从国际研发的方向来看，受到车辆空间限制和使用环境的约束，汽车要求电驱动系统有更高的性能，耐受环境温度范围更高（冷却液入口温度＞105℃），能经受高强度的振动以及体积小、成本更低等。为满足以上严格甚至苛刻的要求，车用电驱动系统技术的发展趋势可以归纳为永磁化、数字化和集成化。永磁同步电机驱动系统以其高功率密度、高效率等优势，成为发展电动汽车电驱动系统必须着重研究的关键技术之一。

在电动汽车电驱动系统的发展过程中，异步电机驱动系统得到了非常广泛的应用。但是随着电动汽车电驱动系统技术要求的不断提高，永磁同步电机驱动系统（PMSM）在国内外电动汽车上的应用逐渐得到了加强。表1-3是国家“863”计划中不同时期的驱动电机类型的比例分布情况。表1-4是2009年以来参加新能源汽车驱动系统测试（根据新能源驱动系统电动车辆国家工程实验室测试基地数据）的电机类型分布情况。表1-5是国外目前应用于电动汽车上的电机类型分布情况。

表1-3 国家“863”计划中不同时期的驱动电机类型的比例分布

表1-4 新能源车辆驱动系统测试的电机类型分布情况

表1-5 国外目前应用于电动汽车上的电机类型分布情况

从表1-3可以看出，在国家“863”计划中，随着研发的不断进行，异步电机驱动系统比例从56%下降到17%，而永磁电机驱动系统则由22%上升到78%。由表1-4可以看出，虽然异步电机系统在国内新能源车辆上还有较多的应用，但是永磁电机驱动系统的比例已经很高。从历年统计数据来看，异步电机驱动系统的比例从59%下降到了25%，而永磁电机的比例是从2009年的37%稳步增长到了2010年的74%（PMSM驱动系统更是从11%增长到49%），其增长趋势明显。在国外电动汽车驱动系统中（表1-5），永磁电机驱动系统占有很大的优势，比例高达87%。由此可见，永磁电机驱动系统是电动汽车电机驱动系统的主要发展趋势。

电动汽车用电机驱动系统技术发展趋势基本可以归纳为永磁化、数字化和集成化。

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，可使永磁电机具有宽广的调速范围。因此，电机的永磁化成为电驱动技术的重要发展方向之一。数字化也是未来电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的数字化。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。用软件最大限度地代替硬件，除完成要求的控制功能外，还具有保护、故障监控、自诊断等其他功能。全数字化是电动汽车控制乃至交流传动系统的重要发展方向之一。

电驱动系统的集成化主要包括两个方面：一是指电机与发动机总成或电机与变速器的集成，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质量和体积，并可以有效地降低系统的制造成本；二是电力电子集成，包括功能集成（包括多逆变+DC-DC转换器+电池管理+整车控制）、物理集成（功率模块、驱动电路、无源器件、控制电路、传感器、电源等）、应用Trench+FS IGBT等新器件，基于单片集成、混合集成和系统集成技术达到高度集成。

沟槽栅与场终止技术的IGBT芯片，面积较小，单片可实现600V/200A，提高了功率密度；600V/1200V的SiC二极管应用逐步商业化，其耐压性为Si的10倍，导热性为Si的3倍，反向恢复损耗可减小66%；多芯片并联静态均流技术，低电磁干扰回路；功率器件散热技术发展迅速，直接冷却和双面冷却技术进一步降低模块热阻；针对系统需求定义的IGBT模块定制设计，如2010款普锐斯轿车控制器的一个IGBT模块包括6个逆变半桥，1个Boost半桥；电池组供电+逆变回路情况下，可选取容值较小、体积小、纹波电流较大、低感的膜电容；金属化聚丙烯膜场强可达到200V/μm及以上，采用自我保护的喷涂电极技术；膜电容与叠层母排一体化组件技术成为发展趋势，可减少换流回路杂散电感50%；105℃以上高温膜的商业化仍是世界难题，对集成热管理提出更高的要求。

