2017年7月19日，由中國電動汽車百人會主辦，湖南中車時代電動汽車股份有限公司、株洲高新區(qū)管委會承辦的“電動汽車熱點問題系列研討會——株洲峰會”在湖南株洲舉行，此次研討會聚焦“新能源汽車電力電子技術”話題，多位行業(yè)專家與會交流分享最新技術，全面分析新能源汽車電力電子技術，共話行業(yè)未來發(fā)展，為行業(yè)帶來新的技術觀點和發(fā)展意見。中國中車集團株洲電力機車研究所首席專家郭淑英在發(fā)言中介紹了目前我們國內的電動汽車電機驅動系統(tǒng)的現狀，并結合國外發(fā)展現狀作了對比分析。

　　以下為發(fā)言實錄。

　　陳主任，丁院士，各位專家，大家好!

　　我匯報的題目是“聚焦電力電子，突破電動汽車電機驅動系統(tǒng)核心技術”。我的報告分三個部分，首先簡單介紹一下電動汽車對我們電機驅動系統(tǒng)有那些需求。我們都知道電機驅動系統(tǒng)是把電池的電能轉化為機械能的關鍵部件，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汽車技術體系的三項關鍵共性技術之一。

　　整體對我們電機驅動系統(tǒng)提出的要求，首先，高性能，效率要高，高功率轉矩密度，良好的性能確實是能夠保證車輛的動力性和操控性，同時增加車輛續(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，現在提的非常高的一個指標，直接影響到我們汽車的產業(yè)化進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。

　　目前我們國內的電動汽車電機驅動系統(tǒng)的現狀，從整車來說，我們去年的產銷量分別是50多萬輛，排名世界第一，到2020年我們總的產量將會達到200萬輛，我們國產的車輛主要還是與我們國產的電機驅動系統(tǒng)配套的，這點也是值得我們這行驕傲的。但是我們都知道，電機控制器里頭所用的關鍵核心部件IGBT，還有一些軸承，這些部件大部分還是有賴于進口。

　　第二部分，談一下國內外電動汽車電機驅動系統(tǒng)的發(fā)展現狀?？偟膩碚f，電機驅動系統(tǒng)是向著高效率、高轉矩、高功率密度以及高集成度這個方向發(fā)展的，整個階段經歷了從分離式、到集成式到現在的機電一體化和高度集成的發(fā)展?；谶@個要求，對我們電機控制器和電機方面的材料、器件和我們的熱管理、控制技術都提出了更高的要求。從控制器來看我們的發(fā)展分這么幾個階段，第一個是傳統(tǒng)模塊，第二個階段是汽車級模塊，第三四個階段基本上過渡到定制化的模塊，還有多功能單元集成化、機電集成這么一個階段，我們下一階段就開展一些新材料、深度集成方向發(fā)展的。國內來看我們的產品四個階段都有，但是新的階段我們正在開發(fā)。從國外來看，國際上第一階段現在已經拋棄了，多半處在二、三、四階段和下一階段的研發(fā)當中。

　　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，我們國內采用標準封裝IGBT。

　　談到器件，談到下一階段的新型器件，目前以硅基為基礎的IGBT器件，它的耐壓頻率等等已經發(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運而生，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，能夠實現系統(tǒng)的高溫、高效和高速運行。

　　目前碳化硅的半導體器件國內外研發(fā)現狀可以看，國內碳化硅基礎已經起步，像我們中車株洲所、電工所等等都已經開始做研究，國家也設了一些課題。目前可以看，芯片模塊來看，國內像科銳、羅姆都有相應的產品，采用碳化硅的電機控制器，豐田和三菱已經到了路試階段，我們國內目前還是小批量的樣機產品，還出于這種研發(fā)階段，這就是主要的產品。

　　電機的發(fā)展，也是經歷了這么一些階段，從最初的采用異步風冷、永磁水冷，到現在各種導體形式，包括油冷的、矩形導體，還有異步、鑄銅轉子電機的，這些技術都在進步，目前還是朝著永磁化、高速化、集成化方向發(fā)展，現在電機和減速箱的集成，電機和控制器包括三合一這種方式，還有分散式驅動的輪轂電機還有輪邊電機，都在研發(fā)當中。

　　車用電機方面，實際上剛才講到新型器件的誕生，碳化硅器件，它的頻率高了，實際上對電機來說也提出了一個新的要求，你這個高頻情況下?lián)p耗，如何適應這種高頻下的工作狀況，對我們電機的材料，包括結構設計，一些控制算法也提出了新的要求，現在新材料、新結構、新技術都在同步進行。

　　我們看一看國內外的對比，應該說國產的電機驅動系統(tǒng)、電機基本驅動性能是跟國外的相差不太大，基本技術性能可以滿足我們的生產要求，但是在一些防護技術，噪聲振動，電磁兼容，可靠性、耐久性方面，我們產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，高效輕量化、高性價比的電機技術產業(yè)化這個課題已經設立，是由我們精進電動擔任這個課題的項目牽頭單位。

　　下面的表格可以看，通過指南的要求到2020年完成，基本上跟國際先進水平不會有大的差別。

　　后面跟各位報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，去年產值是310億，其中汽車板塊產值達到了100億。我們2010年開始，通過把軌道交通核心技術向電動汽車領域進行拓展，目前已經形成了從器件到模塊，到總成以及到電機驅動系統(tǒng)，包括昨天我們看到新能源整車，我們是這么一個完整的產業(yè)鏈。

