第1章 电驱动系统技术发展趋势概述
第2章 驱动电机
第3章 减速器和多挡箱
第4章 控制器和碳化硅
第5章 电驱动总成
第6章 混合动力
第7章 商用车电驱动
第8章 电驱桥和轮毂电机
第1章 电驱动系统技术发展趋势
1.1新汽车与万物互联
1.2 电驱动系统发展趋势
1.3 高电压、成本和功率密度
1.4 电驱动效率
1.5 长安汽车多合一
1.1新汽车与万物互联
（本节内容由清华大学赵福全院长演讲内容整理而成）
只有硬件那是行尸走肉，只有软件是孤魂野鬼，只有硬件和软件组合，才能实现灵魂的升华。
汽车产业由原来简单的上游供应商、下游经销商、中间整车厂这样一个链状的产业正在变成能源产业、城市建设、交通道路、信息产业都参与的全新产业。
有人管它叫全新的生态，也有人管它叫新企业，也有人管它叫新能源汽车，也有人管它叫智能网联汽车，我更倾向于叫它新汽车。
新汽车将为整个社会带来的改变已经不能简单从代步工具来看了，要从人流、物流、能源流、价值流，通过信息流来耦合，实现整个人类社会翻天覆地的改变。
进入新汽车时代，硬件照样重要，只有硬件不够，软件变得更充分，而这些很多技术是硬件企业没有办法完全拥有的，如果你要完全拥有，丰田就会变成华为；如果作为ICT的企业如果全部造硬件，它也变成了丰田，如果丰田+华为除以2，可能就等于鸡肋了。
万物互联是手段，实际流通的是数据，所以数据是基础，数据要进行深度的加工，产生智能，让同样的硬件更好地服务人类。
万物互联的新汽车时代，汽车的硬件是必要条件，软件是充分条件，新汽车最大的特点是，它是带有生命的，是可以进化的，靠数据进化，靠数据深度加工的AI，不断自我超越，实现越用越好、常用常新。
新汽车到底怎么演进，眼前的阶段实际是电动化，进入下一个阶段就是智能化，最终实现的是生态化。
智能是核心竞争力，万物互联是手段，连接的目的是流通数据，数据的深度加工使整个社会进入高阶智能时代。
1.2 电驱动系统发展趋势
电驱动的挑战，对功率密度的要求越来越高，对精度的要求越来越高，对效率的要求越来越高，另外，要能够适应不同的路况，还要采用先进的多功能的控制模块，要有高性能的功率半导体电力电子变换器，要有高性能的材料，包括高性能的磁性材料和高性能的超级导线。另外要能够和政策做更好的配合，也就是怎么样和整车在机、电、热的接口方面更好地配合。
上半年长三角的疫情的原因，受到了影响，从数据来看电驱动总成累计搭载量为231.8万套。从细分的市场来看，前三名分别是弗迪动力、特斯拉还有日本电产。
今年电驱动预计会突破550万套，今年扁线电机会突破250万台。
多合一集成与否还存在分歧，A0级和A00级以控制成本为主，以二合一单机的形式较多，A0级多合一为主，现在是以三合一为主流，C级、D级以上有可能会搭载多挡的。
成本方面相应的供应链比较成熟了，主要是在碳化硅，成本比较高，少数企业实现了量产。整个电驱动无论提高效率还是从各方面来说都是为了能够降低整体的能耗。
小型化方面，转速的高速化，20000转以上的高转速的技术，包括小的减速器的中心距，这有是有效实现小型化的一个手段。碳化硅模块本身集成的应用就可以使得电机控制器的体积和重量得到进一步优化。
电驱动系统优化的两大指标就是功率密度和效率，做新材料和新工艺是优化这两大技术指标最有效的措施。比如高性能的永磁体、高性能的硅钢片、还有多层扁线电机、宽禁带半导体、碳化硅和氮化镓的使用，都是提高这两大性能指标的有效方法。
优化冷却系统也是提高电机的两大指标的一个重要的方法，目前我们从水冷变到了油冷，下一代的冷却系统或许会更加高效，比如灌风水冷的技术，水作为介质比油作为介质在冷却效率上还是更高的，而且灌风水冷是先分析了电机和逆变器最热的发热点，然后用灌风的办法把最热发热点上筑成水道，然后把水冷却液在里面循环，实现了最高效的冷却。
