干货 新能源汽车驱动电机深度分析（上）

我国车用电机在举世资本前提下具有显着的对照上风，成长潜力较大年夜。重新能源汽车的财产链来看，受益端将主要集中在核心零部件领域。海内车用驱动电机行业现状：电机业中的小行业、但制造门槛高，电机驱动系统还存在较多差距与不够，但海内政策扶持将加快财产方式。

作为新能源汽车的核心部件(电池、电机、电控)之一，图1，驱动电机及其节制系统未来成长前景可不雅。

驱动电机系统简介

新能源汽车具有环保、节约、简单三大年夜上风。在纯电动汽车上表现尤为显着：以电念头代替燃油机，由电机驱动而无需自动变速箱。相对付自动变速箱，电机布局简单、技巧成熟、运行靠得住。

传统的内燃性能高效孕育发生转矩时的转速限定在一个窄的范围内，这便是为何传统内燃机汽车必要宏大年夜而繁杂的变速机构的缘故原由；而电念头可以在相称宽广的速率范围内高效孕育发生转矩，在纯电动车行驶历程中不必要换挡变速装配，操纵方便轻易，噪音低。

与混杂动力汽车比拟，纯电动车应用单一电能源，电控系统大年夜大年夜削减了汽车内部机器传动系统，布局更简化，也低落了机器部件摩擦导致的能量损耗及噪音，节省了汽车内部空间、重量。电机驱动节制系统是新能源汽车车辆行使中的主要履行布局，驱动电机及其节制系统是新能源汽车的核心部件(电池、电机、电控)之一，其驱动特点抉择了汽车行驶的主要机能指标，它是电动汽车的紧张部件。

电动汽车中的燃料电池汽车FCV、混杂动力汽车HEV和纯电动汽车EV三大年夜类都要用电念头来驱动车轮行驶，选择相宜的电念头是前进种种电动汽车性价比的紧张身分，是以研发或完善能同时满意车辆行驶历程中的各项机能要求，并具有稳固耐用、造价低、效能高等特征的电念头驱动要领显得极其紧张。

驱动电机系统是新能源车三大年夜核心部件之一。电机驱动节制系统是新能源汽车车辆行使中的主要履行布局，其驱动特点抉择了汽车行驶的主要机能指标，它是电动汽车的紧张部件。电动汽车的全部驱动系统包括电念头驱动系统与其机器传念头构两个部分。电机驱动系统主要由电念头、功率转换器、节制器、各类检测传感器以及电源等部分构成，布局如下图2所示。

电念头一样平常要求具有电动、发电两项功能，按类型可选用直流、交流、永磁无刷或开关磁阻等几种电念头，如图3。功率转换器按所选电机类型，有DC/DC功率变换器、DC/AC功率变换器等形式，其感化是按所选电念头驱动电流要求，将蓄电池的直流电转换为响应电压等级的直流、交流或脉冲电源。

电机是利用电磁感应道理运行的扭转电磁机器，用于实现电能向机器能的转换。运行时从电系统接受电功率，向机器系统输出机器功率。电机驱动系统主要由电机、节制器(逆变器)构成，驱动电机和电机节制器所占的资源之比约为1:1，根据设计道理与分类要领的不合，电机的详细构造与资源构成也有所差异。电机的节制系统主要起到调节电机运行状态，使其满意整车不合运行要求的目的。针对不合类型的电机，节制系统的道理与要领有很大年夜区别。

图2 电念头驱动系统的基础组成框图

图3 电机的分类(按道理)

电动汽车对驱动电机的基础要求

对照四种常用电机驱动系统的利用以及优毛病等。

1.电动汽车电机的基础要求有以下几点：

(1)电机布局紧凑、尺寸小，封装尺寸有限，必须根据详细产品进行特殊设计。

(2)重量轻，以减轻车辆的整体重量。应只管即便采纳铝合金外壳，同时转速要高，以减轻整车的质量，增添电机与车体的适配性，扩大年夜车体可使用空间，从而前进乘坐的舒适性。

(3)靠得住性高、掉效模式可控，以包管乘车者的安然。

(4)供给正确的力矩节制，动态机能较好。

(5)效率高，功率密度较高。要包管在较宽的转速和转矩范围内都有很高的效率，以低落功率损耗，前进一次充电的续驶里程。

(6)资源低，以低落车辆临盆的整体用度。

(7)调速范围宽。应包括恒转矩区和恒功率区，低速运行输出的恒定转矩大年夜，以满意汽车快速启动、加速、负荷爬坡等要求；高速运行输出恒定功率，有较大年夜的调速范围，以满意平坦的路面、超车等高速行驶的要求。

