发布于 05-26 15:26:50
电机（Electrical Machine）是将电能转换成机械能或将机械能转换成电能的装置，它具有能做相对运动的部件，是一种依靠电磁感应而运行的电磁机械。
驱动电机，也称为动力电机，是纯电动汽车的一种专用电机，担负着纯电动汽车的驱动功能，是纯电动汽车的心脏。驱动电机具有电动机的驱动功能，同时也具有发电机的发电功能，驱动电机能根据车辆工作状态实时调整其功能状态。驱动电机的性能直接影响着纯电动汽车的性能。
1．电动汽车主要性能
（1）最大行驶里程（km）：电动汽车在动力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。
2．电动汽车对电机的要求
电动汽车的使用特点决定了驱动电机相比于普通工业电机有很大的不同。电动汽车的应用条件和工况对于驱动电机有一定的特殊要求。具体如下：
（1）电动汽车驱动电机通常要求可以频繁的起动/停车、加速/减速，因此转矩控制的动态性能要求较高。
（2）为了减少整车的质量，通常取消多级变速器，这就要求电机在车辆低速或爬坡工况时，可以提供较高的转矩，通常来说要能够承受4～5倍的过载。
（3）要求电机的调速范围尽量大，同时在整个调速范围内还需要保持较高的效率输出。
（4）电机设计时尽量设计为高额定转速，同时尽量采用铝合金等新型材料外壳，高速电机体积小，有利于减少电动汽车的质量。
（5）电机需具有制动能量回收发电功能。
（6）电动汽车所使用的电机工作环境更加复杂、恶劣，要求电机有很好的可靠性和环境适应性，同时还要保证电机生产的成本不能过高。
1．直流无刷电机
动力电池储存的直流电输出经过升压转换仍以直流电的形式驱动电机。直流电机分为有刷直流电机和无刷直流电机，有刷直流电机因维护不方便被无刷直流电机取代，无刷直流电机已成为入门级电动车所使用的最为普遍的一种类型。在技术特性上，无刷直流电机可分为具有直流电机特性的无刷直流电机以及具有交流电机特性的无刷直流电机。
由于直流电机转速范围不大，因此在行驶时如果不辅以二级减速器或变速器，车辆的最高时速会比较低，因此这种电机更适合小型车或微型车。早期知豆微行电动车使用了直流无刷电机，如图4-2-1所示。
图4-2-1 早期知豆微行电动车直流无刷电机安装位置
2．异步电机
异步电机可归纳到交流电机范畴。异步电机具备变频调速的能力，其效果相当于装配有无级变速器的车辆在加速时发动机转速与车速线性的对应关系。对于倒车问题，异步电机也可轻易通过自身正反转的切换给予满足，功能上能够满足电动车的技术需求，但其自身结构并不复杂，具有坚固耐用、工作状态稳定、成本易控等优势。图4-2-2所示为特斯拉使用的异步电机组成的后驱动桥。
图4-2-2 特斯拉使用的异步电机组成的后驱动桥
异步电机实现动能回收更为容易。当车辆滑行或制动时，车轮反拖电机转动，在这个工况下，电机可进行发电并将电能回收到电池中，以此延长车辆的续航里程。
3．永磁同步电机
永磁同步电机的结构与上面提到的直流电机相似，因此它具备无刷直流电机结构简单、运行可靠、功率密度大、调速性能好等特点，同时由于永磁同步电机采用的驱动方式不同于直流电机，所以在噪声以及控制精度环节，永磁同步电机更胜一筹。永磁同步电机的体积更小，布置更为灵活，更轻的自重使整车质量有所减小。
永磁同步电机的外观如图4-2-3所示。有些插电式混合动力（PHEV）车型的电机集成在发动机和变速器之间，这种技术结构的插电式混动（PHEV）系统大多数使用的是永磁同步电机。图4-2-4所示为宝马X5（F15 PHEV）驱动电机安装位置，图4-2-5所示为宝马F18 PHEV车型驱动电机结构。
图4-2-3 永磁同步电机的外观
图4-2-4 宝马X5（F15 PHEV）驱动电机安装位置
图4-2-5 宝马F18 PHEV驱动电机结构
4．开关磁阻电机
开关磁阻电机（图4-2-6）是一个很具发展潜力的电机，在同样具备结构简单、坚固耐用、工作可靠、效率高等优势外，它的调速系统可控参数多，经济指标比其他类型电机都要好，功率密度更高，电流达到额定电流的15%时即可实现100%的起动转矩。另外，更小的体积也使得电动车的整车设计更为灵活，可以将更大的空间贡献给车内，更为重要的是这种电机的成本不高。
图4-2-6 开关磁阻电机
磁阻电机的结构虽然简单，但控制系统的设计相对复杂，特别是在研发阶段，现有技术很难为其建立准确的数学模型。在实际运转过程中，电机本身发出的噪声以及振动是电动车无法“容忍”的，尤其是负载运行的工况下，这两点尤为明显。综上所述，这类电机或许在未来能够通过技术优化克服以上两点致命硬伤，从而广泛应用于电动车领域，能够帮助电动车的续航里程有所提升。
5．轮毂电机
轮毂电机诞生于100年前，现在仍旧停留在概念阶段。目前，很多配套厂商都能够拿出轮毂电机（图4-2-7）以及驱动车桥的设计方案，但少有厂商能够予以采纳，轮毂电机给簧下质量带来过重的负担，进而影响车辆的操控性能。
图4-2-7 轮毂电机
