首先介紹一下我們國家新能源汽車驅(qū)動電機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況。這里有幾句話做一個概括性的說明：

第一句話比較明顯，就是說驅(qū)動電機作為我們國家新能源汽車關(guān)鍵零部件核心之一，它的工程化和產(chǎn)業(yè)化的程度對于我們國家新能源汽車產(chǎn)業(yè)影響至關(guān)重要，包括我們的創(chuàng)新體系的健全，都是一個非常重要的零部件。

第二，我們國家經(jīng)過15年的發(fā)展，在國內(nèi)的商用車(包括客車、卡車)，還有乘用車、專用車(主要包含物流車)應(yīng)用方面，當(dāng)前國內(nèi)已經(jīng)完全具備了滿足這些新能源汽車要求的驅(qū)動電機和電機控制器的研發(fā)和制造能力，而且從產(chǎn)能來講的話，也是完全可以滿足需求，另外我們有一部分企業(yè)現(xiàn)在也在向國外做出口。在驅(qū)動電機方面，如功率密度、效率這些指標(biāo)，我們和國外先進水平基本相當(dāng)。

第三，對于電機控制器而言，有這樣一個概括，因為我們國內(nèi)的電力電子技術(shù)起步相對較晚，這里說到的電力電子技術(shù)主要指功率器件技術(shù)，功率器件技術(shù)也不單單指模塊，也包含芯片的研發(fā)技術(shù)、封裝材料和封裝工藝技術(shù)，還涉及到電機控制器的集成技術(shù)。因為這些技術(shù)的時間差，使得國內(nèi)電機控制器的功率密度水平和國外量產(chǎn)的產(chǎn)品比較存在有些差距。2014年這種差距是一半，國內(nèi)控制器是國外同類控制器的兩倍體積；經(jīng)過這兩年的快速發(fā)展，國內(nèi)電機控制器功率密度比2014年提高了50%，也就是說和國外這個差距縮小了很多，后面也會有詳細(xì)的介紹。

第四，就是講電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，剛剛主持人講到，我是產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的秘書長。這個聯(lián)盟后面我也會介紹到，這個聯(lián)盟其實它的一個宗旨是說拉動我們國內(nèi)驅(qū)動電機和電機控制器上下游的協(xié)同發(fā)展，主要是提高我們關(guān)鍵材料和關(guān)鍵部件的國產(chǎn)化能力。

首先簡單做個對比，看看客車電機和轎車電機的主要差異?當(dāng)然我們現(xiàn)在有很多轎車電機也用在客車上，但是客車電機用在轎車上的比較少，這個差異主要體現(xiàn)在那兒呢?

第一看轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速主要和傳統(tǒng)動力總成相關(guān)，客車發(fā)動機作為動力源最高轉(zhuǎn)速不超過3000轉(zhuǎn)，所以客車驅(qū)動電機包括插電式、純電動，一般來說都在3000~3500rpm；可能有一小部分物流車或者公務(wù)用車電機轉(zhuǎn)速到4000rpm，基本在這個范圍。圖示有兩個電機，這兩臺電機功率一樣大，但是大小和重量完全不一樣。對轎車電機而言，因為動力傳動方式的差異，要么加減速，要么加變速，可以成倍地降低電機的轉(zhuǎn)矩需求，對應(yīng)的體積和重量就會降低，當(dāng)然轉(zhuǎn)速會升高。

第二個對電機來講的話，一般說這個電機多少千瓦，但實際上電機的體積和重量取決于扭矩，電機的轉(zhuǎn)矩和體積是成正比。因為客車電機轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)矩大，所以重量比較高，對應(yīng)的成本就比較高。

第三，因為客車電機功率需求比較大，所以電壓要求一般來說都比較高，特別是對于直驅(qū)電機，直流電壓500~600V的需求比較普遍，當(dāng)然也有插電式客車電機電壓在300~400V這個等級。轎車電機直流電壓普遍在300~400V之間。

第四，最近幾年我們可以發(fā)現(xiàn)在客車應(yīng)用方面，各種不同應(yīng)用的控制器，逐步要做集成，這種集成化的要求越來越多；但轎車電機控制器由于布置空間問題，定制化較多。還有就是從轎車用的電機控制器來講的話，我們其實可以發(fā)現(xiàn)里面空間問題，所以它的標(biāo)準(zhǔn)化控制器一般來說比較少，除非它做的非常小，就是什么樣的車都可以用，如果做不到這點的話要求做定制化，還有集成化，集成化后面也會有介紹，它的集成化就是說不單單說把不同的電力電子的控制器的系統(tǒng)還涉及到控制器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)集成。