比亚迪新能源汽车中应用了双向逆变式充放电技术。双向逆变器集驱动电机、车载充电器、直流充电站三者功能于一身，既可把电网的交流电转换为直流电实现充电，又能把电池里的直流电反向转换为交流电对车外用电器供电。

图1-9 双向逆变充放电技术应用

应用双向逆变充放电技术可满足多种场合需求。如图1-9所示，电动车可通过车对电网（V→G）模式实现削峰填谷；车对车（V→V）模式实现车辆之间互相充电；车对负载（V→L）模式可实现在车辆离网时的紧急状况下应急供电。(www.daowen.com)

比亚迪·唐的双向逆变器的关键电路是PWM双向并网变换器，其主电路如图1-10所示，是6组IGBT绝缘栅双极晶体管和T₁交流变压器，以及与电池组相连的双向DC-DC直流变压器。唐的直流电压为510V。

双向逆变式充放电控制器如图1-11所示。

图1-10 双向逆变器主电路

（1）V→G模式

电动车不仅能通过电网充电，还能将电反馈给电网，以实现削峰填谷。比如，在晚上用电低谷时期，可以对电动车进行充电，然后在白天用电高峰期，由车辆向电网并网放电，将储备的电反充给电网。无论是家用单相电网，还是大型三相电网，都可以轻松实现充电与放电。这在一定程度上减轻了电网的供电负担，从而实现削峰填谷。

（2）V→V模式

该模式可实现车辆之间互相充电，进一步扩大了电动汽车的可充电范围，可作为紧急救援车对因电力不足而无法运行的车辆充电。

图1-11 双向逆变式充放电控制器

（3）V→L模式

该模式可实现车辆离网时，单相/三相带负载功能。在家庭断电或是野外露营时，为家用电器提供可靠的电力支持。只要是15kW以下的电器（如电磁炉等），该技术都能为之提供单相交流电。同时，采用该系统的车辆不仅可以给上述电器供电，还可以给整座建筑提供三相交流电。当遇到自然灾害或者其他特殊情况而导致电网中断时，电动车便化身为一个移动的电站，并网供电作紧急使用。

与此同时，以硅（Si）基为代表的电力电子产品历经30年左右的发展，出现了一个技术瓶颈，其高温、高压、高频时损耗较大，需要寻找更好的器件来替代。2003年，美国Cree公司率先推出碳化硅（Silicon Carbide，SiC）产品。但当时并没有在市场上引起很大的反响。2010年以后，业界开始对SiC和氮化镓（Gallium Nitride，GaN）为代表的宽禁带电力电子器件投入了相当大的研制努力，该类电力电子产品均已有商业化产品。宽禁带电力电子器件因其高耐压、低损耗、高效率等特性，一直被视为“理想器件”而备受期待。宽禁带半导体材料与传统硅材料相比具有更优越的性能，主要表现在：禁带宽度大、饱和电子漂移速度高、临界击穿电场大、化学性质稳定等，其导通电阻小，开关速度快频率高，耐压高，耐高温性能好。宽禁带功率器件的这些性能，可以满足电动汽车对功率变换器高温、高压、高频、高功率密度等恶劣工作环境的要求，是目前半导体领域最优越的材料。目前已经有国内外厂家尝试使用宽禁带电力电子器件包括电池充电机、电机控制器等系统的应用研究。同时在进一步的研究中，对于宽禁带电力电子器件构成的系统的性能研究、新型逆变器拓扑研究和高速驱动电路研究也已经成为电动汽车研究的重点课题。然而，相对于以往的Si材质器件，SiC功率器件在性能与成本间的平衡及其对高工艺的需求，将成为宽禁带电力电子器件能否真正普及的关键。SiC和Si基电力电子器件系统的不同频率损耗对比如图1-12所示。

图1-12 SiC和Si基电力电子器件系统的不同频率损耗对比