电机控制器市场需求日益旺盛？ - 可再生能源管理展览会

2023上海国际电力元件、可再生能源管理展览会将行于8月29日至8月31日在上海新国际博览中心举行，邀您关注今日上海电子展新资讯：

随着我国新能源汽车行业逐渐转向市场主导型，及IGBT等电控系统核心零部件国产替代进程加快，中国电控系统市场迎来发展新机遇。2022年上半年中国乘用车电机控制器装机量已达231.6万套，达2021年全年的70%以上，若单价为3500元/套，则预测2022年上半年中国乘用车电机控制器市场规模为80亿元左右。

有鉴于新能源汽车持续增长的需求，PCIM Asia 上海国际电力元件、可再生能源管理展览会近年来一直专注相关领域。特别设立新能源应用专区，专门展示与新能源汽车相关的电力电子应用技术及解决方案。同时，在展会期间举行的双碳目标的新能源开发利用专题论坛也是本届展会的亮点之一。

本文通过描述电机控制器市场发展现状和趋势，期望能给大家了解电控系统市场的发展带来启示。

电机控制器的概述

电机控制器（电控）是新能源驱动系统能量转换的关键零部件，是电动汽车的“控制中心”，驾驶员下发的控制指令，都要通过电机控制器来执行。电机控制器通过转矩控制和转速控制两种模式来控制电机转矩方向和转速大小来驱动车辆，实现加速、定速巡航、能量回收等功能。

从工作原理来看，一方面，它将动力电池端的直流电逆变为交流电，给驱动电机提供能量。另一方面，它接收整车控制信号和监控电机状态（转子位置、温度、电流和电压），通过调节驱动电机输入侧的电流和电压，控制驱动电机正常运行。

电机控制器工作原理

电机控制器的发展现状

电机控制器产业链上游包括控制软件、壳体、IGBT芯片、电容器、电流传感器、印制电路板等组件。IGBT芯片为电机控制器核心组件，具有耗损低、驱动功率小等优势，可应用于电流转换和传输环节。IGBT芯片在电机控制器中用量较大，占据其生产成本近40.0％。但目前，我国IGBT芯片市场被海外品牌垄断，包括日本三菱、德国英飞凌等。

经过多年发展，我国电机控制器生产企业数量持续增长，行业竞争较为激烈。合肥阳光电动力、合肥巨一动力、深圳弗迪动力、深圳汇川技术等为我国电机控制器主要生产企业。弗迪动力作为新能源汽车龙头企业比亚迪旗下子公司，其电机控制器装机量位居我国第一。随着本土企业自主研发能力不断提升，我国电机控制器技术水平与海外发达国家之间的差距不断缩小。

电机控制器技术的未来发展趋势

高安全性力矩安全通过：SBC+MCU监控架构、高压备份电源、安全相关驱动芯片、IGBT故障的全面诊断、独立安全关断路径、独立ADC通道的旋变信号解码、不同质两路高压采样电路、不同质三相电流霍尔传感器等实现。

高EMC等级

现在二代产品可能能做到class3、class4，以后EMC要做到class5，要求措施要做到小型化，成本更低。EMC核心突破创新定位在：以更优的滤波方案，更低成本的EMC器件成本达到高等级EMC要求。如EMC要求达到class5，体积占比小于5%，成本小于50RMB。发展研究内容包括：“电控+电机”系统EMC解决方案，核心器件EMC特性研究及解决方案，“电控+电机”系统EMC仿真平台。

高压化

主要针对乘用车，目前电压普遍300-400V左右，以后可能往高压化发展，超级快速充电和功率需求提升是电动汽车高压化的内在驱动力。如充电电压从400V提升至800V，充电时间可以缩短一半。这一块必须提升，电动汽车未来才个普及，高压化是发展的一个趋势，对应这个趋势，逆变器的设计会从650V IGBT的设计往更高的750V以及1200V IGBT的方向发展。

高功率密度

从分装角度，传统易用型模块向方砖、超薄外形，最后裸DBC/芯片形式这样的趋势发展。外形体积随分装向小型化发展，2018年或者未来可以达到2013年外形体积大小的1/10。

从芯片这个维度，往高效率、高操作结温方向发展，如E3芯片，操作结温为150℃，EDT2芯片结温可以提升至175℃，SiC碳化硅芯片结温可以超过175℃，如果E2芯片功率损耗为1，后两者功率损耗分别为0.8和0.3到0.5之间。使用SiC器件可以显著降低开关损耗，提升系统效率，减少死区时间，提升系统输出能力。从电池包和控制器的总体考虑，总成本下降5%，从整车考虑，续航里程增加10%。使用SiC器件之后能够提升整体效率。

随着器件的发展和分装技术的发展，成本预测会逐步降低。产品维度来讲，供应海马的控制器，可以做到18kW/L，第二个乘用车控制器功率密度可以做到26 kW/L，最新的乘用车控制器正在做可以做到35 kW/L，未来使用SiC材料预计功率密度能做到45 kW/L。

器件集成化和定制化

功能安全，高度集成化:

功能安全，更高主频:

驱动隔离IC：功能安全，高集成度:

模型电容已经高度定制化了，甚至在模型电容里集成EMC的。比如控制器EMC 的Y电容，单独加一个电路板，未来向集成化发展。这是电机控制器本身，未来系统也是向着集成化发展。

结语

随着电驱系统技术不断成熟，电驱动系统开始从分立化向集成化、一体化推进。通过将驱动电机、端盖与减速器三个部件进行两位一体化或三位一体化设计，不仅可以减轻其重量，符合汽车轻量化发展大趋势，从而有效提升新能源汽车的续航里程；从长远来看，电机、减速器、电机控制器、DC/DC、高压分线盒、充电机等零部件都会集成为一个大的动力总成。
更多最新的电控系统的技术，最新的功率器件，器件模块，SiC器件等产品，PCIM Asia 2023的展会现场将为您一一呈现。

    文章来源：PCIM电力元件可再生能源管理展

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