第五，客車運用里程相對轎車長很多，基本上在4到6倍，包括壽命要求也相應(yīng)提升。

第六，從產(chǎn)品開發(fā)周期來說，客車市場要求的開發(fā)驗證的周期往往比較短；而作為轎車電機控制器，它的開發(fā)驗證的周期往往比較長。

講到我國國家的電機水平，我這里給一張圖，這些數(shù)據(jù)應(yīng)該都是近幾年數(shù)據(jù)，有我們國內(nèi)的水平，也有市場上看到的國外同類產(chǎn)品的水平。這些電機共同特征都是轉(zhuǎn)速比較高，功率也盡量找相近的，包括電壓和冷卻方式。從國內(nèi)外驅(qū)動電機的指標(biāo)來看，一般講轉(zhuǎn)矩密度和功率密度的話，其實不管是對應(yīng)電機有效重量還是總重量，都是在相當(dāng)?shù)乃?。我們國家實際上為了推動驅(qū)動電機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對電機的功率密度也提出了要求，到2020年是4kWlkg，這是產(chǎn)品級。當(dāng)前可能部分企業(yè)的個別產(chǎn)品可以做到這樣一個水平，但整體上我們現(xiàn)在產(chǎn)品級在3.2~3.3kW/kg；到2020年，我覺得4kW/kg完全有可能達(dá)到。我們還提到轉(zhuǎn)矩密度，轉(zhuǎn)矩密度對于高速電機來說要做到比較高一般來說比較難，所以轉(zhuǎn)矩密度相對與客車電機會低一些，但是如果我們和國外同類電機比的話，應(yīng)該也是屬于相當(dāng)?shù)乃健?/p>

從電機控制器來說，也是功率密度。當(dāng)然功率密度是一個外在指標(biāo)的體現(xiàn)，實際上和里面用的功率模塊和功率模塊的封裝形式都密切關(guān)聯(lián)，所以我們看到對應(yīng)國外的封裝式電機控制器，我們現(xiàn)在產(chǎn)品級的功率密度還有些差距。我剛剛也講過，對比我們兩三年前的水平，我們自身的進步也非常大。

這里我列舉了一些現(xiàn)在市場上已經(jīng)批量應(yīng)用的一些電機和控制器的產(chǎn)品，這里包括轎車和客車的應(yīng)用，總體來看我們國內(nèi)的驅(qū)動電機和控制器的進步是非?？斓?，正如前面第一個報告王主任講的一樣，我們國家客車不管整車水平還是零部件的水平，應(yīng)該說在國際上都是處于領(lǐng)先水平。

右邊舉了幾個例子，從2016年到現(xiàn)在，我們在車用的材料和器件方面已經(jīng)有了哪些產(chǎn)品。比如像我們電機里面硅鋼的材料，前幾年主要是用日本的硅鋼材料，經(jīng)過我們國內(nèi)像寶鋼、武鋼(現(xiàn)在合并成寶武集團)的研發(fā)和實驗，現(xiàn)在國內(nèi)驅(qū)動電機大部分都用國內(nèi)的硅鋼。

還有功率模塊，我們講功率電子一直是制約我們國內(nèi)電機控制器發(fā)展的瓶頸。經(jīng)過我們和半導(dǎo)體廠商合作，一起來對標(biāo)和研發(fā)汽車級功率器件?，F(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)有兩到三家半導(dǎo)體封裝企業(yè)做出可批量應(yīng)用的器件。這個好處是什么呢?它可以大幅度降低我們功率器件的采購成本，而且在國際競爭上說，因為我們國內(nèi)有自主產(chǎn)品的能力，我們的議價能力提升了。除了功率器件，也包括電容器、位置傳感器、線束等，這是都是我們聯(lián)盟的一些成果。

這里也提到我們國家對驅(qū)動電機產(chǎn)業(yè)的支持，這里面我提兩個：一是中國制造2025，中國制造2025前面肖主任提到7+1，驅(qū)動電機是在新能源汽車、節(jié)能汽車、汽車制造三個領(lǐng)域都是作為很重要的組成部分。