1.3 高电压、成本和功率密度
高电压属于行业的共识，基本上所有的电驱动企业都在高压化有布局，对于高电压，国内首款宣传的是保时捷，当时发布这个产品的时候，整个高电压系统，各零件不是很成熟，各部分是保留了400V的回路。
电压平台从400V到800V，虽然现在量产的车型不是特别多，但是大家在规划过程或者开发项目里面运用的比较多，其中面临的技术挑战很大，包括耐压、包括核心材料的散热能力、包括耐热能力。今年会有少数品牌800V电压产品上市。
以A级车为例，整个纯电动系统的成本里面，电机占了40%，电控是40%，减速器是20%，如果把电机进行拆分的话，整个硅钢片是40%，为什么很多的企业做无磁、低磁的技术预研。剩下是一些铜材还有加工制造成本，总体来看自主品牌的三合一行业平均价格大概是在9000多块钱左右，80—200KW的成本大概是在6000—12000这样的价格区间，现在整体会有一些变化，尤其是碳化硅这段时间整体的价格在往下调，对我们成本这方面有利好的信息。
电控是电机的核心，IGBT占成本比较大，约是44%左右，不同的车型里面，A级车IGBT的价格是在600—800元左右，20、30万的A级车IGBT是在2000块钱左右。
碳化硅在这个应用里面为了提升相关的功率密度，基本这个趋势已经比较明显了，用碳化硅的车型和开发已经不下于10款车型，碳化硅从整个产业链的整个开发目前国内还不是特别成熟，也面临诸多的相关挑战，包括封装的一些材料也会影响到碳化硅本身性能的一些实现。
提高电机的转速是提高功率密度和效率的又一有效方法。目前我们在研的电机转速要求已经达到18000转—20000转的水平，下一代电机转速很可能就会奔着25000转的水平里迈进。在这里有一些技术瓶颈，一方面是轴承的高速化的技术，还有就是MCU，芯片的计算能力，也对电机转速有一定的瓶颈作用。因为我们现在电机转速要高，控制频率就要升高，电机控制器的运算效率、运算速度也是一个大瓶颈。
1.4 电驱动效率
现在主流三合一电驱动总成的效率，在400V这个平台，效率都是在85%、86%以上，更高的可能有87%、88%的，我们测算如果下一步结合到一些800V等等新的技术，如果把三合一的工况效率再提升三个百分点，比如到90%或者91%，对于整个车的续航的提升，还有对于成本的降低，对于用户来说收益都是非常好的。比如以成本为例，可能整车的成本可以降低4000—5000元甚至更高。
现在越来越多的采用多层扁线，以后还需要更精确针对更具体的车型、产品，要把我们电驱工作的工况区间做更精确的定义，甚至要把整个系统能量消耗的中心或MAP图上的重心要做更好的正向的设计和定义。
岚图也在开发以后要采用断开机构，特别是四驱的车型比较多，我们预测用了这种断开机构以后可能对工况里程的提升在3%左右的贡献。
800V加碳化硅电压升级的措施，这个可能也会对工况的效率提升在3%左右。
1.5 长安汽车多合一
2018年，长安汽车第一代电驱是分体式的，到了第二代提出“三合一”，现在到了第三代，2020年长安提出来叫做“超集电驱第三代”，是多合一的，功率密度不断提升，效率不断提升，噪音不断降低。
All in 1，长安汽车以一体化为目标，把电机、电机控制器、变速器、OBC、DCDC、DCAC、PDU等功能进行深度融合，攻克了高集成度带来的噪音问题、EMC的问题、热控制、可靠性技术的瓶颈，整体达到了行业领先水平。突破电力电子集成及性能深度耦合的技术，源于集成又超越集成。
超级集成技术带来的超级效率，工况效率提升5%，采用高效的功率器件、油冷系统等，使工况效率超过90%，总成最高效率超过95%，单车10年30万公里排放比燃油车降低20吨。
