中國(guó)新能源汽車明確純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)路線以后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選配設(shè)計(jì)就顯得尤為重要了。下面就電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選配原則予以探討。

一、驅(qū)動(dòng)汽車的電機(jī)特性

(1)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制的動(dòng)態(tài)性能要求較高，動(dòng)態(tài)性能越好，電機(jī)技術(shù)水平越高;

(2)要求電機(jī)可以提供較高的轉(zhuǎn)矩，通常來(lái)說(shuō)要能夠承受4-5倍的過(guò)載;

(3)驅(qū)動(dòng)電機(jī)不僅要求保持較高的運(yùn)行效率，同時(shí)要求調(diào)速范圍盡量大;

(4)要求電機(jī)不僅驅(qū)動(dòng)性能好，還要兼顧發(fā)電機(jī)的功能，且要求發(fā)電效率高。

(5)驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須要求到達(dá)汽車級(jí)，一般工業(yè)級(jí)電機(jī)是不能直接用于汽車的。

(6)電動(dòng)汽車內(nèi)部相對(duì)空間狹小，要求驅(qū)動(dòng)電機(jī)重量輕、體積小。

二、約束驅(qū)動(dòng)電機(jī)的主要指標(biāo)

(1)加速能力(s)：電動(dòng)汽車從靜止加速到一定的時(shí)速所需要的最小時(shí)間;

(2)最高時(shí)速(km/h)：電動(dòng)汽車所能達(dá)到的最高時(shí)速。

(3)最大行駛里程(km)：電動(dòng)汽車在電池充滿電后的最大行駛里程。

三、目前電動(dòng)汽車常用驅(qū)動(dòng)電機(jī)比較

1)直流電動(dòng)機(jī)

①直流電動(dòng)機(jī)外形圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖1、圖2)

圖1直流電動(dòng)機(jī)外形圖

圖2直流電動(dòng)機(jī)零部件圖

②優(yōu)點(diǎn)：電機(jī)技術(shù)較為成熟，有著控制方式容易，調(diào)速優(yōu)良的特點(diǎn)。

③缺點(diǎn)：機(jī)械結(jié)構(gòu)。如電刷和機(jī)械換向器等;瞬時(shí)過(guò)載能力不足;電機(jī)轉(zhuǎn)速提高受到限制;在長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)，電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生損耗，提高了維護(hù)成本;電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電刷冒出的火花使轉(zhuǎn)子發(fā)熱，浪費(fèi)能量，散熱困難，也會(huì)造成高頻電磁干擾。

④基本趨勢(shì)：直流電機(jī)，在調(diào)速電動(dòng)機(jī)領(lǐng)域內(nèi)有著最為廣泛的應(yīng)用，早期大部分的電動(dòng)汽車都采用直流電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。但是其缺點(diǎn)較為明顯，長(zhǎng)期無(wú)法克服，目前的電動(dòng)汽車已經(jīng)基本將直流電機(jī)淘汰。

2)交流異步電動(dòng)機(jī)

①交流電動(dòng)機(jī)外形圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)

②優(yōu)點(diǎn)：定、轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊壓而成，兩端用鋁蓋封裝，定、轉(zhuǎn)子之間沒(méi)有相互接觸的機(jī)械部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠耐用，維修方便。交流異步電機(jī)具有效率高、比功率較大、適合于高速運(yùn)轉(zhuǎn)等優(yōu)勢(shì)。

③缺點(diǎn)：高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下電機(jī)的轉(zhuǎn)子發(fā)熱嚴(yán)重，工作時(shí)要保證電機(jī)冷卻，同時(shí)異步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)、控制系統(tǒng)很復(fù)雜，電機(jī)本體的成本也偏高。與永磁式電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)相比，異步電機(jī)的效率和功率密度偏低，對(duì)于提高電動(dòng)汽車的最大行駛里程不利。

