我國車用電機在全球資源條件下具有明顯的比較優(yōu)勢，發(fā)展?jié)摿�較大。從新能源汽車的產(chǎn)業(yè)鏈來看，受益端將主要集中在核心零部件領域。國內車用驅動電機行業(yè)現(xiàn)狀：電機業(yè)中的小行業(yè)、但制造門檻高，電機驅動系統(tǒng)還存在較多差距與不足，但國內政策扶持將加快產(chǎn)業(yè)步伐。作為新能源汽車的核心部件（電池、電機、電控）之一，驅動電機及其控制系統(tǒng)未來發(fā)展前景可觀。

1驅動電機系統(tǒng)簡介

　　新能源汽車具有環(huán)保、節(jié)約、簡單三大優(yōu)勢。在純電動汽車上體現(xiàn)尤為明顯：以電動機代替燃油機，由電機驅動而無需自動變速箱。相對于自動變速箱，電機結構簡單、技術成熟、運行可靠。

　　傳統(tǒng)的內燃機能高效產(chǎn)生轉矩時的轉速限制在一個窄的范圍內，這就是為何傳統(tǒng)內燃機汽車需要龐大而復雜的變速機構的原因；而電動機可以在相當寬廣的速度范圍內高效產(chǎn)生轉矩，在純電動車行駛過程中不需要換擋變速裝置，操縱方便容易，噪音低。

　　與混合動力汽車相比，純電動車使用單一電能源，電控系統(tǒng)大大減少了汽車內部機械傳動系統(tǒng)，結構更簡化，也降低了機械部件摩擦導致的能量損耗及噪音，節(jié)省了汽車內部空間、重量。電機驅動控制系統(tǒng)是新能源汽車車輛行使中的主要執(zhí)行結構，驅動電機及其控制系統(tǒng)是新能源汽車的核心部件（電池、電機、電控）之一，其驅動特性決定了汽車行駛的主要性能指標，它是電動汽車的重要部件。電動汽車中的燃料電池汽車FCV、混合動力汽車HEV和純電動汽車EV三大類都要用電動機來驅動車輪行駛，選擇合適的電動機是提高各類電動汽車性價比的重要因素，因此研發(fā)或完善能同時滿足車輛行駛過程中的各項性能要求，并具有堅固耐用、造價低、效能高等特點的電動機驅動方式顯得極其重要。

　　驅動電機系統(tǒng)是新能源車三大核心部件之一。電機驅動控制系統(tǒng)是新能源汽車車輛行使中的主要執(zhí)行結構，其驅動特性決定了汽車行駛的主要性能指標，它是電動汽車的重要部件。電動汽車的整個驅動系統(tǒng)包括電動機驅動系統(tǒng)與其機械傳動機構兩個部分。電機驅動系統(tǒng)主要由電動機、功率轉換器、控制器、各種檢測傳感器以及電源等部分構成，結構如下圖所示。電動機一般要求具有電動、發(fā)電兩項功能，按類型可選用直流、交流、永磁無刷或開關磁阻等幾種電動機，如圖3。功率轉換器按所選電機類型，有 DC/DC 功率變換器、DC/AC 功率變換器等形式，其作用是按所選電動機驅動電流要求，將蓄電池的直流電轉換為相應電壓等級的直流、交流或脈沖電源。

電機是應用電磁感應原理運行的旋轉電磁機械，用于實現(xiàn)電能向機械能的轉換。運行時從電系統(tǒng)吸收電功率，向機械系統(tǒng)輸出機械功率。電機驅動系統(tǒng)主要由電機、控制器（逆變器）構成，驅動電機和電機控制器所占的成本之比約為1:1，根據(jù)設計原理與分類方式的不同，電機的具體構造與成本構成也有所差異。電機的控制系統(tǒng)主要起到調節(jié)電機運行狀態(tài)，使其滿足整車不同運行要求的目的。針對不同類型的電機，控制系統(tǒng)的原理與方式有很大差別。

                                                                                                                                        電動機驅動系統(tǒng)的基本組成框圖

 電機的分類（按原理）

2電動汽車對驅動電機的基本要求

（1）電機結構緊湊、尺寸小，封裝尺寸有限，必須根據(jù)具體產(chǎn)品進行特殊設計。
（2）重量輕，以減輕車輛的整體重量。應盡量采用鋁合金外殼，同時轉速要高，以減輕整車的質量，增加電機與車體的適配性，擴大車體可利用空間，從而提高乘坐的舒適性。