其中八层扁线绕组的贡献，效率提高0.9%，转子双V拓扑构型效率提高0.4%，超低电阻导线使得效率提高0.1%，低阻力拓扑结构优化使效率提高1.3%，一共有163项专利。
全球首创微核高拼脉冲加热技术，有了这个技术，可以实现零下30度的环境下保证动力性，零下35度的充电时间缩短35%。
参考资料：
陈清泉 汽车的新属性和电驱动的挑战
胡文光 基于ZF全球电驱动技术发展趋势
贾国瑞 新能源汽车电驱动系统技术进展成本分析及未来技术趋势
赵福全 汽车产业变革与动力系统的转型升级
第2章 驱动电机
2.1 电机的基础创新
2.2 扁线电机
2.3 高压800V
2.4 油冷技术
2.5 高转速
2.6 混合动力对电机的要求和挑战
2.7 转子位置检测
2.1 电机的基础创新
驱动电机所有的需求和指标都来自于整车，比如整车有最高车速的需求，电机就有最高转速的要求；整车有续航里程的要求，电机就有效率的对应的需求点。
近20年来，电机的原材料这一块，主要原材料，包括硅钢片、铜线和磁钢变化相对不那么大。硅钢片这么多年来导热性能没有什么变化，漆包线其实只是漆包线本身的漆膜强度不断有改善，但是导电能力似乎没有太多的进步。
磁钢的性能也很难提高，其实光磁钢性能也没有什么用，因为硅钢片的导热能力还是受限。所以目前从主要材料上提高电机的功率密度其实是非常难的。电机原理上很难去创新，只有通过新材料的应用和新工艺的应用，不断提高电机的功率密度等等。
同时，我们还期望更好的绝缘材料，希望绝缘材料不仅绝缘，还能导热，这块有很大的实际需求，也应该得到一些更好的技术突破。
前段时间有人提出来用超级导线、超级铜线，优势性能是比较好的，缺点是目前来说太贵，成本下降以后，对于电机的性能提升确实是很大的好处，它的导电率大概可以提高5%左右。所有技术的进步，必须是相同成本下实现更高的指标，或者说相同指标下降低成本。所以唯一的途径在导热能力提高，因为导热能力提高以后，电机的温度降下来，磁钢的性能也好，铜线的电导率也好，都能得到保证。
当然也可以采用更好的冷却措施，但是冷却毕竟有冷却不到的地方，有更好的导热材料的话，能够进一步降低特别是电机槽内的温度，是非常有好处的。
采用BOOST之后，实际上电压可变了，这种情况下，总的来说效率是改善的，因为可以把电机的拐点设计的更靠前，小扭矩的时候电流就小了，高速的时候用电压抬上去，功率也够，这两个一集成，效率改善很明显。
针对于整车不同的需求，华域电动现在规划了三个扁线的电机平台，内部称作SD、HD和MD。可以覆盖从A0级到C级传统车的需求，这些平台都可以覆盖永磁、异步、高压、低压、水冷、油冷，这里的高速可以到20000转以上。
2.2 扁线电机
扁线电机的优势是槽满率高、散热能力强、功率密度高、效率高，圆线电机现在行业是42%—45%的槽满率，扁线可以做到70%的槽满率。由于扁线电机槽内的热阻风小，散热好。而且NVH性能更好，从生产角度上扁线相对圆线的自动化程度更高，可以满足比较高的生产节拍。生产上可以模块化，现在最近两年国内的设备工艺日渐成熟，国内的供应商能力也在日渐增强，因为自动化生产效率比较高，导致生产的一致性会比较强。
对于扁线电机来讲，由于槽内可以塞进去的铜更多，可以把槽面积减小，提高它的热负荷，功率和扭矩会会得到提升。但是扁线电机有它的弱势，扁线电机最主要的弱势是高速的时候集肤效应比较明显，因为扁导体截面积比较大，面积越大集肤效应越大，特别是在靠近槽开口这一端，通常会比较热。
15000转以上的圆线电机更好一些，由于国内的车速比较低，扁线电机可以发挥道路的工况优势。
