新能源汽车驱动电机的作用

太平洋汽车网驱动电机既可以将电能转换为机械能驱动汽车行驶，也可以作为发电机将机械能转换为电能，并存储在动力电池内。电机控制器将动力电池的高压直流电变换为驱动电机的高压三相交流电，使驱动电机产生力矩，并通过传动装置将驱动电机的旋转运动传递给车轮，驱动汽车行驶。

驱动电机已经自主开发出满足各类新能源汽车的产品，部分主要性能指标已达到国际先进水平，但是在峰值转速、功率密度及效率方面与国外仍存在一定的差距。峰值转速是电机的重要指标，也是目前国内电机较之国外差距最明显的指标。国内绝大部分永磁同步电机的峰值转速在10000rpm以下，而国外基本在10000rpm以上。国内电机在功率方面基本能够达到国际水平，但是在同功率条件下存在重量劣势，因此功率密度存在较大差距。国内的永磁同步电机功率密度多在（1~2）kw/kg区间内，与2020年3.5kw/kg的目标值存在较大差距。在电机效率方面，国内电机的最高效率均达到94%~96%，已达到西门子、博世等企业的水平，但是在高效区方面，如系统效率大于80%的区域占比方面尚存在一定差距。电机的高效区占比集中在70%~75%，而国外电机基本达到80%。另外，电机的冷却方式已经从自然冷却逐步发展为水冷，国内电机采用水冷为主，国外先进的电机已经发展到油冷电机。

《节能与新能源汽车技术路线图》分析，驱动电机主要发展趋势有以下几个方面：集成化--与整车的电子控制器的集成和机电耦合的集成；高效化--提高功率密度并降低成本；智能化--与整车传感器、控制器配合不断提升驱动系统的性能。

1.2驱动电机的主要分类驱动电机历史悠久，在1885年被美国的尼古拉·特斯拉申请了感应电动机专利，之后不断衍生出各式各样的电动机，被各行各业所广泛使用。下面，按照驱动电机的电源对其进行分类：图1从图1可见，电机的种类繁多，每个电机都有特点。结合市场，简单比较主流驱动电机的性能，如下表：表1上表的经验性统计，结合新能源汽车复杂的工况：频繁停车启动、加速减速、负载爬坡、持续高速、低速蠕动等分析，交流异步电机和永磁同步电机在尺寸、质量、功率密度、效率等优势明显，因此逐渐成为新能源汽车的主流选择。

2新能源汽车对驱动电机的性能要求以内燃机和驱动电机为动力的汽车早在19世纪就开始了较量，经过不断的发展优化、竞争，电动车因充电慢，续航短等劣势成为小众车型，而内燃机最终以其稳定、可靠、加油方便等优势称霸全球。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

电机驱动系统

从20世纪80年代开关磁阻电机驱动系统问世后，打破了传统的电机设计理论和正弦波电压源供电方式；并随着磁阻电机，永磁电机、电力电子技术和计算机技术的发展，交流电机驱动系统设计进入一个新的黄金时代；新的电机拓朴结构与控制方式层出不究，推出了新一代机电一体化电机驱动系统迅猛发展。高密度、高效率、轻量化、低成本、宽调速牵引电机驱动系统已成为各国研究和开发的主要热点之一。

SRD开关磁阻电机驱动系统的主要特点是电机结构紧凑牢固，适合于高速运行，并且驱动电路简单成本低、性能可靠，在宽广的转速范围内效率都比较高，而且可以方便地实现四象限控制。这些特点使SRD开关磁阻电机驱动系统很适合电动车辆的各种工况下运行，是电动车辆中极具有潜力的机种。SRD的最大特点是转矩脉动大、噪声大；此外，相对永磁电机而言，功率密度和效率偏低；另一个缺点是要使用位置传感器增加了结构复杂性、降低了可靠性。因此无传感器的SRD也是未来的发展趋势之一。

永磁式开关磁阻电机也称为双凸极永磁电机，永磁式开关磁阻电机可采用圆柱形径向磁场结构、盘式轴向磁场结构和环形横向磁场结构。该电机在磁阻转矩的基础上迭加了永磁转矩，永磁转矩的存在有助于提高电机的功率密度和减小转矩脉动，以利于它在电动车辆驱动系统中应用。

转子磁极分割型混合励磁结构同步电机这一概念一提出就引起国际电工界和各大汽车公司研发中心的极大关注。转子磁极分割型混合励磁结构同步电机具有磁场控制能力，类似直流电机的低速助磁控制和高速弱磁控制，符合电动车辆牵引电机低速大力矩和恒功率宽调速的需求。该电机的研究处于探索阶段，电机的机理和设计理论有待于进一步深入研究与完善，作为电动车辆牵引电机具有较强的潜在的竞争优势。

此外，正在研发的热点课题还有：

具有磁场控制能力的永磁同步电机驱动系统；

车轮电机驱动系统；

动力传动一体化部件（电机、减速齿轮、传动轴）；

双馈电异步电机驱动系统和双馈电永磁同步电机驱动系统。

电子伺服系统

1993年美国能源部、商务部、贸易部、国防部、环保局、宇航局、国家科学基金会七个政府部门下美国三个最大的汽车制造公司，克莱斯勒、福特和通用，建立了新一代车辆伙伴关系（PNGV，Partnership for a New Generation of Vehicles），目标是开发新一代机动车技术，以增强美国汽车工业的实力。1998年至2002年期间，美国国家自然科学基金（NSF）资助美国国家电力电子中心（由美国Virginia和美国Wisconsin等四所大学组建）研发车辆电子动力驱动系统、电子伺服控制系统和各种车辆专用IC模块，提高汽车电子电气部件的可靠性，降低其成本和抢占车辆电气自动化技术的制高点，增强在国际市场的竞争力。线控的汽车电子伺服系统（X－by－wire）在未来将是十分重要的技术，该技术可将各种独立的系统（如转向、制动、悬挂等）集成到一起由计算机调控，使汽车的操纵性、安全性以及汽车的总体结构大大改善，设计的灵活度也大大增加。电子动力方向盘和线控刹车已经在一些欧洲车型上被采用，在这个系统中已经削减了相当多的机械部件，如液压泵等。汽车电子伺服技术是具有革命性的技术，随着这个技术的使用，许多传统的机械部件将会在未来的汽车上消失，而越来越多的车用伺服电机将出现在未来的汽车上。