电动汽车是汽车工业发展的重大新技术，国际上各大汽车集团都致力于发展这项综合技术并产业化。从节能、环境友好和可持续发展来看，发展电动汽车对于中国尤为重要，通过开展电动汽车的应用示范，将交通节能、减排技术广泛应用于2008年奥运会的方方面面，必将会对北京奥运会倡导的“科技奥运”、“绿色奥运”理念作出全新的诠释。
“‘十一五’以来，我们在科技部的支持下，正在研发基于双机械端口电机（EVT）的深度混合动力平台，该平台能够实现丰田Pruis方案的所有功能，是深度混合动力的一种新的型式，具有原创性。”中国科学院电工研究所研究员温旭辉告诉记者。
电机驱动系统可谓是电动汽车的“心脏”。温旭辉表示，由于受到车辆空间限制和使用环境的约束，电动汽车用电机驱动系统不同于普通的电传动系统，它要求更高的性能、更高的体积/重量密度以及更高的可工作环境温度，用于普通电传动的电力电子与电机技术已经不能适应其要求。
为此，国家863开展了“电动汽车电气系统研究开发项目”研究，旨在发展满足电动汽车需要的极限高效、高功率密度、高可靠性的电力电子与电机驱动技术。
永磁化、数字化、集成化成为发展趋势
温旭辉告诉记者，电动汽车分为纯电动、混合动力和燃料电池三种类型，无论纯电动汽车、混合动力电动汽车还是燃料电池电动汽车，车用驱动电机系统既是关键技术又是共性技术。电动汽车用驱动电机的性能要求主要体现在低速大扭矩、调速范围宽、过载能力大、大功率小体积等方面；同时与普通工业用电机驱动系统相比，还具有工作环境恶劣、成本低等特点，因此车用驱动电机系统开发技术与生产技术难度更高。她介绍，目前各国际汽车集团、跨国电气集团、科研院所都投入大量资金与人力开展电动汽车用驱动电机系统技术研发。
据介绍，电动汽车用电机驱动系统技术发展趋势基本可以归纳为着永磁化、数字化和集成化。
温旭辉说，永磁电机具有效率高、比功率较大、功率因数高、可靠性高和便于维护的优点。采用矢量控制的变频调速系统，可使永磁电动机具有宽广的调速范围。因此，电机的永磁化成为电机驱动技术的重要发展方向之一。
她表示，数字化也是未来电机驱动技术发展的必然趋势。数字化不仅包括驱动控制的数字化，驱动到数控系统接口的数字化，而且还应该包括测量单元数字化。随着微电子学及计算机技术的发展，高速、高集成度、低成本的微机专用芯片以及DSP等的问世及商品化，使得全数字的控制系统成为可能。用软件最大程度上地代替硬件，除完成要求的控制功能外，还可以具有保护、故障监控、自诊断等其他功能。全数字化是电动车控制乃至交流传动系统的重要发展方向之一。
同时她介绍说，电机驱动系统的集成化主要是指电机与发动机总成或电机与变速箱的集成。电机驱动技术向着集成化的方向发展有利于减小整个系统的重量和体积，并可以有效的降低系统的制造成本。
成功实现“高转矩密度”
中国科学院电工研究所是以发展电工电能新技术为学科方向的国家科研机构，针对国家发展绿色交通的需求，该所从“九五”期间就开展了电动汽车电气驱动技术的研究。成立于1997年的电动汽车技术研究发展中心目前已成为国内重要的电动汽车电气系统研发基地之一，“九五”、“十五”期间，先后承担了与电动汽车相关的18项国家科技部、中国科学院、北京市重大科研任务。
温旭辉说：“我们完成了‘十五’科技部863电动汽车专项中转矩密度最高和功率最大的电动汽车用电机驱动系统的研制。”她介绍，实现“高转矩密度”的难度在于在有限体积与有限散热能力的条件下，设计全域高效的永磁电机；与此同时还要解决高转矩密度、高效电机带来的非线性控制难题。“电工所为东风EQ7200HEV混合动力电动汽车研制的集成永磁电机驱动系统，实现了178Nm的高起动转矩和4倍恒功率区的高技术指标，满足了整车驱动动力要求。同时，电动/发电状态快速切换控制技术保证了电机、内燃机混合动力系统控制的实现，高效特性凸显了混合动力驱动系统的节能优势。与此同时，电工所为科技奥运示范运营的纯电动公交车研制的交流异步电机驱动系统实现了850Nm的低速大转矩和160kW峰值功率的技术指标，通过两年多北京公交121线载客运营，驱动系统体现出加速性能好、高效率区域宽、噪声低和高可靠性等特点，满足奥运示范电动汽车公交运营需要。”