扁线电机相对圆线电机，因为圆线我们经常是可以调整绕阻的匝数的，扁线电机不具备这方面的特点，圆线绕组可以灵活的调整，扁线没有调整空间，方正通过气隙和材料的改变来配合转子的改变来扁线电机的平台化。方正目前量产的扁线电机，基本参数电子扁线是205，功率可以达到4.8KW/KG。
扁线电机属于工艺创新，由原来一把圆线塞到电机里面，换成了少股方形的导线，圆线与圆线之间是线接触，扁线与扁线之间是面接触，所以它的功率密度提高，导热性能提高，噪音也有改善。也有缺点，缺点就是投资成本比较大，损耗问题不可避免，不代表原先没有损耗。
扁线电机第一个问题，交流损耗在高速的情况下比较大，第二，槽里面的导体数比较少，想匹配一些参数很困难，扁线电机在用了6层和8层方案之后，不代表功率密度真的提高了，实际上它带来两个劣势，首先是导线层数越多，导线与导线的间隙、导线的漆膜端的比例实际越多，现在最高转速跑到2万，甚至2万以上，难道用12层或者16层不成？层数越多，实际上传导率是下降的，到最后是没有意义的。
第二个就是这种层数的增加对设备投入要求比较高，特别是为了换相，还有的企业设计了比较复杂的系统，这样一个设计就会导致柔性能力比较差，投资风险比较大。
EVK正在开发第三代扁线电机，它的槽型和原来的不同，第一个作用就是要进一步有效提高电机的功率密度，目标是再提高20%，EVK提出了一个全新的槽型，由于传统的扁线电机采用的是等槽块设计，它的磁是不等块的，槽口部分非常饱和，不浪费，所以EVK提出了接近于等磁块设计的效果，这个排布结构也有变化。
EVK设计的铁芯功率密度是提高的，以220直径、320牛米的电机来类比的话，圆线电机要140长，改成二代，大概要105。但是第三代的技术，只需要80毫米，甚至可以再小。
华域电动整个的扁平线开发的历程，最早是从2014年从事扁线电机的研发，2017年扁线电机在国内实现了量产， 2020年8层的扁线电机在国内实现了量产，今年8层的油冷的扁线电机正式实现了量产。
扁线电机和圆线电机他们还有各自的应用领域和空间，只不过扁线电机应用的领域要更广。
2.3 高压800V
去年开始，大家都开始讲800V，更高的电压对应着更高的效率，不管通过仿真还是实测，800V效率对于电机有明显的提升，性价比同时可以提升，因为功率扭矩提上去了，可以把电机做小，材料成本可以降下来。
高压电机对于绝缘系统挑战很大，恒定电压是800V，过充电压可以达到1100—1200V，伴随局部放电比较高，电机的绝缘压力大幅度提升，已有的绝缘设计已不再适用。新的绝缘设计需要大量的验证工作，要实现从零部件至电机整机全覆盖，为适应新的绝缘设计，电机的生产工艺及设备也需要重新进行调整，以减少绝缘层在生产过程中的损伤。
扁线工艺是冲压还是折弯，对于漆包线的损伤是不同的，选择了工艺路线之后基于不同的零部件模拟工艺过程之后再做耐久的单体和老化试验，将零部件与工艺过程叠加进行验证。通过了之后，再去做整机的DV测试。
高压之后对于绝缘系统的老化，比如说热老化、机械、环境、电这些都会对绝缘系统提出挑战，高压系统的研究方法，华域首先是从材料的研究，包括电磁线、绝缘体、电气间隙、绝缘材料。不同的工艺对于铜线的影响也是不一样的，华域进行了电机的验证，然后又要对整车的验证，最终得出800V的技术规范，目前大家都没有很统一的标准，都是属于各自在研究。
高压驱动电机绝缘系统的提升，两个技术路线有不同的流派，2型的绝缘系统更好一些。
华域电动到800V现在已经开展了一些工作，目前有一款800V的电机，现在正在做的是PV的验证，预计明年能够实现正式的量产。
轴电流设计有一些方法，方法的准确程度需要一些验证，通过一些模拟仿真，把轴电流在设计之初可以仿真出来，原理上是可行的。
2.4 油冷技术