（3）可靠性高、失效模式可控，以保證乘車者的安全。
（4）提供精確的力矩控制，動態(tài)性能較好。
（5）效率高，功率密度較高。要保證在較寬的轉速和轉矩范圍內都有很高的效率， 以降低功率損耗，提高一次充電的續(xù)駛里程。
（6）成本低，以降低車輛生產(chǎn)的整體費用。
（7）調速范圍寬。應包括恒轉矩區(qū)和恒功率區(qū)，低速運行輸出的恒定轉矩大，以滿足汽車快速啟動、加速、負荷爬坡等要求；高速運行輸出恒定功率，有較大的調速范圍，以滿足平坦的路面、超車等高速行駛的要求。

（8）瞬時功率大，過載能力強。要保證汽車具有4~5倍的過載能力，以滿足短時內加速行駛與最大爬坡的要求。

（9）環(huán)境適應性好。要適應汽車本身行駛的不同區(qū)域環(huán)境，即使在較惡劣的環(huán)境中也能

夠正常工作，具有良好的耐高溫、耐潮濕性能。

（10）制動再生效率高。在汽車減速時，能夠實現(xiàn)反饋制動，將能量回收并反饋回電池，使得電動汽車具有最佳能量利用率。

（11）其他。結構簡單，價格低廉，適合大批量生產(chǎn)，運行時噪聲低，使用維修方便。

（12）與一般工業(yè)用電機不同，用于汽車的驅動電機應具有調速范圍寬、起動轉矩大、后備功率高、效率高的特性，此外，還要求可靠性高、耐高溫及耐潮、結構簡單、成本低、維護簡單、適合大規(guī)模生產(chǎn)等。未來我國電動汽車用驅動電機系統(tǒng)將朝著無磁化、數(shù)字化和集成化方向發(fā)展。

3開關磁阻電機在新能源汽車中的應用

（1）開關磁阻電動機簡介

　　開關磁阻電動機（Switched Reluctance Drive ：SRD）是繼變頻調速系統(tǒng)、無刷直流電動機調速系統(tǒng)之后發(fā)展起來的最新一代無級調速系統(tǒng)，是集現(xiàn)代微電子技術、數(shù)字技術、電力電子技術、紅外光電技術及現(xiàn)代電磁理論、設計和制作技術為一體的光、機、電一體化高新技術。它具有調速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類調速系統(tǒng)的優(yōu)點。

　　開關磁阻電機覆蓋功率范圍10W~5MW的各種高低速驅動調速系統(tǒng)。使的開關磁阻電機存在許多潛在的領域，在各種需要調速和高效率的場合均能得到廣泛使用（電動車驅動、通用工業(yè)、家用電器、紡織機械、電力傳動系統(tǒng)等各個領域）。

　　開關磁阻電動機工作原理：開關磁阻電動機的運行遵循“磁阻最小原理”——磁通總要沿磁阻最小的路徑閉合。而具有一定形狀的鐵心在移動到最小磁阻位置時，必使自己的主軸線與磁場的軸線重合。

（2）開關磁阻電機特點

　　它的結構比其它任何一種電動機都要簡單，在電動機的轉子上沒有滑環(huán)、繞組和永磁體等，只是在定子上有簡單的集中繞組，繞組的端部較短，沒有相間跨接線，維護修理容易。因而可靠性好，轉速可達15000 r/min。效率可達85%～93%呢，比交流感應電動機要高。損耗主要在定子，電機易于冷卻；轉子無永磁體，易于實現(xiàn)各種特殊要求的轉矩一速度特性，而且在很廣的范圍內保持高效率。更加適合電動汽車動力性能要求。

　　開關磁阻電機還具有在較寬轉速和轉矩范圍內高效運行、控制靈活、可四象運行、響應速度快、成本較低等優(yōu)點。工藝性好，適用于高速，環(huán)境適應性強；電機轉矩的方向與繞組電流的方向無關；適用于頻繁啟停以及正反向轉換運行；啟動電流小，轉矩大；可控參數(shù)多，調速性能好；具有較強的再生制動能力；定子和轉子的材料均采用硅鋼片，易于獲取和回收利用。

位置檢測器是開關磁阻電動機的關鍵器件，其性能對開關磁阻電動機的控制操作有重要影響。由于開關磁阻電動機為雙凸極結構，不可避免地存在轉矩波動，噪聲是開關磁阻電動機最主要的缺點。但近年來的研究表明，采用合理的設計、制造和控制技術，開關磁阻電動機的噪聲完全可以得到良好的抑制。