进入“十一五”，课题组开展了基于双机械端口电机（EVT）的深度混合动力平台研发。温旭辉告诉记者，该系统的核心部件是一个具有两个转子的双机械端口电机，它的内、外转子可以工作在工作区的任意工作点，通过控制可以实现无级调速和能量传递，取代PRIUS中的发电机、电动机行星齿轮变速箱等装置。“将内转子和内燃机相连，外转子和汽车输出轴相连，让内燃机工作在最佳效率点，通过双机械端口电机的无级调速功能，可以保证外转子在全速范围内运行，即汽车在任意工况运行。”她说：“采用这样的技术，可以使内燃机一直工作在高效区，降低了内燃机排放，从而提高汽车的燃油经济性。”
电动汽车产业化路还很长
谈及电动机驱动系统的产业化，温旭辉认为，电动汽车驱动电机系统要大量进入市场，在其产品特征上必须具有低成本、高效率的特点。几项关键因素，将直接影响到电动汽车产品性能以及消费者对其青睐程度。
她表示，首先是高功率密度驱动电机的研发。“电动汽车的驱动电机属于特种电机，它是电动汽车的关键部件。要使电动汽车具有良好的使用性能，驱动电机应该具有宽的恒功率区，足够大的启动转矩，体积小、质量轻、效率高且有动态制动和能量回馈的性能。”
其次是电动汽车驱动采用的电力电子器件国内还不能制造，造成驱动控制成本下降空间受到限制。同时电机驱动控制器在保证可靠性的前提下，必须达到减小尺寸、减轻重量和降低制造成本的要求。这其中需要注意：要通过对散热技术的研究来解决因为控制器环境温度高和芯片热量密度增加而导致的模块散热问题；要使用新型材料的电容器、并在制造工艺上采用改善控制器金属壳体的结构组成，来减小控制模块的体积和质量。
她还表示，混合动力汽车专用电机驱动的软件可靠性也很重要。她说，电动汽车电动机需要频繁起动、关闭，驱动电机的工作模式需要频繁的在电动状态、能耗制动及发电状态之间切换，这就对电机驱动系统的可靠性提出了更加高的要求。在进行控制软件设计时，要充分考虑到不同工况下对电机控制的不同要求，提高控制精度，保证电机在长时间下运行的可靠性。
此外，她还认为电动汽车驱动电机系统要大量进入市场，除了要解决几项关键技术问题之外，还需要政府相关政策的支持。
“总的来说，由于我国电动汽车行业还处于产业化初期，国内市场上暂时还没有十分成熟的产品，社会公众和消费者对电动汽车的认识也刚起步，真正实现电动汽车的产业化还有很长的路走。”温旭辉说，“我们已将科研方向定位于对电动汽车驱动的核心关键技术———极限电力电子与电机技术研究，将通过与国内相关的大中型企业开展多方位、深层次的紧密合作，建立科研与产业化的良性循环，推动电动汽车电机驱动系统的产业化。”
■数字863
现有内燃机车辆从油井到车轮的全循环效率为14％，而电动汽车（包括纯电动、混合动力和燃料电池汽车）的全循环效率为28％至42％，燃油经济性提高了30％至50％。
目前，混合动力汽车销售市场份额为0.4％，预计到2018年会提高到50％。
科技部“十五”期间投入8.8亿元，吸引投资20多亿元用于电动汽车关键技术突破；“十一五”国家将继续投入10亿元以上的资金用于新能源汽车技术研发。
东风汽车混合动力轿车EQ7200电机驱动系统是“十五”863专项电机驱动共性技术中的难度最大的课题，永磁电动机转矩密度与丰田Prius混合动力电动机相当。课题组成功研制出180Nm高峰值转矩、4倍弱磁的永磁磁阻电机及其驱动，目前已完成了1.5万公里的型式认证实验。
全数字交流异步电机系统技术将应用于奥运示范公交车运行。其载客人数约50人左右；满载重量约17吨；最高车速为每小时80公里；续驶能力约150至200公里。
课题在驱动控制系统方面取得了5个品种产品，在中小功率永磁同步电机技术方面取得7个品种产品，在旋转变压器技术方面取得了4种型号的产品。在快速建立产业化平台的基础上，预计两年内产值可达千万元以上。
课题组从组建初期的4人小组，发展到主要由多学科背景的博士、硕士组成的70余人的研发队伍，培养了一批青年科技骨干。
课题共上报8项成果，获得了3个奖项，发表论文116篇，申请专利13项。
课题后续获得的国家、中科院及地方支持的项目共计21个，经费总计达4812万元。