新能源驱动电机有三种基本的冷却方式，风、水、油冷，对于A级车，采用风冷的可能会比较多，对于风冷电机大家应该比较清楚，体积小、重量轻，散热比较差，因为没有水和油的冷却，但是的确便宜，成本比较低。
水冷现在用的比较多，散热相对会更好，功率密度相对风冷要提升很多。随着现在特别是稀土材料价格快速增长，油冷日渐成为整个动力系统的趋势。降温效果更好。功率密度降低，单价升高，材料用量降低。
油冷系统的优势是散热好，其实最近特别是汽油材料、原材料价格涨的厉害，油冷可以直接冷却转子、磁钢，特别是对于转子的冷却效果好，在前期要做的非常充分，由于散热能力在高速的时候，它的持续性得到大幅度的改善；性价比是比较复杂的，因为油冷系统增加了散热能力的同时也会增加整个系统油路附件的成本，这个需要从市场化工材料的角度，从整个前面的材料看，油冷系统是不是成本最好。
方正的油冷系统降低磁钢的成本，相对于水冷的磁钢的稀土用量降低了50%。
油冷系统的挑战很多，现在可能市场上把油冷系统做到完美的也很少，因为油路的设计变化非常多，要从整个系统去进行适配达到最佳的冷却效果，整个油路系统复杂，不仅涉及电机，还包含壳体、齿轮箱、油泵器等，而且对于清洁度要求比较高，投资比较大。
油冷电机内部有很多的原材料和油会发生化学反映，有腐蚀性。成本模型的变量太多，而且变量在每个时间维度的稳定性不同，导致整个系统是实时变化的。
对于800V系统，第一要降低电压梯度，这样对于绝缘材料的选择会更多一些。目前的经验来看，单纯通过电机设计是没有办法完全减低的，从材料的角度是两点，需要高耐电力和高PDIV两者结合在一起。
开发上油冷的设计很有讲究，计算量很大，另一方面喷油的位置、角度以及其他的一些油嘴的形状，其实对于这个都会有一些影响，甚至我们还要考虑到在整车工作环境下，油的喷射的角度的变化，其实都会影响到电机的冷却。
第二个是兼容性，兼容性很好理解了，刚才说绝缘了绝缘材料都会有油污的影响，都会存在兼容性的问题，所以这说一部分是一个挑战，不同的厂家OEM会用不同的APF，甚至同一个OEM会选择不同的油品，这样就对绝缘材料的选型验证带来了很大的挑战。
第三部分是清洁度，以前水冷电机，电机本身的清洁度要求本身没有那么高，现在由于采用油冷所有的这些异物比如金属颗粒、非金属颗粒都在油路，非金属颗粒会影响油路的堵塞，金属颗粒可能会影响电机的短路，或者是说危害性更大的一些影响。
2.5 高转速
近一两年客户的需求对转速的要求是逐渐提升的，现在已经有超过两万转，转速提高以后，功率密度可以进一步提升。
特斯拉已经量产了碳纤维转子的电机，现在碳纤维转子的形式有几种，一种是在做护套套在转子上，好处是相对来说这部分的工艺比较简单，但是对于性能的要求比较高，还有直接缠绕的方式，分两种，一种干法，一种是湿法，湿法是单个碳纤维的线束在缠绕，一边在缠绕，一边在干接的材料，但是它的一些好的地方量很难去控制。还有一种是相当于干法的工艺，目前干法工艺从实现形式上更容易一些。
华域目前进行了验证和研究，首先进行了材料级的验证，首先是对碳纤维本身的材料进行了验证和测试。现在碳纤维的转子已经制作出来，在做一些相应的耐久的测试，现在看起来测试效果很明显，加入了碳纤维之后对于功率还有扭矩有一定的提升。
2.6 混合动力对电机的要求和挑战
混合动力系统对电机的期望，第一个就是尺寸要小，特别是轴向尺寸要小，哪怕是缩短1毫米，对于系统都是非常有价值的。
混合动力系统希望电机成本要低，电机的主要成本是金属材料，它不大可能随着量很大的情况下成本就下降，要想办法降低这些材料的使用，才是提高电机竞争力的有效方法。系统极致的体积，不仅是要满足系统布置，更是对极致成本的追求。
