汽车电驱动技术 第五章 电动汽车的电机驱动系统

简述电动汽车对驱动电机的要求电动汽车作为一种环保、高效的交通工具，其核心部件之一就是驱动电机。

驱动电机是电动汽车的心脏，直接影响着汽车的性能和驾驶体验。

因此，对于电动汽车来说，驱动电机有着一些重要的要求。

电动汽车对驱动电机有着高效的要求。

高效的驱动电机可以提供更大的功率输出，使电动汽车在加速和爬坡时具有更好的性能。

此外，高效的驱动电机还可以减少能源的消耗，延长电池的续航里程。

因此，电动汽车对驱动电机的效率要求非常高。

电动汽车对驱动电机有着高扭矩的要求。

扭矩是驱动车辆运动的关键力量，足够的扭矩可以使电动汽车在起步和加速时更加迅猛，提供更好的驾驶体验。

此外，高扭矩还可以提高电动汽车的爬坡能力和超车能力，增强其在实际道路条件下的操控性能。

电动汽车对驱动电机有着高可靠性的要求。

可靠性是电动汽车的基本要求之一，驱动电机是电动汽车最为关键的部件之一，其可靠性直接影响着电动汽车的使用寿命和安全性。

因此，电动汽车对驱动电机的可靠性要求非常高，需要具备高耐久性、低故障率和长寿命等特点。

电动汽车对驱动电机还有着轻量化的要求。

轻量化可以减轻电动汽车的整体重量，降低能源消耗，提高续航里程。

因此，电动汽车对驱动电机的重量要求相对较低，需要使用轻量化的材料和结构设计，以提高电动汽车的整体性能。

电动汽车对驱动电机还有着低噪音和低振动的要求。

相比传统汽车的内燃机，电动汽车的驱动电机具有更低的噪音和振动水平。

这不仅可以提升乘坐舒适度，还可以减少对驾驶员和乘客的身体健康产生的潜在影响。

电动汽车对驱动电机有着高效、高扭矩、高可靠性、轻量化、低噪音和低振动等要求。

这些要求旨在提高电动汽车的性能、续航里程和驾驶体验，推动电动汽车的进一步发展和普及。

随着科技的不断进步和创新，相信未来的驱动电机将会更加符合这些要求，并为电动汽车的发展做出更大的贡献。

新能源汽车的驱动及传动系统概述
我国汽车正处于高速发展时期，与汽车保有量飞速增加相反的是汽车带来的一系列问题，比如能源紧张问题、城市空气污染、噪声污染问题等等。

在这个背景下，新能源汽车以其能耗小、使用清洁能源、噪声小等特点得到了国家的大力重视。

新能源汽车分为很多种，包括替代燃料汽车、电动汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车等等。

其中，混合动力汽车中又包含很多不同种类与不同程度的混合，如强混、弱混、增程式等等。

按照汽车的构造，汽车的驱动应该包括：动力产生部分（发动机）、动力传递部分（传动系）和动力执行部分（行驶系）三类。

在新能源汽车领域，动力产生部分发生了很大的变化，新能源汽车的发动机与传统汽车的发动机相比，具有非常明显的变化，而相应的动力传递部分也会相应发生变化。

以下将简单对新能源汽车的驱动与传动系统分别进行阐述。

一、驱动系统
对于不同的动力源，汽车的驱动系统是不一样的。

现阶段的新能源汽车驱动系统有电机、燃料电池发动机、传统燃料发动机与电机相结合等等。

接下来我将分情况对驱动系统做一个简单的概述。

1.电机
电动汽车系统可分为三个子系统，即电驱动子系统、主能源子系统和辅助控制子系统。

其中，电驱动子系统又由电控单元、功率转换器、电动机、机械传动装置和驱动车轮组成；主能源子系统由主电源、电源管理系统和充电系统构成;辅助控制子系统具有动力转向、温度控制和辅助动力供给等功能[9]。

典型电动汽车的基本结构如下图所示。

图1 典型电动汽车的基本结构
从图中可以分析出，从制动踏板和加速踏板输人的信号，电子控制器发出相应的控制指。

电动汽车工作原理
电动汽车工作原理是通过电能驱动电动机转动来推动车辆前进。

与传统的燃油汽车不同，电动汽车不依赖于内燃机燃烧燃料产生动力，而是通过蓄电池或燃料电池等储存设备储存的电能来实现驱动。

以下是电动汽车的工作原理：
1. 电池供电：电动汽车搭载的电池组是储存电能的主要装置。

当车辆运行时，电池组会向电动机提供所需的直流电。

目前市面上常见的电池类型包括锂离子电池、镍氢电池等。

2. 电动机驱动：电池组提供的直流电通过电控系统转换为电动机所需的交流电。

电动机是电动汽车的动力装置，它将电能转化为机械能，驱动车辆前进。

电动汽车通常采用交流异步电动机或永磁同步电动机。

3. 控制系统：控制系统是电动汽车的大脑，负责监测车辆状况、控制电池供电、电机运行和车辆驾驶等方面。

控制系统可以根据驾驶者的要求调节电机的转速、扭矩和制动力，以实现驾驶的顺畅和节能。

4. 能量回收：电动汽车采用能量回收系统，利用制动时产生的动能将部分能量转化为电能并储存到电池中。

这种能量回收技术可以提高车辆的能源利用效率，延长电池的续航里程。

总体来说，电动汽车通过电能驱动电动机工作，不仅减少了尾气排放和环境污染，还具有低噪音、高能效等优点。

然而，电
池技术的进一步发展、充电桩建设以及电动汽车续航里程等问题仍然是推广电动汽车的挑战。

新能源汽车驱动电机结构与⼯作原理驱动电机是电动汽车驱动系统的核⼼部件，是车辆⾏驶的主要执⾏机构，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动⼒性、经济性和舒适性。

