成果鉴定
院士专家共鉴“车用高效高密度永磁电机驱动系统”重大成果

院士专家共鉴“车用高效高密度永磁电机驱动系统”重大成果

2019-01-23

  2019年1月14日,中国电工技术学会对上海电驱动股份有限公司、中国科学院电工研究所、上海大学和上海道之科技有限公司4家单位共同合作完成的“车用高效高密度永磁电机驱动系统关键技术及产业化”项目,组织召开了科技成果鉴定会。我会副秘书长奚大华主持会议,中国科学院电工研究所副所长韩立研究员出席鉴定会并致谢,上海电驱动股份有限公司董事长贡俊研究员级高工、电工所研究室主任温旭辉研究员等完成单位代表全程参加会议并解答院士专家的质询意见。

孙逢春等9名院士专家参加本次科技成果鉴定会

  本次鉴定委员会专家由来自清华大学、北京理工大学、东南大学、山东大学、中国电器工业协会、中国半导体行业协会、北京电力电子学会和重庆长安汽车股份有限公司等单位的院士专家组成。我会推荐北京理工大学孙逢春院士担任主任委员,北京电力电子学会理事长李崇坚教授级高工、清华大学电机系电力电子与电机系统研究所所长柴建云教授担任副主任委员,获得与会专家一致同意。

  鉴定委员会认真听取了项目汇报,审阅了鉴定材料并进行了严谨质询,对项目成果创新性、先进性和重要的应用推广价值给予了充分肯定。院士专家们一致认为:项目建立了我国具有自主知识产权的车用电驱动系统产业链体系,成果整体技术处于国际先进水平,其中驱动电机优化设计方法及产品振动与噪声(NVH)性能等方面达到国际领先水平。

鉴定委员会专家认真听取项目成果汇报

  新能源汽车是我国汽车产业转型升级的必然选择。在新能源汽车中,“电机”的作用相当于传统燃油车的发动机,掌握先进车用电机驱动及核心器件技术对于我国新能源汽车发展意义重大。新能源汽车用电机驱动系统的技术特征是永磁化、数字化和集成化,要求“出力大、效率高、密度高、电磁干扰和噪声低”。从上世纪九十年代以来,车用电机、驱动控制器和高功率电子器件(IGBT)的核心技术均掌握在美、日和欧洲发达国家和跨国公司手中。

  上海电驱动股份有限公司、中国科学院电工研究所等单位组成“产学研”联合课题组,围绕新能源汽车电机驱动系统关键技术和产业化,在永磁电机设计方法、高效高功率密度高舒适性电驱动系统及功率电子器件(IGBT)国产化等方面开展了理论方法研究、关键技术攻关和产业化推广应用工作。课题组首次提出了基于铁磁材料服役行为的永磁电机多维优化设计方法,解决了车用永磁电机的特征参数优选、高效区规划和高功率密度设计难题,采用国产电工材料开发出系列化永磁电机产品;首次提出了高效高密度电机驱动控制器的集成与控制方法,在国内率先实现全数字化交流电机矢量控制,发明了功率组件直焊互连工艺和EMI滤波器优化方法,研制出系列化高功率密度、高效率及高转矩控制精度的电机控制器产品;成功突破了大电流沟槽栅场终止型IGBT元胞设计方案和关键工艺制造技术,发明了低感和低阻IGBT模块设计方法,解决了芯片双面焊接、双面冷却等关键工艺难题,提高了电流密度,降低了功耗,并打破了国外技术垄断,实现了规模化生产和国产化替代;率先提出了永磁电机系统振动与噪声(NVH)设计和控制方法,发明了正弦磁场永磁转子结构,实现了电机刚度提升和噪声源有效抑制;提出自适应线性神经网络的死区补偿和非连续脉宽调制(DPWM)方法,大幅提升了新能源汽车的驾乘舒适性。

  该项目历经近二十年的研究历程,累计获授权专利 45 项,其中发明专利 21 项;牵头制订国家和行业标准4项。经国家机动车产品质量监督检验中心(上海)测试,基于项目技术研制的驱动电机功率密度达到4.3kW/kg以上,电机控制器功率密度达到23.1kW/kg以上,系统效率超过94.5%。目前,已经广泛应用于奇瑞、长安、众泰、北汽等国内主流新能源汽车并实现对外出口,有力地推动了我国车用电驱动系统技术进步,取得了显著的经济与社会效益。