纯电动汽车驱动电机匹配研究现状

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1、纯电动汽车驱动电机匹配研究现状前言2009年IPCC（政府间气候变化专门委员会）评估报告指出：气候异常以及因地球变暖而出现的生态改变等事实要求各国在能源需求结构上必须尽早进行模式转换，主动转向可再生能源。环境污染与能源短缺问题是21世纪全球共同面对的重大课题，传统内燃机汽车的燃料不可持续性、高污染等问题越来越受到人们的重视。根据BP（英国石油集团公司）报告，全球每日石油消耗量在2020年将达到9300万桶。2007年全球每天石油消费过半（57%）用于交通领域。据IEA（国际能源机构）的统计数据显示，预

2、计到2020年交通用燃料占全球石油总消耗的62%以上。因此，对于车辆用新能源的探索和开发日益迫切，各国纷纷开始思考汽车业的发展方向。目前，中国的人口、资源、环境已经出现瓶颈，持续发展理念与新能源的利用已经提到政府的发展日程上。汽车节能是一个重要课题，提高汽车能量效率，减少汽车尾气有害物质排放，使用新能源，最终达到保护环境的目的已成为国际上的通行做法，也是我国现阶段发展汽车工业的目标。基于以上前提，构建绿色交通体系，纯电动汽车必将成为一种趋势和潮流。纯电动汽车完全以动力电池为动力源，而电池充电可以有多种

3、来源途径，可以做到零排放，无污染。但是电动汽车续驶里程制约了电动汽车的普及和发展。因此，对动力传动系统参数进行合理设计和匹配，已成为电动汽车研究热点之一。目前，在动力电池和其他技术取得有效突破之前，对电动汽车动力传动系部件的设计参数进行研究是提高电动汽车性能的重要手段之一。电动汽车的能量供给和消耗，与蓄电池的性能密切相关，而驱动电机直接影响电动汽车的动力性，传动系统设计的关键是确定合理的传动比。这些动力传动系统参数均是影响电动汽车动力性和经济性的因素。电动机自身性能的好坏将直接影响电动汽车的最高车速、

4、加速性能、爬坡性能及续驶里程等,因此初步确定电动机类型及其参数进而对电动机进行选择是整车开发之前至关重要的工作。1.纯电动汽车驱动电机发展现状1.1电动汽车驱动电机类型及其性能比较电动汽车驱动电机类型:[1]电动汽车几种常用驱动电机的性能比较：(1)直流电机是结构最简单的一种电机。直流电机控制方法容易实现，利用电压进行控制，具有交流电机不可比拟的电磁转矩控制特性。但是直流电机有无法克服的缺点：直流电机有电刷，因此需要经常维护；同时直流电机的质量重和体积大，大功率直流电机造价高等等。这些缺点制约了直流电

5、机在现代电动汽车上的应用,目前直流电机逐步被其他电机替代。[2](2)交流异步电机也是较成熟的一种电机，它采用V/F控制、矢量控制、直接转矩控制等控制方法，技术成熟，同时感应电机结构简单、价格低、具有较高的能量密度，并且在运行过程中转矩脉动小，调速范围大，但感应电机耗电量大、转子易发热，控制系统复杂，同时电机的参数变化对控制性能有较大影响。美国、欧洲研制的电动汽车多采用感应电机作为驱动电机。[3](3)开关磁阻电机是一种新型的电机，它结构简单、控制技术易于实现，可靠性高，效率高，成本较低，质量轻，便于

6、维修，同时效率可达到85％～93％，转速可达到15000r/min以上。但同时它的缺点也是不可忽视的，开关磁阻电机的运行噪声大，转矩脉动严重。因此，开关磁阻电机基本停留在应用研究阶段，实际应用较少。[4][5](4)永磁同步电机是当前电动汽车驱动电机研究的热点。永磁同步电机具有体积小、质量轻、功率密度大等优点，同时它的低速输出转矩大、效率高、维护方便，因此作为电动汽车驱动电机的优势明显。当前需要克服的缺点和问题是永磁体的退磁，受永磁材料工艺的限制和影响，使得永磁无刷电机的功率范围较小，由于电机永久性磁

7、场的存在，使恒功率范围时电机的控制较为困难。当前的主要研究方向是无位置传感器控制、转矩脉动抑制和新型控制策略等。日本和欧洲各国大都采用永磁同步电机作为电动汽车驱动电机。[6]如在上文比较分析了几种电机性能之后，我们总结四种电机的优劣比较情况。可以看出，永磁同步电机总体评价最高。在实际的应用中，交流异步电机成本低、性能稳定、可靠性高、控制方法灵活、综合性能较好，应用更为广泛。电动汽车常用驱动电机性能比较综述：电动汽车常用的交流电机主要有异步、永磁、开关磁阻三大类，其特点如表所示。表2电动汽车常用电机主要

8、参数比较[3][7]电机主要应用在混合动力汽车（包括轿车及客车）中，开关磁阻电机目前主要应用在客车中。1.2纯电动汽车驱动电机的不足和发展趋势目前车用驱动电机系统尚需提高的地方：[7]⑴全运行范围内的转矩、转速控制精度，效率最优化；⑵系统可靠性及耐久性尚未得到充分验证，和汽车行业的严格要求还有一定差距；⑶动力总成装置的集成度不高，机电一体化程度不够；⑷关键材料（如高性能的硅钢片，绝缘材料）和关键元器件（如IGBT模块，CPU芯片）仍然依靠进口，限制了选择