　　我們中車株洲所下屬的三個業(yè)務單元來從事跟電動汽車相關的一些業(yè)務，比如說中車時代電動，是商用車整車動力車系統(tǒng)，還有功率半導體器件及乘用車電機驅動系統(tǒng)，還有電機制造，這是我們三個業(yè)務單元從事這些工作。

　　我們整個系統(tǒng)發(fā)展也是從2010年開始承擔863項目，到小批量的制作、生產到“十城千輛”，一直到完成幾代產品的開發(fā)，目前我們驅動系統(tǒng)的產品可以說形成了兩類平臺，一個是乘用車的，像這個乘用車DM11在外面可以看到，乘用車三合一電機控制器已經實現了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批量生產。從控制器的產業(yè)化能力來說，我們現在有兩條專業(yè)化生產線，一條是商用車，一條是乘用車，年產可以達到10萬臺，我們目前正在建設一個50萬臺電機控制器的制造基地，這是下邊我們廠房內部的圖片。

　　我們電機方面，株洲電機中試基地還有襄陽制造基地，襄陽目前的規(guī)劃和產能達到每年20萬臺?？偟膩碚f，我們在驅動系統(tǒng)方面還形成了部件級、總成級、系統(tǒng)級的完善實驗體系，我們這個實驗室通過了國家認定為CNAS的認可，成為新能源汽車領域專業(yè)試驗檢測基地，能力都還是完全具備的。

　　我們的技術路線，一種是基于通用IGBT模塊技術路線開發(fā)，一種是基于定制IGBT芯片高級程度的技術路線，這兩種技術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)了基于定制標準的功率等級，從55千瓦到140千瓦，目前功率密度可以達到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，這個是采用雙面水冷、雙電機控制器，這個產品外邊也有，可以看得到的。

　　這是乘用車系列的一些電機，現在都處于在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)，這個就是把控制器、變速箱、電機整個集成在一塊，這是具體的技術參數，將來這種集成式的我們認為是發(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，外邊有這個產品。這個產品目前是能夠適用于純電、增程插電、無軌電車、燃料電池等產品，覆蓋的車輛從6米—18米，目前來說是一種高性能、高性價比商用車系統(tǒng)的綜合解決方案，這個產品從TP1一直到TP5的發(fā)展，從最早的異步永磁共存分離式，到現在永磁為主，包括控制的集成，加上網聯(lián)化、智能化這個產品，應該是現在我們推向市場的一個主打產品。具體的八合一都有那些呢?雙電機控制器、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，應該說做的我們自己還是非常滿意的。這個產品的一些具體指標，相對于TP4來說，我們的體積重量大幅下降，成本也下降了20%，目前這個產品下半年大概有幾十萬臺的訂單。商用車的電機，有高速電機，包括無軌電車的電機，前面跟它配套的。

　　下邊我再給大家匯報一下我們的核心部件IGBT這方面的研發(fā)情況。從產業(yè)化能力來看，我們從業(yè)務領域，我們是覆蓋了從IGBT、IGCT、碳化硅、功率組建、晶體管等領域，產品布局來看我們有4英寸、6英寸、8英寸的生產線，我們有林肯研發(fā)基地包括這里的研發(fā)中心，還有具備這些重點實驗室、理事長單位的資質。我們現在從事半導體產業(yè)的員工有1100多人，其中技術人員有400多人，境外員工有330多人。

　　我們電力電子是這樣一個簡單的歷程，從這個發(fā)展歷程可以看，從1964年開始，我們自己開始研發(fā)大功率的半導體器件，一直到2008年并購了Dynex公司以后我們進入了IGBT領域，這是幾個重要的里程碑階段，我們開始IGBT進入地鐵和機車的市場。到2014年我們自主研發(fā)了IGBT的芯片與模塊，已經批量應用我們的軌道交通。目前為止我們的IGBT產品已經覆蓋了從650V到6500V全電壓系列的范圍，實現了出口。

　　現在到2017年，我們已經實現了從工業(yè)級到定制化汽車級封裝技術的突破，具備了汽車IGBT模塊的設計封裝測試的完整體系。芯片的性能，通過對比我們看，達到國際先進水平，并且根據市場的需求提供一些定制化的新品產品。

　　還形成了我們碳化硅器件的完整技術開發(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)行國家的重點研發(fā)計劃、寬禁帶半導體電機控制器開發(fā)及產業(yè)化的課題。

　　這里還介紹幾種芯片產品，我們的這個產品開發(fā)出來是三款汽車級的芯片產品，分別是750V/200A、1200V/200A、750V/300A。從模塊來說，我們從第一代標準封裝模塊到第二代標準封裝模塊，到目前我們采用平面封裝的模塊，有這么幾種規(guī)格。

　　最后談一點我們未來的規(guī)劃和展望。我們采用的技術策略應該是從芯片到模塊、到組件、到控制器、電機系統(tǒng)集成這樣集成推進的技術策略。目前有這么一個技術，最近幾年“十三五”期間我們將實現雙面冷卻IGBT產品和車用碳化硅產品的批量應用，這句話說起來，路程還很長，我們的工作都再繼續(xù)。推動電動汽車電機驅動系統(tǒng)“中國芯”的技術進步。

　　總的，基于我們自身電力電子和電動技術方面的技術能力，做大、做強我們電動汽車的電機驅動系統(tǒng)，打造性價比優(yōu)異的新能源汽車電機驅動系統(tǒng)，為這個行業(yè)做出我們一個國有企業(yè)應該有的貢獻。

　　我的報告就到這里。謝謝!