摘要：当今的汽车工业，能够给人类的出行带来快捷和方便，但同时也会导致能源的大量消耗和环境的污染。为了汽车工业能够可持续发展，我们就需要新的技术或者新的能源来解决能源和环境问题。本文分析了新能源汽车驱动电机的关键技术。
关键词：新能源汽车；驱动电机；关键技术
随着科学技术的快速发展，汽车工业也得到了大力发展。汽车为人们的出行带来了极大的方便，能够满足人们的工作和生活需求。随着人们生活水平的改善，汽车也开始从奢侈品慢慢变为人们生活中的必需品，开始不断的涌入每个家庭。汽车的增多导致了很多问题的出现，首先是能源的大量消耗，地球上储存的石油和天然气变得越来越少；然后是环境的污染，堵车、噪音、尾气污染等都在不断的侵蚀自然和人类。为了解决上述问题，我们需要寻找新的技术和新的能源，促使汽车行业的可持续发展。
1 新能源汽车概述
新能源汽车是指动力来源除了使用传统能源之外的所有汽车。它是将现今汽车方面比较先进的技术进行综合。新能源汽车主要可以分为燃料电池电动汽车、混合动力电动汽车、纯电动汽车等三类。燃料电池汽车是利用化学反应产生电流来驱动的汽车。它具有以下优点：燃油经济性好；尾气排放近似为零，对环境污染小；运行振动小、没有噪声污染。混合动力汽车，是指使用内燃机和电驱动两种驱动方式相混合的汽车。它能够针对行驶环境的不同，从而使用不同的驱动方式，可具有两种驱动方式的优点。纯电动汽车是指依靠动力电池进行驱动的汽车，该技术相对来说比较简单成熟，只要有足够的电力供应就行。但纯电动汽车发展仍存在很多瓶颈，比如蓄电池储存的能量太少，电池生产成本贵，需要经常充电等等。
2 新能源汽车驱动电机关键技术
新能源汽车动力总成主要由电源系统和驱动系统组成。电源系统的性能是汽车行驶里程、运行成本的关键所在；驱动系统是汽车的核心部件，它决定了汽车的动力性能。所以发展新能源汽车的关键就是要提升驱动系统和电源系统的性能。驱动系统主要是由控制器、变速器和驱动电机等组成。其中，驱动电机是驱动系统的关键所在。
2.1 驱动电机技术
目前新能源汽车使用的电动驱动系统主要有直流电机驱动系统和交流电机驱动系统两种。以直流电动机为驱动电机构成的驱动系统称为直流电动机驱动系统，通常简称直流驱动系统。直流电动机的优点是机械特性好，调速方便而且性能好，具有控制较简单、效率较高、成本低和技术成熟等优点。但直流电动机具有电刷、换向器等易损件，需定期维护。以交流感应电动机为驱动电机构成的驱动系统称为交流感应电动机驱动系统，通常简称交流驱动系统。交流电动机与直流电动机相比，具有效率高、免维护、可靠性高、易冷却和寿命长等优点。
在各类电机中，永磁电机具有最高的功率密度。以直流无刷电动机（BLDCM）和三相永磁同步电动机（PMSM）为驱动电动机构成的驱动系统称为永磁同步驱动系统。效率最高、体积最小、重量最轻，且无需维护的驱动系统，在新能源汽车中也已得到了一定的应用。
开关磁阻电动机驱动系统，其电动机结构比感应电动机更为简单可靠，且效率较高，特别是转子无绕组，适合于频繁正反转及冲击负载等工况条件。驱动功率电路采用的功率开关元件较少，电路较简单，功率元件与电动机绕组相串联，不易发生直通短路。能实现较宽的调速范围，低速大转矩和制动能量回馈等特性，因此该驱动系统特别适合新能源汽车。当然，该驱动系统的不足之处在于振动较大，噪声也较大。
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2.2 驱动电机控制技术