④基本趨勢(shì)：交流異步電機(jī)是目前工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛的一類電機(jī)，已經(jīng)大規(guī)模化生產(chǎn)。目前不少電動(dòng)汽車廠家選用交流異步電機(jī)作為啟動(dòng)電機(jī)，基本控制采用矢量控制的控制方式。在大型電動(dòng)公交車上的應(yīng)用上，交流異步電機(jī)生命力較強(qiáng)。

3)永磁式電動(dòng)機(jī)

①永磁式電動(dòng)機(jī)外形圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖5、圖6)

圖5永磁式電動(dòng)機(jī)外形圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖6永磁式電動(dòng)機(jī)及控制器

②分類：永磁式電動(dòng)機(jī)根據(jù)定子繞組的電流波形的不同可分為兩種類型，一種是無(wú)刷直流電機(jī)，它具有矩形脈沖波電流;另一種是永磁同步電機(jī)，它具有正弦波電流。

③優(yōu)點(diǎn)：冷卻相對(duì)容易，工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生換向火花，運(yùn)行安全可靠，維修方便，能量利用率較高。

④缺點(diǎn)：永磁式電動(dòng)機(jī)的功率范圍較小，一般最大功率只有幾十千瓦。永磁材料會(huì)產(chǎn)生磁性衰退的現(xiàn)象，容易發(fā)生損壞。而且永磁材料價(jià)格較高，因此整個(gè)電機(jī)及其控制系統(tǒng)成本較高。

⑤基本趨勢(shì)：目前永磁電機(jī)在電動(dòng)汽車?yán)镆呀?jīng)是主流電機(jī)。

4)開關(guān)磁阻電機(jī)

①開關(guān)磁阻電機(jī)外形圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)

②優(yōu)點(diǎn)：開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，定、轉(zhuǎn)子均為普通硅鋼片疊壓而成的雙凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上沒(méi)有繞組，定子裝有簡(jiǎn)單的集中繞組，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固、可靠性高、質(zhì)量輕、成本低、效率高、溫升低、易于維修等諸多優(yōu)點(diǎn)。

③缺點(diǎn)：開關(guān)磁阻電機(jī)作為一種新型電機(jī)，目前產(chǎn)品性能有待完善和提升。

④基本趨勢(shì)：相比其他類型的驅(qū)動(dòng)電機(jī)而言，它具有直流調(diào)速系統(tǒng)的可控性好的優(yōu)良特性，同時(shí)適用于惡劣環(huán)境，非常適合作為電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)使用。

⑤基本結(jié)論：作為電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)使用，直流電機(jī)和永磁式電機(jī)在結(jié)構(gòu)和面對(duì)復(fù)雜的工作環(huán)境適應(yīng)性太差，很容易發(fā)生機(jī)械和退磁的故障。開關(guān)磁阻電機(jī)應(yīng)用到電動(dòng)汽車是必然的趨勢(shì)。

四、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選配原則

1)用技術(shù)成熟的，但是不能用技術(shù)淘汰的產(chǎn)品;

2)用最新技術(shù)的，但是性能要穩(wěn)定的產(chǎn)品;

3)當(dāng)下電動(dòng)物流專用車原則上選用永磁同步電機(jī);

4)電動(dòng)車大客車原則上也選用永磁同步電機(jī)，不過(guò)選用采用矢量控制的控制方式交流異步電機(jī)，也是一種較好的方案。

五、基本結(jié)論

1)早期的直流電機(jī)基本淘汰了，即使無(wú)軌電車基本也不用了;

2)積極嘗試采用開關(guān)磁阻電機(jī)，當(dāng)下不宜批量采用;

3)當(dāng)下電動(dòng)物流專用車，不宜批量采用矢量控制的控制方式交流異步電機(jī);

4)電動(dòng)車大客車原則上，8米的客車建議用永磁同步電機(jī)，10米以上的電動(dòng)客車，是采用矢量控制的控制方式的交流異步電機(jī)，還是采用永磁同步電機(jī)?有必要添加更多的參考因素，再做進(jìn)一步的論證。