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无刷直流电机市场悄然兴起

2021-03-05 10:41:42·  来源：汽车电器杂志社  作者：汽车电器  
　
一、汽车BLDC电机市场正在悄然兴起近年来，随着汽车电子控制技术的不断成熟，对汽车舒适性、安全性的要求也在提高，控制系统中用于动作执行及行程控制的部件-车
一、 汽车BLDC电机市场正在悄然兴起
近年来，随着汽车电子控制技术的不断成熟，对汽车舒适性、安全性的要求也在提高，控制系统中用于动作执行及行程控制的部件-车用微电机的应用越来越广，催生了一项技术的应用落地，而许多人可能都还没注意到，这就是无刷直流电机（BLDC）在汽车上的广泛应用，其市场正在悄然兴起，而且成长迅速。
汽车控制类电机通常有有刷直流电机、步进电机、空芯电机、无刷直流电机（BLDC）等。有刷直流电机曾广泛应用于多种车载系统，如空调鼓风机、电动风扇、雨刮器、电动后视镜和电动车窗等，但是由于存在一些固有问题，例如电刷寿命短、EMI 性能差和功效低等等，因此目前越来越多的车辆已经用无刷直流 ( BLDC ) 电机取代有刷直流电机。
BLDC 相较有刷直流电机具有更快的速度、更高的效率、更低的噪音和更高的运行可靠性，但同时也需要复杂的电子控制。在电子控制技术日趋完善的今天，无刷直流电机市场得到了迅速扩展，除了传统车燃油泵 、冷却水泵、HVAC 鼓风机和电子风扇之外，尤其在自动驾驶及新能源汽车上，更是得到了广泛应用：如MCU\EMS\电池系统的风冷系统，和水冷系统中的电子水泵，空调系统的电子压缩机，制动助力用的电子真空泵，以及AFS、座椅调节、和电动助力转向EPS等等。下表显示了在典型新能源汽车中电机使用的情况。总之，凡是有驱动机构运动之处都需要用到电机，而且更多地使用了无刷电机。
无刷直流电机在汽车上的应用
 
二、 汽车BLDC电机的竞争格局
从市场趋势来看，亚洲由于日本的带领而发展迅速;日本和中国是亚洲无刷电机生产的主要国家，日本由于其技术居前，在全球多个地区和国家都布局了无刷电机的厂商，主要生产高端无刷电机产品。中国前些年由于原材料和人力资源的优势，无刷电机也开始迅速发展，但由于起步较晚，无刷电机技术基础普遍较低，所生产的无刷电机大多以中低端产品为主。随着中国的节能电机补贴政策的出台和技术的进步，中国的无刷电机市场将会进一步扩大。
对于欧洲，由于起步较早，许多欧洲国家如德国、瑞士等掌握着无刷电机技术的核心技术，随着全球市场对于高端无刷电机的需求增多，欧洲的无刷电机所占比例将会维持缓慢上升趋势。
近年来，以博世、麦格纳、大陆、德尔福等为代表的汽车零部件研发巨头，在汽车控制电机产业通过研发积累了大量的成果，构筑了这个领域的技术壁垒。但国内也涌现出如江苏超力、健科电子等优秀的无刷电机研发和制造企业，自主开发成功了转向助力无刷电机，无刷电机风扇及电子水泵等可以与国际品牌竞争的无刷电机产品。
根据GrandviewResearch发布的数据显示，亚洲市场以46.94%的市场规模占据全球首位，其次是美国，占比21.08%。
 
全球BLDC电机行业市场地区分布（单位%）
根据市场公开的资料，2020年全球无刷直流电机的市场规模为195.5亿美元，乐观的市场研究机构预计未来五年，市场将会以13%的年复合增长率持续增长，而中国将以15%的年复合增长率持续增长，这个市场都非常值得期待。
 
三、 BLDC电机的发展趋势
1955 年美国 工程师提出了用晶体管换向代替机械电刷，标志着无刷直流电动机雏形的形成，1978 年，原西德 Mannesmann公司在汉诺威贸易博览会上推出了方波无刷直流电动机及其驱动控制系统，无刷直流电机真正进入实用阶段。其后，出现了采用120°电角度的新型换向方式，以及无位置和无电流传感器的新型控制方案，只需采集功率开关器件的端电压即可完成换向控制，并且可以通过占空比来控制电机的转速。随着单片机技术的发展，各种不同类型的单片机芯片被应用于各种无刷直流电机的控制中，根据不同的用途，可以编写不同的程序以达到不同的控制方式来满足其工作要求，并可针对每一种工况，选择最优的控制方式。另外电机电控一体化的发展趋势以及电机控制专用芯片的推出，大大提高了电子换向装置的可靠性和成本的降低，使无刷电机成为目前电机应用领域的主流。
BLDC电机三相桥式驱动器电路
随着无刷直流电机在各领域的广泛应用，其发展有以下几个方向：一是无位置传感器控制技术，位置传感器在无刷直流电机中的使用不仅会增加电机结构的复杂程度，还会增加电机的成本，因此人们开发出了通过采集电机的反电动势来获取转子位置信息的算法，取代了位置传感器的作用。二是无刷直流电机控制器的研究，其主流方向是将智能控制和 PID 控制算法结合起来，形成新型控制算法，包括模糊控制、基于遗传算法的控制、基于神经网络的控制等。三是驱动电路的ＭＯＳＦＥＴ管有被碳化硅器件替代的趋势。在构成方面趋于电机控制单元（MCU）+电机集成为动力包（PowerPack）的系统方案。另外针对自动驾驶以及电动智能车的功能安全保障，具有故障失效安全的冗余双绕组电机的开发也在研发试制阶段，引领行业潮流。
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