电动汽车

驱动电机系统是电动汽车的关键技术之一。本文对电动汽车的几种典型驱动系统进行了定性分析，对它们的性能进行了比较，指出了它们各自的优缺点。

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<strong>作者：Tony Armstrong和Samuel Nork</strong>

由串联连接、高能量密度、高峰值功率的锂聚合物或磷酸铁锂(LiFePO4)电池单元组成的大电池包，广泛用于从纯电动车辆（EV或BEV）、油电混合动力车辆(HEV)、插电式混合动力车辆(PHEV)到能源存储系统(ESS)的各类应用中。特别是电动汽车市场，预计会对大型串联/并联电池单元阵列产生巨大需求。2016年全球PHEV汽车销量为77.5万辆，预计2017年销量为113万辆。尽管对大容量电池单元的需求不断增长，电池价格仍然相当高，构成EV或PHEV中价格最高的组件，支持续航小几百公里的电池价格通常在10,000美元左右。高成本可以通过使用低成本/翻新的电池单元来化解，但此类电池单元也将具有更大的容量不匹配性，进而减少单次充电后的可用运行时间或可行驶距离。即便是较高成本、较高质量的电池单元，重复使用后也会老化且不匹配。提高具有不匹配电池单元的电池包容量有两种办法：一种是从一开始就使用更大的电池，但这样做的性价比不高；另一种是使用主动均衡，这是一种新技术，可以恢复电池包中的电池容量，快速增强动力。

<strong>全串联电池单元需要均衡</strong>

前段时间，特斯拉Model 3首批车交付车主，电动汽车再次成为人们关注的焦点。电动车使用电能驱动汽车前进，在这个过程中不会产生有害气体，所以成为代替传统燃油车最有潜力的对象，但是你知道吗？电动车动力总成和传统的内燃车完全不同，动力系统不是发动机、离合器、变速器、差速器等组成。而是由储存电能的储能机构（ESS），将能量输出给转换器和功率控制模块（PEM），通过控制传感器感知驾驶员操作需求和路况来驱动执行电机（马达），三个环节组成，电动车由于其动力系统复杂精确，所以更像是电子设备。在驱动马达这个环节目前小型轿车上以特斯拉为主的交流异步电机和BYD的稀土永磁电机最具代表的两种，今天侃弟就简单的给大家带来一些稀土永磁电机的知识。

<strong>稀土永磁电机的发展历史</strong>

早在19世纪20年代就出现了世界上第一台电机，而这台电机的转子部分就是永磁体，用来产生励磁磁场。但当时所用的永磁材料是天然磁铁矿石（Fe3O4），磁能密度很低，用它制成的电机体积庞大，不久被电励磁电机所取代。随着技术的发展对于永磁体材料的选择也有过很多种，这其中最优异的莫过于稀土材料了，所以将采用稀土永磁材料的电机又叫做稀土永磁电机。

电动汽车主要是由电机驱动系统、电池系统和整车控制系统三部分构成，其中的电机驱动系统是直接将电能转换为机械能的部分，决定了电动汽车的性能指标。因此，对于驱动电机的选择就尤为重要。

新能源汽车具有环保、节约、简单三大优势。在纯电动汽车上体现尤为明显：以电动机代替燃油机，由电机驱动而无需自动变速箱。相对于自动变速箱，电机结构简单、技术成熟、运行可靠，甚至被视为中国在新能源汽车行业实现汽车工业“弯道超车”的希望领域之一。新能源电动汽车主要是由电机驱动系统、电池系统和整车控制系统三部分构成，其中的电机驱动系统是直接将电能转换为机械能的部分，决定了电动汽车的性能指标。因此，对于驱动电机的选择就尤为重要。

电动汽车的驱动电机要求有以下几个特点：

中国新能源汽车明确纯电动驱动技术路线以后，驱动电机的选配设计就显得尤为重要了。下面就电动汽车驱动电机的选配原则予以探讨。

一、纯电动汽车驱动形式

车载内燃机输出的动力直接来驱动汽车运动（前行或后退），这个内燃机在汽车行业内被称之为发动机。发动机是一种与汽车运动联接在一起的车载内燃机。发动机与一般的内燃机相比，有了更多工况特性。可以说，发动机是一种特别的内燃机。

发动机驱动汽车运动的形式不同，于是发动机裂变成了不同类别。主要是按发动机在汽车中的安放不同位置来划分的，有前置发动机、中置发动机、后置发动机三种。

由于发动机在汽车的位置不同，发动机驱动汽车又可以细分，主要有前置发动机前驱，前置发动机后驱，后置发动机后驱三种等。纯电动驱动即电动机代替发动机驱动了，如果车上有内燃机也不再参加驱动汽车，这个内燃机就不是发动机了。

按电机驱动形式，目前有前置电机、中置电机、后置电机、轮边电机、轮毂电机等多种。

二、驱动汽车的电机特性

发动机是驱动汽车的内燃机，驱动汽车的电机，暂时叫它驱动电机吧，这是相对工厂里用电机而言的。

（1）由于电动汽车频繁的启动/停车、加速/减速，对驱动电机转矩控制的动态性能要求较高，动态性能越好，电机技术水平越高；

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电动汽车主要是由电机驱动系统、电池系统和整车控制系统三部分构成，其中的电机驱动系统是直接将电能转换为机械能的部分，决定了电动汽车的性能指标。因此，对于驱动电机的选择就尤为重要。

在环保的大环境下，电动汽车也成为了近年来研究的热点，电动汽车在城市交通中可以实现零排放或极低排放，在环保领域优势巨大，各国都在努力发展电动汽车。电动汽车主要是由电机驱动系统、电池系统和整车控制系统三部分构成，其中的电机驱动系统是直接将电能转换为机械能的部分，决定了电动汽车的性能指标。因此，对于驱动电机的选择就尤为重要。

<strong>1、电动汽车对于驱动电机的要求</strong>

目前对于电动汽车性能的评定，主要是考虑以下三个性能指标：

(1)最大行驶里程(km)：电动汽车在电池充满电后的最大行驶里程；

(2)加速能力(s)：电动汽车从静止加速到一定的时速所需要的最小时间；

(3)最高时速(km/h)：电动汽车所能达到的最高时速。

针对于电动汽车的驱动特点所设计的电机，相比于工业用电机有着特殊的性能要求：

(1)电动汽车驱动电机通常要求可以频繁的启动/停车、加速/减速、转矩控制的动态性能要求较高；

现阶段关于电动汽车关键零部件的讨论，大部分主要集中在对动力电池的讨论上，而对电机电控等方面的探讨，却少之又少。究其原因，一方面是关于动力电池技术的发展上，不时有新技术与新热点出现，容易吸引媒体与读者的注意。而电机电控方面，新技术新热点则少之又少；二是在电机电控领域，尤其是在电控领域，国内供应商还处于一个相对初级的阶段，所研发的产品还无法达到国际领先水平，这也极大的限制了广大消费者们对电机电控技术的关心。鉴于篇幅所限，笔者只对电机电控的基本知识为大家做一个简单的介绍，希望对大家能有所帮助。

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<strong>电机技术解析</strong>