摘要：本文主要对纯电动汽车电机驱动技术及其发展做进一步分析了解。在经济的快速发展下，人们越来越重视节能与环保，在此过程中，电动汽车技术取得了前所未有的发展，已经成为国际汽车行业所研究的热点。
关键词：电动汽车；电机驱动技术；现状；发展
引言
电动汽车的意义是指以电能作为驱动能源，以电动机作为动力来源的车辆，用以代替目前被广泛使用的汽油或柴油发动机车辆。电动汽车电机驱动系统是电动汽车的心脏，它主要由3大部分组成：电机、电机控制器和控制技术。而电机又是电机驱动系统的核心，电机有直流电机和交流电机两种。电机的性能、效率直接影响电动汽车的性能，此外，电机的尺寸、重量也影响到汽车的整体效率。
一、电动汽车的驱动系统分析
电动汽车对驱动电机系统的要求至少包括：基速以下输出大转矩，以适应车辆起动、加速、负荷爬坡、频繁起停等复杂工程；基速以上为恒功率运行，以适应最高车速、超速等要求；全转速运行范围内的效率最优化，以提高车辆的续航能力；结构坚固、体积小、质量轻、良好的环境适应性和可靠性；低成本及大批量生产能力。电动汽车最早采用了直流电机系统，特点是成本低、控制简单，但质量大，需要定期维护。随着电力电子技术、自动控制技术、计算机控制技术的发展，包括异步电机及永磁电机在内的交流电机系统体现出比直流电机系统更加优越的性能。目前已经逐步取代了直流电机控制系统，尤其是得益于设计方法、开发工具及永磁材料的不断进步，用于驱动的永磁同步电机得到了飞速发展。
对于驱动系统的传动，传统的齿轮传动装置已不能满足电动汽车的需要，具有高能量比和高效率行星齿轮差速器的使用使电动车轮得以实现。另外，动力蓄电池的低能量密度还严重制约着电动汽车的续驶里程，为此，目前开发的电动汽车除采用电机驱动外，为延长其续驶里程，不少采用的是混合式驱动系统即同一辆汽车既可燃油驱动又可电机驱动。混合式驱动又有串联式和并联式之分，在采用的电机系统效率不高时，选择并联混合驱动比较合适，因其在内燃机驱动时，发动机动力直接传递给驱动主轴而不产生电气损耗。而串联混合驱动由于能使内燃机始终运行于满功率状态，可使发动机燃油充分燃烧，效率较高，废物的排放大为减少，串联式混合还由于其适应性较强而使其成为优先选择，但其需要匹配重量轻、效率高、成本低的专门发电机，通常采用永磁发电机。
二、汽车电机驱动系统技术的现状
（1） 交流异步电机驱动系统我国已建立了具有自主知识产权异步电机驱动系统的开发平台，形成了小批量生产的开发、制造、试验及服务体系；产品性能基本满足整车需求，大功率异步电机系统已广泛应用于各类电动客车；通过示范运行和小规模市场化应用，产品可靠性得到了初步验证。
（2） 开关磁阻电机结构简单、坚固，转子上没有绕组、磁钢或滑环，可以高速运行，效率较高。开关磁阻电机驱动系统已形成优化设计和自主研发能力，通过合理设计电机结构、改进控制技术，产品性能基本满足整车需求；部分公司已具备年产2000套的生产能力，能满足小批量配套需求，目前部分产品已配套整车示范运行，效果良好。
（3） 无刷直流电机驱动系统国内企业通过合理设计及改进控制技术，有效提高了无刷直流电机产品性能，基本满足电动汽车需求；已初步具有机电一体化设计能力；国内企业通过合理设计及改进控制技术，有效提高了无刷直流电机产品的性能，基本满足了电动汽车的需求，并且已经初步形成了具有机电一体化的设计能力。
（4） 永磁同步电机驱动系统已形成了一定的研发和生产能力，开发了不同系列产品，可应用于各类电动汽车；产品部分技术指标接近国际先进水平，但总体水平与国外仍有一定差距；基本具备永磁同步电机集成化设计能力；部分公司掌握了电机转子磁体先装配后充磁的整体充磁技术。国内研制的钕铁硼永磁体最高工作温度可以达到280℃，但技术水平仍与德国和日本有较大的差距。硅钢是制造电机铁芯的重要磁性材料，其成本占电机本体的20%左右，其厚度对铁耗有较大的影响，日本已经生产出了0.27 m m的硅钢片用于车用电机。
三、控制技术的分析
控制技术对电动汽车系统性能有非常大的影响，同一台电机由于控制方式不同，输出也就大不相同。对低速小功率的微型电动车来说，由于性能不高，一般采用简单的开环控制方法。但是，对高性能的电动汽车，除了要研究先进的电动机外，还要研究先进的电机控制方法。传统的线性控制，如PI和PID控制，已经很难再适应高性能驱动系统的严格要求了。通常的控制系统往往安装有速度传感器，以获得必要的反馈信息。但对电动汽车来讲，主要控制的是电机的转矩。另外，速度传感器的存在不但使驱动系统结构复杂，而且也增加了系统的成本，降低了可靠性。即使同一台电机由于控制方式不同，出力也就大不相同，而电机的内部和外部特性对控制方案选择又有很大影响。对于感应电动机，矢量控制将成为第一选择，因其比较成熟，在工业中已大量使用。使用矢量控制，对定子电流两分量进行解祸，因而可象直流电机那样分别控制转矩和磁通，获得快速响应和精确控制的高性能驱动系统。由于转子电阻随运行温度的急剧变化而影响磁场定向的准确性，大量的研究投入到发展参数适应控制的方法上以寻求磁场定向的最佳解藕。因此，在电动汽车驱动系统中，直接转矩控制无速度传感器的感应电动机调速系统无疑具有良好的发展前景。控制策略对系统性能有非常大的影响。
四、电动汽车驱动技术的发展
对于汽车应用而言，相比于工业应用，空间是有限的，必须根据特定的车型来定制每一套系统，最为明显的就是混合动力汽车。虽然工业的可靠性是最高的，但是他们的目的不同，所以等级较低。例如，在汽车应用中，因为涉及到乘客的安全性，所以电机应用系统要具备较高的可靠性；而在工业应用时，保证应用效率的可靠性即可。冷却方式上，汽车应用的是水冷，而工业应用的是风冷。控制性能方面，汽车应用里动态性能较好，需要精确的力矩控制；而工业应用其动态性能较差，主要是其多为变频调速控制。现阶段，集成化、数字化、永磁化就是车用电驱动系统的发展趋势，电机驱动系统的核心就是数字化，永磁磁阻电机功率因数高、功率密度大、电机效率高。
结束语
综上所述，随着时代的不断发展，电动汽车已经得到了革命性的突破，其中最重要的就是电机驱动，其也是电动汽车的核心技术。电动汽车由于整车的电气化而具有易于智能化以及操作简单、使用可靠、安全性能好等方面的极大优势，成为当前科学技术研究和开发的前沿课题之一。面对巨大的市场需求，我国电动汽车技术和产业研究人员，应该抓住机遇、迎难而上，力争做创新篇章的领导者。
参考文献：
[1]范健文.电动汽车电气驱动系统[J].广西工学院学报，2003（6）：53.
[2]王颖，王婧.电动汽车电子驱动系统综述[J].电工技术杂志，1998，（4）：2—8.
论文作者:周强
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
标签：电机论文; 系统论文; 电动汽车论文; 永磁论文; 直流电机论文; 技术论文; 性能论文; 《基层建设》2019年第19期论文;