刷電機(jī)的許多缺點(diǎn)，但也存在諧振等缺點(diǎn)。

神力投資6億建設(shè)高端電機(jī)生產(chǎn)基地
　　神力高端電機(jī)生產(chǎn)基地建設(shè)項(xiàng)目總用地200畝，一期用地95畝。記者在現(xiàn)場看到，目前2個(gè)倉庫的部分鋼結(jié)構(gòu)框架搭建已完成，5個(gè)車間已通過基礎(chǔ)驗(yàn)收，準(zhǔn)備進(jìn)行主體建設(shè)。

電機(jī)中的戰(zhàn)斗機(jī)世界首臺多轉(zhuǎn)子重型步進(jìn)電機(jī)誕生了！
　　多轉(zhuǎn)子電機(jī)的誕生為未來電動(dòng)機(jī)的發(fā)展提供了方向，未來的電動(dòng)機(jī)必將邁入多轉(zhuǎn)子時(shí)代，電動(dòng)機(jī)一旦進(jìn)入多轉(zhuǎn)子時(shí)代，也就是電動(dòng)汽車完全取代燃油汽車的時(shí)代！

東芝三相無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器適合高轉(zhuǎn)速小型電機(jī)驅(qū)動(dòng)
　　東芝三相無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用WQFN 36(5mm x 5mm x 0.8mm)封裝，可安裝于小型風(fēng)扇的有限電路板空間上。單傳感器驅(qū)動(dòng)和無電阻器電流檢測系統(tǒng)可以節(jié)省之前安裝外部組件所需的空間。

高速電機(jī)產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)水平偏低與國外相比存在一定差距
　　未來高速電機(jī)的發(fā)展和研究將基于上述關(guān)鍵問題，如基于多物理場和多學(xué)科的耦合設(shè)計(jì)，開發(fā)高強(qiáng)度與高耐溫能力的永磁材料，研究高強(qiáng)度轉(zhuǎn)子疊片材料和結(jié)構(gòu)，研制高速電機(jī)控制系統(tǒng)等。

第八屆海峽兩岸電機(jī)電器博覽會在福建寧德開幕
　　本次博覽會在原有的前沿電機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，更加注重展覽的務(wù)實(shí)與高效，面對面的采購對接與洽談。寧德市委書記隋軍介紹，本屆電博會有海峽兩岸及新加坡、德國、法國等國家和地區(qū)近300家品牌電機(jī)企業(yè)參展

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