電動汽車電機驅動器，電動汽車交流電機

導讀：電動汽車電機驅動器，電動汽車交流電機

普通燒油的汽車是靠汽油來發動的，當然電動汽車是電動機電池來發動的。新能源汽車具有環保、節約、簡單三大優勢。在純電動汽車上體現尤為明顯：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，甚至被視為中國在新能源汽車行業實現汽車工業“彎道超車”的希望領域之一。新能源電動汽車主要是由電機驅動系統、電池系統和整車控制系統三部分構成，其中的電動汽車電機驅動系統是直接將電能轉換為機械能的部分，決定了電動汽車的性能指標。因此，對于驅動電機的選擇就尤為重要。

電動汽車電機驅動：直流電動機

在電動汽車發展的早期，很多電動汽車都是采用直流電動機方案。主要是看中了直流電機的產品成熟，控制方式容易，調速優良的特點。但由于直流電動機本身的短板非常突出，其自身復雜的機械結構（電刷和機械換向器等），制約了它的瞬時過載能力和電機轉速的進一步提高；而且在長時間工作的情況下，電機的機械結構會產生損耗，提高了維護成本。此外，電動機運轉時的電刷火花會使轉子發熱，浪費能量，散熱困難，還會造成高頻電磁干擾，這些因素都會影響具體整車性能。

由于直流電動機的缺點非常突出，目前的電動汽車已經將直流電機淘汰。

電動汽車電機驅動：交流異步電動機

交流異步電機是目前工業中應用十分廣泛的一類電機，其特點是定、轉子由硅鋼片疊壓而成，兩端用鋁蓋封裝，定、轉子之間沒有相互接觸的機械部件，結構簡單，運行可靠耐用，維修方便。交流異步電機與同功率的直流電動機相比效率更高，質量約輕了二分之一左右。如果采用矢量控制的控制方式，可以獲得與直流電機相媲美的可控性和更寬的調速范圍。由于有著效率高、比功率較大、適合于高速運轉等優勢，交流異步機是目前大功率電動汽車上應用最廣的電機。

但在高速運轉的情況下電機的轉子發熱嚴重，工作時要保證電機冷卻，同時異步電機的驅動、控制系統很復雜，電機本體的成本也偏高，另外運行時還需要變頻器提供額外的無功功率來建立磁場，故相與永磁電機和開關磁阻電機相比，異步電機的效率和功率密度偏低，不是能效最優化的選擇。

異步電動機應用的較多的地區是美國，這也被人為是和路況有關。在美國，高速公路已經具有一定的規模，除了大城市外，汽車一般以一定的高速持續行駛，所以能夠讓高速運轉而且在高速時有較高效率的異步電動機得到廣泛應用。

電動汽車電機驅動：永磁式電動機機

永磁式電動機根據定子繞組的電流波形的不同可分為兩種類型，一種是無刷直流電機，它具有矩形脈沖波電流；另一種是永磁同步電機，它具有正弦波電流。這兩種電機在結構和工作原理上大體相同，轉子都是永磁體，減少了勵磁所帶來的損耗，定子上安裝有繞組通過交流電來產生轉矩，所以冷卻相對容易。由于這類電機不需要安裝電刷和機械換向結構，工作時不會產生換向火花，運行安全可靠，維修方便，能量利用率較高。

永磁式電動機的控制系統相比于交流異步電機的控制系統來說更加簡單。但是由于受到永磁材料本身的限制，在高溫、震動和過流的條件下，轉子的永磁體會產生退磁現象，所以在相對復雜的工作條件下，永磁式電機容易發生損壞，故這一塊還有待繼續發展改善。

而且永磁材料價格較高，因此整個電機及其控制系統成本較高，目前只有稀土資源豐富的中國比較傾向于使用永磁電機的電動汽車驅動方案。像日本、歐洲，要么是使用輕稀土的永磁材料做永磁電機，要么是直接改用無需稀土材料，但對控制器設計要求更高的開關磁阻電機。

電動汽車電機驅動：開關磁阻電機

開關磁阻電機作為一種新型電機，相比其他類型的驅動電機而言，開關磁阻電機的結構最為簡單，定、轉子均為普通硅鋼片疊壓而成的雙凸極結構，轉子上沒有繞組，定子裝有簡單的集中繞組，具有結構簡單堅固、可靠性高、質量輕、成本低、效率高、溫升低、易于維修等諸多優點。而且它具有直流調速系統的可控性好的優良特性，同時適用于惡劣環境，非常適合作為電動汽車的驅動電機使用。

但開關磁阻電機有轉矩波動大、需要位置檢測器、系統非線性特性，磁場為跳躍性旋轉，控制系統復雜；對直流電源會產生很大的脈沖電流等缺點。另外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，汽車開關磁阻電動機的噪聲完全可以得到良好的抑制。像目前日本對開關磁阻電機的研究比較深入，日本電產的開關磁阻電機也廣泛應用于電動汽車、家電等各類行業中。目前中國國內也漸漸有廠家關注這塊電動汽車驅動電機的未來發展方向。