電動汽車用驅動電機系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1 引言 　　我國汽車工業(yè)的發(fā)展面臨著來自能源安全、環(huán)境保護和氣候變化等可持續(xù)發(fā)展要求的多重挑戰(zhàn)。隨著近幾年汽車保有量的快速增加，汽車能源消耗增長呈現(xiàn)加速趨勢，進一步加劇了我國石油供需矛盾。在當前石油資源日益緊張，價格不斷攀升的國際形勢下，發(fā)展電動汽車特別是混合動力汽車是緩解我國石油資源短缺現(xiàn)狀的有效途徑，也是增強我國汽車工業(yè)核心競爭力的重大戰(zhàn)略舉措。 　　經(jīng)過“八五”、“九五”規(guī)劃的實施，特別是“十五”國家863電動汽車重大專項，我國已實現(xiàn)了官、產(chǎn)、學、研的資源整合，具有了電動汽車用驅動電機系統(tǒng)自主研發(fā)能力。在國家“三縱三橫”總體布局中（如附圖所示），驅動電機及其控制系統(tǒng)被列為“三橫”中的共性技術之一。 　　2 電動汽車用驅動電機系統(tǒng)的特點及分類 　　電動汽車對驅動電機系統(tǒng)的要求至少包括： 　　（1）基速以下輸出大轉矩，以適應車輛的啟動、加速、負荷爬坡、頻繁起停等復雜工況； 　?。?）基速以上為恒功率運行，以適應最高車速、超車等要求； 　?。?）全轉速運行范圍內的效率最優(yōu)化，以提高車輛的續(xù)駛里程； 　?。?）結構堅固、體積小、重量輕、良好的環(huán)境適應性和高可靠性； 　　（5）低成本及大批量生產(chǎn)能力。 　　電動汽車最早采用了直流電機系統(tǒng)，特點是成本低、控制簡單，但重量大，需要定期維護。隨電力電子技術、自動控制技術、計算機控制技術的發(fā)展，包括異步電機及永磁電機在內的交流電機系統(tǒng)體現(xiàn)出比直流電機系統(tǒng)更加優(yōu)越的性能，目前已逐步取代了直流電機控制系統(tǒng)。特別是借助于設計方法、開發(fā)工具及永磁材料的不斷進步，用于驅動的永磁同步電動機得到了飛速發(fā)展。 　　電動汽車中常用的交流電機主要有異步、永磁、開關磁阻三大類型，其特點如表1所示。 　　其中，異步電機主要應用在純電動汽車（包括轎車及客車），永磁同步電機主要應用在混合動力汽車（包括轎車及客車）中，開關磁阻電機目前主要應用在客車中。特別是，由于具有高效、高功率密度的特點，目前在混合動力轎車中采用的基本都是永磁同步電動機。日本豐田公司的prius采用的永磁同步電動機功率已達到了50kw，新配置的suv車型所用電機功率甚至達到了123kw。 　　與普通工業(yè)用驅動電機系統(tǒng)及通用變頻器不同，電動汽車用驅動電機系統(tǒng)的特點是高性能、高功率密度、高可靠性，低成本、低污染和良好的環(huán)境適應性，如表2所示。