电动汽车用驱动电机技术分析

王敏希

摘 要：驱动电机是电动汽车驱动系统的动力元件，直接影响电动汽车的最高时速、加速和爬坡性能等，因此电动汽车中驱动电机的选型是至关重要的，本文主要以中文专利摘要数据库、德温特世界专利索引数据库和世界专利文摘库的检索结果为分析样本，对电动汽车用驱动电机技术进行分析。

关键词：电动汽车；驱动电机；专利

中图分类号：U469 文献标识码：A

一、引言

随着经济技术的不断发展，汽车产业已成为我国的重要支柱产业之一，汽车产业的迅速发展给我国带来了巨大的环境压力和能源危机。而电动汽车可以车载电源为动力，相对于传统汽车而言，电动汽车的出现缓解了中国石油短缺、降低环境污染，是未来汽车行业发展的必然趋势。

驱动电机是电动汽车驱动系统的动力元件，是影响电动汽车性能的重要部件，目前，电动汽车中常用的驱动电机类型有：感应电机（例如专利GB8026890A）、永磁同步电机（例如专利JP13942886A）、永磁无刷直流电机（例如专利GB4529466A）和磁阻电机（例如专利JP14291982A）。

二、电动汽车用驱动电机技术

克莱斯勒公司生产的Epic Van、福特公司生产的Ranger EV、通用汽车公司生产的IMPACT和EVI电动汽车以及中国生产的SL6700DD电动客车和ZK6820HG-1电动轻型客车等均采用感应电机作为驱动电机，采用感应电机的优点在于感应电机转子结构简单，成本低、可靠性好、调速范围宽、控制器和制造技术成熟、扭矩波动小、噪声小，缺点在于电机体积大、效率低、功率因数低。

丰田的Prius以及比亞迪E6先行者等均采用永磁同步电机或永磁无刷直流电机作为驱动电机，采用永磁同步电机或永磁无刷直流电机的优点在于永磁体积小、重量轻、功率密度大、输出转矩大，精度高、效率高、噪声小、维护简单，缺点在于永磁电机控制复杂，永磁体存在退磁问题，造价也较高。

开关磁阻电机结构控制简单、出力大，可靠性高，成本低，起动制动性能好，运行效率高，但存在噪声高，转矩脉动严重，非线性严重，控制技术需进一步完善的缺点，因此其实际应用受到了限制。

三、专利申请状况分析

为充分掌握电动汽车用驱动电机技术的整体情况，下文将基于全球专利状况和中国专利状况两个层面对电动汽车用驱动电机技术进行研究和分析，截止至2014年11月，针对电动汽车用驱动电机技术，在德温特世界专利索引数据库和世界专利文摘库数据库中共检索到6831项全球专利，在中文专利摘要数据库中共检索到3048项中国专利。

1 全球专利状况分析

从电动汽车用驱动电机技术全球专利申请量来看，该项技术的专利申请始于1971年，但早期专利申请量极少，1990年后申请量开始增加但增加量不大，2003年之后申请量相比前阶段出现了量的飞跃，进入了电动汽车用驱动电机技术的快速增长期。

从电动汽车用驱动电机技术全球专利区域分布和申请人来看，该项技术的专利申请主要集中在中国、日本、美国、德国和韩国等国家，日本的本田、日立、日产、丰田、三菱电机、松下，欧美的福特、通用、博世，韩国的现代等公司是电动汽车用驱动电机技术的主要申请人，中国在电动汽车用驱动电机技术方面的专利申请量较大，但是申请人比较分散，这充分说明我国对电动汽车用驱动电机技术的研究还不够深入，需要进一步深入。

根据驱动电机的类型，将电动汽车用驱动电机技术划分为三个技术分支：感应电机、永磁无刷直流和永磁同步电机以及磁阻电机，从电动汽车用驱动电机技术全球专利技术分支看，永磁无刷直流电机和永磁同步电机是申请的主体，占总申请量的54%，感应电机的研究起步较早，申请量占28%，而磁阻电机的申请量最少，仅占18%，可见，永磁无刷直流电机和永磁同步电机是目前研究的热点，且对该类电机的研究主要集中在日立、日产、本田、丰田等日本公司。

2 中国专利状况分析

从电动汽车用驱动电机技术中专利申请量来看，1993年开始出现该项技术的专利申请，此后，国内申请量迅速增长，并于2011年左右达到峰值，国内该项技术的申请量自1998年前后超过了国外来华的申请量，但是国内申请的类型主要是实用新型，总量占62%，而国外来华申请则恰恰相反，其中98%都是发明专利申请，由此可以看出，国内在电动汽车用驱动电机技术专利的实际保护意义和保护年限上与国外来华申请有较大差距。

从电动汽车用驱动电机技术中国专利区域分布和申请人来看，该项技术的专利申请主要集中在浙江、江苏和广东等沿海地区，主要申请人包括高校和企业，比如哈尔滨工业大学、东南大学、裕成富通、永济新时速和中科深江等，另外，国外申请人也十分注重中国市场，比如日本的NTN、本田、三洋等公司。

从电动汽车用驱动电机技术中国专利技术分支看，永磁无刷直流电机和永磁同步电机的申请量占到了总申请量的67.02%，感应电机和磁阻电机分别占了21.34%和11.64%，永磁无刷直流电机和永磁同步电机的申请量大于感应电机和磁阻电机申请量的总和，是电动汽车用驱动电机技术研究的热点，我国对该类电机的研究主要集中在东南大学、哈尔滨工业大学等高校以及裕成富通、永济新时速和中科深江等公司。

结语

本文主要以中文专利摘要数据库、德温特世界专利索引数据库和世界专利文摘库数据库收录的专利为样本，通过对电动汽车用驱动电机技术的专利申请量、申请人、区域分布以及技术分支等分析可知，磁阻电机的噪声、转矩脉动、非线性以及控制技术是未来电动汽车用驱动电机技术研究一个重要方向，永磁无刷直流电机和永磁同步电机是目前电动汽车用驱动电机技术研究的热点和重点。

参考文献

[1]陈清泉，等.现代电动汽车技术[M].北京：北京理工大学出版社，2004.

[2]张千帆，等.电动车用新型驱动电机发展综述[J].微特电机，2004（06）：33-37.