提高转速之后，相对功率的扭矩就下降了，这种情况下，成本就下降了。但是相同的扭矩和功率情况下，希望电机体积小的话，如果转速大家都一样的情况下，再要提高功率密度，只有提高电机的磁负荷和电负荷。随着导磁性能饱和的情况，其实磁负荷很难提高，电机的铜损和铁损和电负荷的平方成正比，如果提高电负荷的话反而比较严重，当然可以用比较好的冷却方式来解决，但是也不能解决电机的电密过高导致效率过低的问题，提高电机的空间利用率才是一个非常好的方法，能够在相同的扭矩转速要求情况下放更多的铜线，虽然铜线没有降下来，但是可以使其他材料能够有效下降。
混合动力实际上动力最主要能量来源还是发动机。在中低速，扭矩相对大的地方，或者如果配阿特金森发动机的话，应该是中速偏高速一点扭矩比较大的地方，这是发动机希望的但是电机就是怕大扭矩，因为大扭矩有大电流，有大电流之后就会产生热，如果想要发电机做到效率高，导线就要粗，所以要尽可能增加用铜量，降低铜损，才是提高发电机效率和发动机效率匹配的唯一途径。
对于发电机来说，一定有不可避免的PWM损耗问题，目前的硅钢片能束缚的电流频率差不多2K，2K以上基本上都是无线电波，无线电波放到哪儿就烧到哪儿。所以在考虑发电机的时候，一定要注意PWM的损耗。
首先设计合理的拐点，满足功率的情况下，尽可能多，密度高一点，希望系统能够适当降低功率要求，因为功率要求大，拐点转速高，匝数不能多，当然电感就来的小了，系统效率很难提高。
第二，在轴向尺寸允许的情况下，先用小直径的电机，这样的话可以使得电机的有效长度长一点，因为电感的滤波效果等于二分之L。这样的话，外部尺寸小了，电阻就小了，电感的比例就大了，这是非常有利于改善PWM谐波损耗的。
第三个措施，我们可以在控制侧做一些PWM变频的策略，当然这些策略很可能还会带来其他问题，也不能保证PWM频率都在2K以内，不能满足那么高的工作范围，所以这个只能尽可能去优化，规避一些问题，但是不能根治。
相对比较好的措施就是控制器上增加BOOST电路，转速低的时候就上低压，转速高的时候就上高压，这样电感的充放电速度就快很多，对PWM的斜波控制会好不少。
驱动电机在混合动力上的应用，和在纯电上的是不一样，因为我们国家纯电按照CLTC工况，混合动力按照WLTC工况。最大的不同点，混合动力要跑高速的，要跑高130以上，考核它的油耗，纯电动大部分在120之内。这样一个情况，混合动力的电机跑120码的时候，这个驱动电机是不是工作都不一定了，看动力总成方案，如果不需要这个电机大扭矩输出或者相对较大功率输出的话，这个电机很可能就是对系统油耗的连累。
0扭矩损耗有多严重？以380牛米/1.4万转电机为例，我们让这个电机以仿真的时候按0扭矩输出，从低速慢慢往上跑，发现在最高转速的时候，它的损耗居然超过5000瓦，对应于我们常用的120码工况，可能是10000转左右或者9000转左右，它的损耗也是很大的，这个损耗哪儿来的呢？因为现在大部分电机都是永磁同步电机，里面有磁钢，旋转起来要有铁损。同时电池电压在限定的情况下，随着转速越来越提高，发电的电压越来越高，会高出电池电压，这个时候要增速，就产生铜损。所以对于0扭矩这个问题，不能在铜铁损上做到有效的控制，肯定会连累系统。算起来节油的系统，结果跑下来费油，大部分也是因为这个原因。
混合动力的高压化主要是BOOST带来的，高压化之后，最主要对扁线来说，很有可能同一个槽里面两根导线匝间电压，这个问题很严重。如果两根导线破损了的话，只能耐500、600伏，对于BOOST的升压，一般都会升到700、800伏，至少是600伏。这种情况下风险很大。
混合动力汽车系统对空间尺寸要求十分苛刻，采用扁线电机是目前成熟混合动力系统的主要措施。