（3）開關磁阻電動機的控制系統(tǒng)

　　開關磁阻電動機驅動系統(tǒng)的核心是開關磁阻電動機(SRM)，它涉及到電動機，電力電子，微機，控制，光電轉換，角度測量等等多學科知識，結構比較復雜，控制系統(tǒng)要求也比較獨特，感應電動機和永磁同步電動機的控制方法通常難以滿足系統(tǒng)的控制要求。目前電動汽車應用較少。它的主要研究方向是模型研究。由于開關磁阻電機具有明顯的非線性特性，系統(tǒng)難于建模，一般的線性控制方式不適于開關磁阻電機系統(tǒng)。目前主要利用模糊邏輯控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制等。

　　它的控制系統(tǒng)包括功率變換器、控制器和位置傳感器及速度檢測器等部分。

①功率變換器

　　開關磁阻電動機的勵磁繞組，無論通過正向電流或反向電流，其轉矩方向不變，期換向，每相只需要一個容量較小的功率開關管，功率變換器電路較簡單，不會出現(xiàn)直通故障，可靠性好，易于實現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動和四象限運行，具有較強的再生制動能力。成本比交流三相感應電動機的逆變器控制系統(tǒng)要低。

②控制器

　　控制器由微處理器、數(shù)字邏輯電路等元件組成。微處理器根據(jù)駕駛員輸入的命令，同時對位置檢測器、電流檢測器所反饋的電動機轉子位置，進行分析、處理，并在瞬間做出決策，發(fā)出一系列執(zhí)行命令，來控制開關磁阻電動機適應電動汽車不同條件下運行�？刂破餍阅芎脡暮驼{節(jié)的靈活性，取決于微處理器的軟件和硬件的性能配合關系。

③位置檢測器

開關磁阻電動機需要高精度的位置檢測器，來為控制系統(tǒng)提供電動機轉子的位置、轉速和電流的變化信號，并要求有較高的開關頻率以降低開關磁阻電動機的噪聲。

目前國內對開關磁阻電機的已經(jīng)由基礎研究逐漸走向了實際應用，并在新能源汽車小批量推廣。

4各種電機的比較

　　我們先比較各種電機的發(fā)展歷史，有刷直流電機、一般同步電機、感應電機與有刷磁鐵電機商品化歷史最長，其產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷，而且迄今還在應用。而自上世紀80年代開始進入商品化的表面永磁同步電機與1980年代以來研制開發(fā)的開關磁阻電機、內置式永磁同步電機以及最新的同步磁阻電機相繼進入市場，并在電動汽車與混合動力車上獲得應用。

　　就目前發(fā)展水平，各類驅動電機基本性能比較如下：

                                                                                                                                 各類驅動電機基本性能比較

　　然后再比較各種電機在哪些新能源汽車上應用比較廣。異步電機主要應用在純電動汽車，永磁同步電機主要應用在混合動力汽車中，開關磁阻電機目前主要應用在客車中。而從中國不同種類新能源汽車驅動電機的應用來看，目前交流異步感應電機和開關磁阻電機主要應用于新能源商用車，特別是新能源客車，開關磁阻電機也開始在乘用車上應用；永磁同步電機主要應用于新能源乘用車。

5各種電機的在我國的發(fā)展現(xiàn)狀

　　(1)交流異步電機驅動系統(tǒng)我國已建立了具有自主知識產(chǎn)權異步電機驅動系統(tǒng)的開發(fā)平臺，形成了小批量生產(chǎn)的開發(fā)、制造、試驗及服務體系；產(chǎn)品性能基本滿足整車需求，大功率異步電機系統(tǒng)已廣泛應用于各類電動客車；通過示范運行和小規(guī)模市場化應用，產(chǎn)品可靠性得到了初步驗證。

　　(2)無刷直流電機驅動系統(tǒng)國內企業(yè)通過合理設計及改進控制技術，有效提高了無刷直流電機產(chǎn)品性能，基本滿足電動汽車需求；已初步具有機電一體化設計能力。

　　(3)永磁同步電機驅動系統(tǒng)已形成了一定的研發(fā)和生產(chǎn)能力，開發(fā)了不同系列產(chǎn)品，可應用于各類電動汽車；產(chǎn)品部分技術指標接近國際先進水平，但總體水平與國外仍有一定差距；基本具備永磁同步電機集成化設計能力；多數(shù)公司仍處于小規(guī)模試制生產(chǎn)，少數(shù)公司已投資建立車用驅動電機系統(tǒng)專用生產(chǎn)線。

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