二是國家“十三五”重點研發(fā)計劃，去年已經(jīng)啟動了一批項目，今年正在啟動第二批項目，涉及驅(qū)動電機和電力電子一共有六個項目，對應(yīng)驅(qū)動電機、電力電子、電驅(qū)動總成等；還有電機控制器，包括碳化硅器件的基礎(chǔ)理論和碳化硅電機控制器。十三五驅(qū)動電機發(fā)展目標(biāo)是繼續(xù)保持實現(xiàn)，電機控制器是實現(xiàn)功率倍增。我們?nèi)绻軌蜃龅焦β时对?，就可以做到國外同步。?dāng)然國外也在發(fā)展，但從這兩年來看，我們的發(fā)展速度會加快。對于電機控制器的功率密度，這里給出了從2014年的水平和2020年要達(dá)到的水平，還有2025年可能會達(dá)到的水平，當(dāng)然2025年32-36kW/L是基于碳化硅器件。對于硅基材料，由于本征溫度的限制，有分析說它能夠達(dá)到的最大功率密度極限在19~20kW/L。也就是說，如果要達(dá)到32kW/L，必須提高它的頻率范圍和工作溫度，碳化硅可能是一個非常好的載體。

對于驅(qū)動電機而言，十三五重點研發(fā)計劃也有明確的目標(biāo)。乘用車電機功率密度是4kW/kg，商用車電機轉(zhuǎn)矩密度做到20Nm/kg。當(dāng)前轉(zhuǎn)矩密度水平是多少，和電機結(jié)構(gòu)有關(guān)。如插電式客車電機，可能在16-17Nm/kg，如果是直驅(qū)電機轉(zhuǎn)矩密度會稍微高一點，也就是說達(dá)到20Nm/kg通過材料利用率的提升，是非常有可能達(dá)成的。要達(dá)成這個指標(biāo)需要比較多的技術(shù)途徑來實現(xiàn)，后面也有介紹。

第二部分介紹驅(qū)動電機技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況。首先做一個不同類型電機的性能對比，為什么說這個事情?我經(jīng)常被人問到，說感應(yīng)電機和永磁電機哪個好，以后發(fā)展方向到底是什么?用這張圖來說明，各種電機本身是有優(yōu)點和缺點，我們需要了解它們各自的特點，放在適合的應(yīng)用領(lǐng)域里面。通常所說，直流電機現(xiàn)在都不用了，交流電機主要有感應(yīng)電機(異步電機)、開關(guān)磁阻電機和永磁電機，永磁電機又分為幾種。從汽車應(yīng)用角度來說主要關(guān)注電機的效率、調(diào)速范圍、功率密度和控制性能等特征。如果說到調(diào)速范圍，交流異步電機和永磁同步電機具有同類的調(diào)速的性能；如果說到恒功率范圍，由于交流異步電機自身的特性，它的恒功率區(qū)一定會比永磁同步電機低一些。

從高效率區(qū)來講，表現(xiàn)出來的結(jié)果是永磁同步電機高效率區(qū)更寬，這也和電機的本身原理是有關(guān)系。像交流異步電機轉(zhuǎn)子一定要勵磁，就會損失一部分的能量，永磁電機因為轉(zhuǎn)子永磁體本身可以產(chǎn)生磁場，使得效率占優(yōu)。對于開關(guān)磁阻電機來說，轉(zhuǎn)子上沒有永磁體，也不需要感應(yīng)，完全靠磁阻的變化，所以效率比永磁電機來說更低一些。

從電機本體的控制性能看，交流異步電機和永磁同步電機基本上是相當(dāng)?shù)?。?dāng)然現(xiàn)在也有一小部分在低成本的電動車上可能用到無刷直流電機，無刷直流電機由于自身特點，在調(diào)速性、功率密度和效率方面，與永磁同步電機差距還是存在的。

從電機本體技術(shù)看，分了這樣幾個方面：首先是電機設(shè)計技術(shù)。因為汽車應(yīng)用不光是要考慮功率、轉(zhuǎn)矩、效率，還要考慮發(fā)熱、振動以及和電機控制的匹配，在這些約束下進行電機設(shè)計的時候就不單單是電磁設(shè)計，要考慮多個領(lǐng)域。我們提出的多領(lǐng)域集成、多層面優(yōu)化和多端口匹配設(shè)計，多領(lǐng)域集成就是考慮機、電、熱、磁等不同領(lǐng)域，多層面優(yōu)化是從概念設(shè)計、場路耦合仿真到系統(tǒng)集成仿真的不同角度進行評估，多端口匹配是指機械端口、電端口以及熱端口的匹配。