发电机和电动机不仅要实现高效区的匹配，而且特别要注意降低发电机的PWM损耗及驱动电机的0扭矩损耗才能做到更好的节油效果。
EVK第三代扁线电机技术在轴向空间布置、高效率区域匹配、高速高压化方向具备明显优势，不仅具备一定的成本优势，还能更好的助力系统实现相关指标。
2.7 转子位置检测
转子位置检测方案三个主要大的技术方向：霍尔传感器、连续位置传感器、旋转变压器。
最常见的就是霍尔传感器，它是实现60度的电角度换相，实际精度取决于极对数，它是受制于机械设计和装配，所以它的精度不能无限度提升，霍尔传感器方案主要是适用于方波驱动。
在环境耐受性方面，因为霍尔传感器主要还是基于半导体元件和PCB，所以它的环境最高温度受制于芯片的最高工作温度。如果在电机内部做一定的绝热设计是可以提高耐受性的。抗震性能是良好的。另外一个痛点，刚才提到了基于PCB技术和半导体元件，所以如果遇到一些特别的工况，如有油或者气进入到电机内部，或者有一些导电或者非导电的杂质进入到电机内部，关于油品和环境污染的耐受性需要做特别的验证。
霍尔传感器电角度以及机械角度的精确度是受到限制的，而连续的位置传感器方案就可以实现一个连续的位置输出，接口比较丰富，包括三通道的霍尔，都可以有一个良好的接口。这种方案也会存在对应的装配和设计公差，但是因为这种传感器它最后在线会做一次校准和编程，所以它的装配过程中的精度和误差是可以通过后期的校准实现补偿，这样就可以实现比较好的精度。在环境耐受方面，它跟霍尔传感器是一样的。
成本方面，因为现在越来越多的厂家去支持位置传感器方案，可选资源还是比较丰富的，但是各个厂家路线不同，所以在应用的时候也会遇到不同的问题和挑战，整体的硬件综合成本稍高。
无论是霍尔传感器和位置传感器都是基于半导体和PCB的，它对环境耐受性这块是一个比较大的痛点。
旋转变压器可以实现高精度的连续位置输出，装配精度实际上可控可补偿，因为它在装配过程中可以做一些校准和调整，在环境耐受性方面，它最大的优势就在于高耐受性和高可靠性。总体来说，它需要一个外部的激励源和对应的编解码的电路或者芯片及算法，软硬件的综合成本在电子层面相对来说比较高。
广东德昌电机做了对比试验，在初始测试的时候，霍尔传感器电机平均响应时间是5.19毫秒，采用位置信号传感器电机平均响应时间是6.03毫秒，慢了0.84毫秒，大概慢了16%。基于刚才的分析，位置传感器的响应对响应时间的影响有显著的影响，大概是0.6毫秒左右。轴端的油封特性，因为这个是跟客户的用能功耗有关，也不能轻易去除，但是它会有显著的影响，加与不加，对响应时间影响大概是0.4到0.6左右。那么油脂的特性和加注量的控制实际上是有微小的影响，小于0.1个毫秒。
优化设计、改良后，最后实际测试，改善后的二代电机，就是位置传感器电机，它的平均响应时间达到了4.74毫秒，对于霍尔传感器电机快了0.45毫秒，对比优化前的二代电机快了1.29毫秒，优化前后对比，动态响应性能提高了21%。
旋变变压器的优势在于，它可能应对一些特别工况，比如说高温、高污染环境、高振动，特别是有可能出现一些对于电场或者磁场干扰性比较强的状态下，它会有一个相对比较好的应用优势。
电涡流式传感器更像旋转变压器，只不过旋转变压器是基于磁场的，而电涡流是基于电场的，那两个是一种类似的方案。
每一种方案都有它对应的领域和市场，如果更关注成本就选择霍尔，如果在成本和精度之间有一个取舍，就要用连续位置传感。如果用高可靠性，就选用旋变变压器。
参考资料：
曹红飞-混合动力系统用扁线电机技术挑战和解决方案
陈静-新能源汽车驱动扁线高压油冷电机关键技术研究
李斌 电驱动系统架构与800V解决方案
李春鹏-传动系统执行电机转子位置检测方案比较及案例分析
（未完待续）
联系客服
