车用电机的研究现状及发展趋势

1.  车用电机发展现状

       
       汽车作为一种方便快捷的交通工具早已和人们的日常生活息息相关。在西方发达国家，汽车在居民家庭中普及率较高。我国在“九五”期间制定的产业政策中也将汽车工业定位国家的支柱产业之一。近年来，我国的汽车销量在快速增长。

        汽车产业的高速发展也带动了相关配套产业的发展，车用电机产业就是其中之一，现代化的汽车内部安装了大量的电机，从几十到上百个不等，电机除了可以作为汽车驱动的核心部件外，还用在汽车空调、雨刮器、电动车门、安全气囊、电动座椅和后视镜调节系统上。汽车空调是汽车众多配套产品中比较重要的一种，空调性能的好坏直接影响到乘客在乘车期间的舒适度，所以对汽车空调电机性能及驱动技术要求较高。

       汽车上的电机分布如下图所示：

       
       
2 . 车用电机发展趋势

     目前汽车的发展趋势是更安全、更智能和更节能，车用电机作为汽车重要的组成部分，其发展趋势和汽车是一致的，同时也有自身的一些发展特点。

• 2.1 车用电机发展趋势--更安全

       汽车的安全是通过各种传感器模块采集相应的信息，ECU对采集的信息进行分析与决策，然后将决策的结果发送给执行机构来执行。车用电机就是一种执行机构，可以执行转向、制动等操作，从而确保安全。
       安全一直是汽车的第一要求，车用电机在汽车安全方面也是非常重要的。比如在自动制动系统出现以前，驾驶人一旦疲劳驾驶，很容易和前车追尾引发交通事故，甚至造成车毁人亡。目前的措施是通过摄像头和雷达感知前面的路况，一旦前方有障碍物且距离较近，自动制动系统就会工作。自动制动系统的执行器是直流无刷电机，其通过传动机构来推动制动杆进行制动操作。车用电机的制动操作和驾驶人踩刹车制动是一个“或”的关系，只要有一个动作就能确保安全制动。
     从另一个维度看，车用电机及其电子控制单元（ECU）与常规的电机及其驱动器在安全要求上也是不一样的，特别是与安全相关的车用电机。汽车上的多相电机就是为了保证当某些相出现故障时，也能保证电机的基本功能而进行的冗余设计。

• 2. 2  车用电机发展趋势--更智能

          车用电机ECU的主要职能是驱动和控制电机，并通过CAN或者LIN连接在汽车总线上。比较常见的情况是，ECU通过CAN或者LIN来传递控制指令，车用电机按指令执行相应的动作。但车用电机的发展趋势是各节点的智能化，这个智能化主要是指具备参数辨识、自我诊断的智能化。例如，车用电机ECU通过电机模型算法，从电流电压信号中计算绕组电阻，然后通过绕组的电阻模型来计算电机的温升，这样就可以动态的监控电机的工作状态，一旦发现过热，就采取相应的动作，防止温升过高，并将该状态报告给相关的ECU。很多电机算法对电机参数是比较敏感的，电流大小的差异、环境温度的差异及电机制造工艺的差异，都会导致电机参数有所偏差，如果每个点都进行标定，工作量比较大。目前的趋势是通过智能算法，对电机参数进行在线识别、自动标定。这些都是车用电机智能化的一种表现。
     

•  2.3  车用电机发展趋势--更节能         
  • 汽车电动化带来的节能
  • 电机效率提高带来的节能
  • 电机控制算法优化带来的节能

•  2.4  车用电机发展趋势—一体化

            随着电机制造工艺的进步，车用电机的趋势是一体化（电机控制器和电机集成在一起），一体化的好处是体积紧凑，安装方便，同时能优化系统的设计。

•  2.5  车用电机发展趋势—无刷化设计

            目前大部分车用电机还是有刷直流电机。有刷直流电机的优点是控制简单，成本低，但缺点是电刷易磨损、电磁兼容性不好，效率不高。因此车用电机的无刷化是未来的趋势。目前车用电子水泵基本实现了无刷化设计，冷却风扇还处于刚刚起步的阶段。现在汽车上车用电机都是有刷和无刷并存，但无刷已经是主流。