從電機設(shè)計說，設(shè)計的目標(biāo)是不斷地降低電機的體積和重量，不斷地提高電機的轉(zhuǎn)矩品質(zhì)。要做到這一點，需要在電機的磁路設(shè)計時，重點加強轉(zhuǎn)子形狀的設(shè)計以及磁阻轉(zhuǎn)矩的利用率。電機轉(zhuǎn)矩分為兩部分組：一部分永磁轉(zhuǎn)矩通過永磁體得到的，另外一部分是磁阻轉(zhuǎn)矩，是通過設(shè)計得到的。磁阻轉(zhuǎn)矩是在永磁體相對固定的前提下，通過設(shè)計可以得到更大的轉(zhuǎn)矩輸出。同時，要讓整個電機在運行區(qū)域里面比較安靜，振動噪聲要求很高，這也是近幾年整車企業(yè)對驅(qū)動電機企業(yè)提出了一個很重要的指標(biāo)；電機的熱性能和制造工藝非常關(guān)聯(lián)，要把這個電機做小做輕，功率和轉(zhuǎn)矩保持不變，最主要的途徑就是改善它的熱性能，包括了生熱、導(dǎo)熱和散熱三個過程的設(shè)計。

生熱指的就是降低電機損耗，包括銅耗、鐵耗。降低銅耗需要在繞組結(jié)構(gòu)形式有創(chuàng)新，包括這里看到的高密度繞組技術(shù)和扁導(dǎo)線技術(shù)。導(dǎo)熱的關(guān)鍵在于材料以及槽狀設(shè)計，如何大幅度提高導(dǎo)熱面積又不影響磁路性能，也是設(shè)計的重點。散熱主要是冷卻水道的形狀和包括油冷在內(nèi)的冷卻方式。但是，油冷技術(shù)涉及到關(guān)鍵技術(shù)非常多，包括絕緣材料、繞組漆膜、綁扎繩等都要驗證是否能夠和油品兼容等等。

再進一步就涉及到電機材料技術(shù)，材料技術(shù)里面現(xiàn)在研究就是有什么發(fā)現(xiàn)呢?首先同樣的硅鋼材料，不同的沖材工藝表現(xiàn)出不同的特征，特別是鐵耗差異非常大。其次，硅鋼的機械性能就是我們通常講的強度，是隨著溫度發(fā)生變化的，通常做強度校核時沒有特別關(guān)注這一點。但是最近的研究表明，在高溫和常溫的情況下硅鋼片的屈服強度降低30%左右。

在電機控制器方面，主要是集成，特別是系統(tǒng)級集成，把半導(dǎo)體晶圓和控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)做集成，這也是我們當(dāng)前和國外差距比較大的地方，也是追趕的重點。還有從碳化硅的應(yīng)用，目前國內(nèi)加大了投入，在碳化硅的應(yīng)用方面有可能和國外基本上同步。另外是電機控制技術(shù)，控制技術(shù)里面現(xiàn)在大家關(guān)注的是什么?第一電壓利用率的提升，同樣電池電壓下怎么樣控制電機輸出最大的能力；第二是轉(zhuǎn)矩補償，涉及到整車舒適型，即NHV性能；還有就是故障診斷，怎么樣保證車輛的安全。

對于電機控制軟件而言，特別是乘用車應(yīng)用，對ISO26262功能安全以及AutoSAR軟件架構(gòu)要求越來越突出。另外就是電磁兼容性能，電磁兼容是近兩年來，不管是客車還是轎車的整車和零部件公告強制的項目。如何提高零部件電磁兼容性也是我們需要非常關(guān)注。還有就是系統(tǒng)匹配，電機的設(shè)計不僅僅是說電機本身要設(shè)計出寬效率區(qū)，進一步要求電機的高效區(qū)是整車常用的區(qū)域，因此需要對系統(tǒng)做全局的優(yōu)化，這也是我們從研究角度的一個非常重要的方向。

在電驅(qū)動系統(tǒng)的總成方面，不同的動力系統(tǒng)構(gòu)型包括商用車電機變速箱總成、雙電機總成等，當(dāng)前乘用車動力總成系統(tǒng)也在探索是否可以在客車?yán)锩孀鰬?yīng)用。還有輪轂電機，輪轂電機我個人觀點這是一個非常好的分布式驅(qū)動形式，但是要把輪轂電機做成產(chǎn)品還是需要花非常多的時間。

最后小節(jié)講一下驅(qū)動電機技術(shù)發(fā)展方向：

一是集成化，包括機電耦合集成、電力電子控制器集成；

二是高效率化，不管通過什么技術(shù)途徑，我們永遠(yuǎn)追求高效率和低成本；