它是把电能转换为机械能的⼀种设备，它利⽤励磁线圈，产⽣旋转磁场形成磁电动⼒旋转⼒矩。

导线在磁场中受⼒的作⽤，使电机输出转矩。

1驱动电机的作⽤驱动电机、电控系统、动⼒电池是电动汽车的核⼼部分，称为“三电”。

在电动汽车上，驱动电机替代了传统汽车上的发动机和发电机，传统汽车通常是把化学能转换为机械能驱动车辆⾏驶，⽽驱动电机既可以将电能转换为机械能驱动汽车⾏驶，也可以作为发电机将机械能转换为电能，并存储在动⼒电池内。

电机控制器将动⼒电池的⾼压直流电变换为驱动电机的⾼压三相交流电，使驱动电机产⽣⼒矩，并通过传动装置将驱动电机的旋转运动传递给车轮，驱动汽车⾏驶。

图1所⽰为驱动电机动⼒传输图。

图1 驱动电机动⼒传输图驱动电机不仅可以驱动车辆⾏驶，⽽且可以进⾏制动能量回收。

图2所⽰为驱动电机制动能量回收⽰意图。

驱动电机在制动、缓慢减速时，整车控制器发出相应指令，使驱动电机转换为发电机发电⼯况，此时驱动电机会将车辆动能转换为电能，通过电机控制器以电能的形式向动⼒电池充电。

图2 驱动电机能量回收图2驱动电机的特点1、体积⼩、功率密度⼤由于新能源汽车的整车空间有限，因此要求驱动电机的结构紧凑、尺⼨⼩，这就意味着驱动电机和电机控制器的尺⼨将受到很⼤的限制，必须缩⼩驱动电机的体积，提⾼电机的功率密度和转矩密度。

因此⼀般选⽤⾼功率密度的永磁同步电机作为驱动电机。

2、效率⾼、⾼效区⼴、重量轻新能源汽车驱动电机的第⼆个特点就是效率要⾼、⾼效区要⼴、重量要轻。

由于当前充电桩尚未⼴泛普及，续驶⾥程短⼀直是新能源汽车的短板，提升续驶⾥程的⽅法有：①提升驱动电机的效率。

②驱动电机的⾼效⼯况区要⾜够⼴，保证汽车在⼤部分⼯况下都处于⾼效状态。

③减轻驱动电机重量，间接降低整车功耗，提升续驶⾥程。

电动汽车驱动电机结构与原理电动汽车驱动电机可以分为两大类：直流电机和交流电机。

在这两类电机中，又有不同类型的电机，它们的结构也各不相同。

下面分别对这两类电机的结构做简要介绍：1. 直流电机结构(1) 励磁系统：励磁系统是直流电机中的一个关键部件，它通过产生磁场使电机转动。

励磁系统又分为两类：永磁体励磁和电磁体励磁。

(2) 转子：转子是电机中的运动部件，通过在磁场中旋转来产生电动势和驱动负载。

(3) 定子：定子则是电机中的静止部件，它包裹着转子，构成了电机的磁场。

(4) 风扇：风扇则是电机的附件，用来冷却转子和定子，以保证电机的正常运行。

与直流电机不同，交流电机采用的是交流电源，也可以根据转子的工作原理分为异步电机和同步电机。

交流电机的主要结构如下：(1) 定子：与直流电机一样，交流电机中也有定子，它固定在电机外壳内，分为单相和三相两种类型。

(2) 转子：交流电机中的转子，在同步电机中与磁场的旋转速度相同，而在异步电机中则会因为转子的存在而产生滞后转角。

(3) 感应器：感应器则是异步电机中的重要部件，它探测磁场的变化并反馈给电机控制系统，以实现电机的控制。

(4) 风扇：风扇同样是交流电机的辅助部件，用来降低电机温度并延长使用寿命。

电动汽车的驱动电机是将电能转换为机械能的重要装置。

从物理学的角度来看，电动汽车驱动电机的工作原理可以统一为电磁感应原理。

也就是说，电动汽车驱动电机通过在磁场中运行的电流，产生磁场并利用与磁场相连的杆件进行机械运动。

直流电机的工作原理是利用磁场对导体中运行的电流的作用力来实现机械运动。

当流经导体的电流遇到磁场时，就会受到洛伦兹力的作用，产生一个旋转力矩，推动电机转动。

由于磁场的作用，导体中的电流也会产生旋转磁场，形成了电机旋转所需的电磁场。

2. 交流电机原理交流电机的工作原理则可以分为同步电机和异步电机两种类型：(1) 同步电机原理：同步电机的转子磁场和定子磁场的极间距离始终不变，它们的转速永远相等。