驱动电机控制技术的发展方向是围绕实现驱动控制系统宽调速范围、宽力矩变化，并以整个工况下的高效率工作为目标。以直流电动机为驱动电机构成的驱动系统，其驱动器的功率电路，通常采用斩波器控制方式，控制交流感应电动机的逆变器较复杂，一方面控制用的大功率管数量要多于直流驱动系统；另一方面要实现交流电机的良好调速性能必须采用矢量控制方法，从而在其逆变器中除需用高性能的微处理器外，控制软件也较复杂。随着电子技术的发展，交流驱动系统中的逆变器技术已日渐成熟．
永磁无刷同步电机按其空间气隙磁场的分布形式不同，又可分为方波型永磁无刷直流电动机和正弦波型永磁无刷直流电动机。变频调速是永磁无刷同步电机的基本调速方式。目前最常用的是PWM斩波控制IGBT逆变器，而且为了更好地改善转矩控制，应增加电机调节控制，减小转矩波动。
新能源汽车开关磁阻电机驱动系统中的开关磁阻电机（SRM）的定子和转子均为凸极结构，只在定子凸极上安装各相励磁绕组，转子上没有任何绕组，因此其控制装置也比较简单。其主要缺点为转矩脉动大、噪声大。必须使用位置检测器、按照定子的凸极数来确定逆变器和电机的引出线等。它的实际应用较少，但随着技术的进步，已开始应用在新能源汽车上。
3 新能源汽车驱动电机面临的技术挑战
（1）由于整车上电池容量有限，因此提高整车电机系统效率就被认为是另一个提升汽车续航里程的重要途径。提高整车电机系统效率需满足三大技术要求：效率高、高效区广、重量轻。
（2）鉴于整车布置空间有限（尤其是乘用车），因此，对于电机系统（电机和控制器）的大小尺寸有着非常严格的要求——结构紧凑、尺寸小、功率密度高、转矩密度高。
（3）电机的噪音与振动对于整车的NVH造成了直接影响，而对于消费者来说，无论是传统车还是新能源车，其追求的指标无非就是舒适性。因此低噪音与低振动就成为了新能源汽车电机的重要指标之一。
（4）电磁兼容也是电机系统中的一大技术挑战。电机驱动过程中需有高电压、大电流、快速电力电子器件开关技术；整车的金属车身易传导电磁噪声；电子控制单元多且距离近；整车影响因素众多，难以模拟等问题都是电磁兼容所要考虑的重要方面。因此，要解决这一技术难点，需要经过长时间的反复试验来逐步完善滤波与屏蔽设计，同时还需从整车集成、零部件多层次多领域来分析解决。
结语：
驱动电机作为新能源汽车上的关键零部件，其技术还有待提高，产品品质有待升级，行业标准有待完善，整个行业也仍处于产业化起步阶段，在关键技术上与发达国家还有差距。然而相信，凭借着新能源汽车产业的快速发展与我国在稀土材料、电机和电力电子制造等方面的优势，新能源汽车电机驱动系统技术和产业的发展必将驶入“快车道”。新能源汽车可以解决能源消耗大和环境污染严重的问题，所以我们应大力发展新能源汽车，加强新能源汽车驱动系统相关技术的研发力度，从而实现汽车行业的可持续发展和人类的长久生存。
参考文献：
[1]胡勇，关天聪，谭永奖，李志辉.新能源汽车驱动电机关键技术[J].电子测试，2017.04.019
[2]姚洋.中国新能源汽车的机遇和挑战[J].中国汽车界，2011（01）.
作者简介：
袁红林，男，1982年1月出生，四川省盐亭县人，研究方向：机械设计及数控加工。
论文作者:袁红林
论文发表刊物:《基层建设》2017年第34期
论文发表时间:2018/3/21
标签：新能源论文; 电机论文; 汽车论文; 系统论文; 永磁论文; 直流电动机论文; 技术论文; 《基层建设》2017年第34期论文;