关于新能源电动车电机驱动系统的研究

摘 要：新能源电动车产业是一个典型的资源密集型以及技术密集型的产业。电机驱动系统是系能源电动车的核心之一。高密度、高效能、可靠性强的驱动电机及其控制系统已经成为新能源电动车的热点研究领域之一。驱动电机系统因为是整车的动力输出单元，也被成为电动车的"心脏"，它的重要性是不可质疑的。并且永磁同步电机是当前新能源电动车最普遍采用的驱动电机系统之一。

关键词：新能源电动车 电机驱动系统

0前言

第二次工业革命改变了人们的生活，推动力国民经济的快速发展。现今，电动行业发展越发壮大，并且在经济的发展中起着不可磨灭的作用。然而。随着这个行业的快速发展，消耗的能量以及不清洁能源的产生已经严重对生态环境产生了威胁。那么将来社会的能源短缺、环境污染和温室效应等问题也会逐渐加重。由于这些种种因素的影响，人们已经开始探索更节能、更环保的动力来源的新型电车。区别于传统的电车，新能源电动车采用非常规的车用燃料来作为动力来源，如电能等。在国务院制定的节能与新能源电动车发展规划中，提到要以纯电驱动为新能源电机驱动。新能源电动车产业是一个典型的资源密集型以及技术密集型的产业。电机驱动系统是系能源电动车的核心之一。高密度、高效能、可靠性强的驱动电机及其控制系统已经成为新能源电动车的热点研究领域之一。驱动电机系统因为是整车的动力输出单元，也被成为电动车的“心脏”，它的重要性是不可质疑的。

1电动车发展概述

电动车使用电动机来驱动，以化学电池、燃料电池。超级电容和调速器作为它的能量源。纯电动机在很多方面都是优于传统的内燃机车。零排放、高的运行效率。传统的电动车主要是从内燃机车改装过来的。虽然只需要把内燃机和邮箱换成电动机驱动系统和电池组。但是这样得到的产品却有很多的缺点。车身重、运行的灵活性很差，爬坡能力也不行。但是由于半导体技术和电机驱动系统的不断发展，电动车行业再次的活跃在人们的视野中。现代的电动车基于原有的车型和构架设计，更好的满足了人们的需求。现代的电动车系统主要由能量存储系统，电机驱动系统和辅助设施。其中的电机控制单元、功率变换单元、电动机、机械传动组件和轮胎构成了电机驱动系统。新能源电动车行业是一个发展潜力极大的领域，各个企业基本走在差不多的起跑线上，不像传统的燃油机车。从中国的国内的新能源发展的趋势来看，各个车企已经在争先恐后的前进。国外的车企也看好中国的新能源发展，很多都在中国市场进行投资。电动车从最早的驱动电机的多样化，最先开始的直流电机、感应电机。然后发展到了现在的永磁电机等。虽说直流电机、感应电机仍然存在在市场上，但是在电动车这个行业对它们的应用是相对比较少的。就目前的形势来看，永磁电机和感应电机等是应用的比较多的。而且由于永磁电机的高性能的永磁材料，更多的被电车行业所采用。

2电机驱动系统类型

在新能源电动车中，电机往往被安装在比较小的空间里。与传统的电车驱动相比较起来，工作环境相对恶劣，灰尘多、腐蚀严重。固此，新能源电动车的驱动电机应该有这些要求：体积小、重量轻。有低速大扭矩和宽范围内高速功率的特性。可靠性高。电机需要宽调速、可控性高、价格合适、安装空间小等特点。系能源电动车的驱动电机的发展离不开电机设计、制造技术以及电力电子元器件技术等。到如今的三大电机系统：

永磁同步电机系统：永磁同步电机及其控制器组成了永磁同步电机系统。永磁电机系统应用了高磁能积和稀土烧结铁硼等的永磁材料。稀土烧结铁硼充磁以后不再需要增加能量也能建立很强的永久磁场。可以用来代替传统电机的电励磁场。并且效率高、结构简单、运行可靠等的优点。永磁同步电机控制器通过其中的电力电子器件将电动车的直流电逆变为交流电，而且还进行电流大小、波形以及相位的控制。进而实现对电机的控制，使电机能够按照它的指令运转。在转向不改变的条件下，只要改变控制器的导通顺序，电机就能就能够在电动状态和发电状态之间转换。由电动变发电的时候会产生反向的一个转矩，能够起到一个制动的效果。永磁同步电机系统取消了传统的电刷、滑环。所以也称作永磁无刷电机。另外其也有方波和正弦波的区分，这种区分方式是通过电流方式区别的。永磁同步电机是当前新能源电动车最普遍采用的驱动电机系统之一。并且永磁—磁阻電机是它的未来的发展的一个方向。永磁同步电机的高功率密度、高效率的特点是优点之一。“同步电机”言外之意是电机转子转速与定子旋转磁场的转速相同的交流电机。目前，永磁同步电机-磁阻电机是一种将永磁电机和磁阻电机结合起来的新型的电机复合结构。它不但继承了永磁电机的高转矩密度，也继承了磁阻电机的宽泛的恒功率调速。所以它具有弱磁容易，调速范围宽，效率和力矩都是比较高。国内的大多数的新能源汽车厂都在往这个方向在发展。

三相异步电机系统：三相异步电机系统里边包含了三相异步电机、控制器。控制器通过电力电子器件把直流变成交流，再输入电机。三相定子绕组会产生旋转的磁场。转子和磁场相对切割运动。此时，导体产生感应电动势并且产生电流。电机的结构简单、坚固、成本低、运行也很可靠。现在的三相异步电机技术已经是比较成熟的了，也是被最早用于电动车的驱动系统。

开关磁阻电机：开关磁阻电机驱动系统主要包括了开关磁阻电机、功率变换器、控制器、以及转子位置传感器。这种驱动系统的特点是电机的结构紧凑牢固，并且适合高速运行。驱动电路也是相对简单、成本低、性能也是比较可靠的。但是虽然它的转矩脉动大、噪声也大。噪声大的特点使得它在乘用车这类非常重视舒适度的车辆上基本无法使用。

3总结

随着城市的不断发展，环境的污染也愈发的严重。城市空气的污染物CO、SO2、NO2、PM值等有三分之一是来自尾气的排放。内燃机经历了长期的改良以及优化、在尾气排放方面的已经很难再有突破了。时新能源电车的电机驱动系统由于零排放，纯电动的优势引起了人们的注意。永磁同步电机驱动系统因为其逐渐成熟的技术发展，成为了电车电机驱动系统的首选。在未来的电车发展行业中，相信对电机驱动系统的研究会取得更多的进展。新能源技术的探究和不断进步也会让生态环境更加的美好。

参考文献：

[1]赵亮.BYD公司新能源汽车发展战略研究[D].山东大学，2013

[2]管良勇.基于DSP的永磁同步电机新型矢量控制技术研究[D].东北大学，2009

[3]王兆安，刘进军.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2009

[4]贺兆顺.新能源汽车的上海试验[J]中国经济周刊，2013（2）：20—23

作者简介：

王为前（1987-），男，民族：汉，籍贯：江苏省徐州市，当前职务：研发部部长，当前职称：初级，学历：本科，研究方向：新能源电动车。