(8)瞬时功率大年夜，过载能力强。要包管汽车具有4~5倍的过载能力，以满意短时内加速行驶与最大年夜爬坡的要求。

(9)情况适应性好。要适应汽车本身行驶的不合区域情况，纵然在较恶劣的情况中也能够正常事情，具有优越的耐高温、耐湿润机能。

(10)制动再生效率高。在汽车减速时，能够实现反馈制动，将能量收受接收并反馈回电池，使得电动汽车具有最佳能量使用率。

(11)其他。布局简单，价格低廉，得当大年夜批量临盆，运行时噪声低，应用维修方便。

(12)与一样平常工业用电机不合，用于汽车的驱动电机应具有调速范围宽、起动转矩大年夜、后备功率高、效率高的特点，此外，还要求靠得住性高、耐高温及耐潮、布局简单、资源低、掩护简单、得当大年夜规模临盆等。未来我国电动汽车用驱动电机系统将朝着永磁化、数字化和集成化偏向成长。

2、异步电念头(感应电念头)在新能源汽车中的利用

(1)异步电念头先容

感应电念头又称“异步电念头”，即转子置于扭转磁场中，在扭转磁场的感化下，得到一个迁移转变力矩，因而转子迁移转变。转子是可迁移转变的导体，平日多呈鼠笼状。定子是电念头中不迁移转变的部分，主要义务是孕育发生一个扭转磁场。扭转磁场并不是用机器措施来实现。而因此交流电通于数对电磁铁中，使其磁极性子轮回改变，故相称于一个扭转的磁场。这种电念头并不像直流电念头有电刷或集电环，依据所用交流电的种类有单相电念头和三相电念头。

(2)异步电念头的特征

异步电念头有下面的优点：布局紧凑、稳固耐用；运行靠得住、掩护方便；价格低廉，体积小、质量轻；情况适应性好；转矩脉动低，噪声低。交流异步电念头资源低而且靠得住性高，逆变器即便毁坏而孕育发生短路时也不会孕育发生反电动势，以是不会呈现急刹车的可能性。

是以，广泛利用于大年夜型高速的电动汽车中。三相笼型异步电念头的功率容量覆盖面很广，从零点几瓦到几千瓦。它可以采纳空气冷却或液体冷却要领，冷却自由度高、对情况的适应性好，并且能够实现再生制动。与同样功率的直流电念头相对照，效率较高、重量约要轻一半阁下。

同时它有下面的毛病：功率因数低，运行时必须从电网接受无功电流来建立磁场；节制繁杂，易受电机参数及负载变更的影响；转子不易散热；调速机能差，调速范围窄。

上风阐发：新能源汽车专用的电念头，经由过程从电池中获取有限的能量产活跃作，以是要求其在各类情况下的效率都要很好。因而，在机能上要求比一样平常工业用的电念头加倍严格。得当作为电动汽车专用的电机必要满意几个特点：由高速化而生的小型轻量化(稳固性)、高效性(一次充电后的续驶里程长)、低速大年夜转矩环境下的大年夜范围内的恒定输出特点、寿命长以及高靠得住性、低噪声性和资源低廉。然则现实中整个满意以上几个特点的电机还未被开拓出来。今朝更适于新能源汽车的电机是交流异步电机和PM电念头。

(3)异步电念头的节制系统

因为交流三相感应电机不能直接应用直流电，是以必要逆变装配进行转换节制。新能源汽车减速或制动时，电机处在发电制动状态，给蓄电池充电，实现机器能转换为电能。在新能源汽车上，由功率半导体器件构成的PWM功率逆变器把蓄电池电源供给的直流电变换为频率和幅值都可以调节的交流电。

三相异步电念头逆变器的节制措檀越要有V/f恒定节制法、转差率节制法、矢量节制法和直接转矩节制法(DTC)。20世纪90年代曩昔主要应用前两种节制要领，然则因转速节制范围小，转矩特点不抱负，而对付需频繁起动、加减速的电动车并不得当。现在，后两种节制要领今朝处于主流的职位地方。

(4)异步电念头的利用现状

在美国，异步电念头利用的较多，这也被工资是和路况有关。在美国，高速公路已经具有必然的规模，除了大年夜城市外，汽车一样平常以必然的高速持续行驶，以是能够实现高速运转而且在高速时有较高效率的异步电念头获得广泛利用。在我国，跟着高速公路规模的成长，交流异步电念头在新能源汽车上的利用也会越来越紧张。

未完！待续！

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