国外驱动电机在新能源汽车上的应用与发展

1、    国外驱动电机在新能源汽车上的应用与发展         日本近期在电动车、混合动力车、燃料电池车上用的驱动电机大多采用稀土永磁同步电机，本文介绍了日本新能源汽车的驱动电机分类、优缺点及丰田、本田、日产、三菱等在新能源汽车上驱动电机应用情况。 随着新能源汽车日益受到全社会的重视，汽车电气化的进程发展迅速。不仅汽车的各大系统向着电气化方向发展，例如，最新的电动动力转向、电动制动等，而且，汽车动力系统也经历着电气化的深刻变革。电动汽车、油电混合动力车、燃料电池混合

2、动力车从上世纪70年代以来，相继逐步研发成功，并获得了市场欢迎。汽车电气化的发展象征着现代微电子学与电流电子学的成功结合，并由此奠定了其发展的基础。 本文重点介绍日本电动汽车与混合动力车用的驱动电机的发展概况，包括驱动电机的分类、优缺点及其在应用方面的实例。 电机的分类与发展历史 表1示出迄今各种电机的分类。我们一般所说的电机(Motor)是指电磁型电机。从大类上分，有直流电机、交流直流两用电机、交流电机、步进电机。从细分方面来讲，更是多种多样(参见表1)。表2示出世界电机技术的发展历史。从图表上我们可以看到，有刷直流电机、一般同步电机、感应电机与有刷磁铁电机商品

3、化历史最长，其产品更新换代不断，而且迄今还在应用。而自上世纪80年开始进入商品化的表面永磁同步电机与1990年代以来研制开发的开关磁阻电机、内置式永磁同步电机以及最新的同步磁阻电机相继进入市场，并在电动汽车与混合动力车上获得应用。 各种驱动电机的优缺点表3示出日本纯电动汽车(BEV)、混合动力车(HEV)与燃料电池混合动力车(PCHV)有关车型及其应用的驱动电机概况。 根据电动汽车、混合动力车车型的开发应用年代，该国产业水平与市场偏好，成本核算等方面考虑，一般先采用感应电机，而近几年来在批量生产的日本电动汽车车型上以采用永磁同步电机为主流。其优缺点见表4。其性能比较见表5。

4、从国外文献资料介绍，近年来美、欧开发的电动汽车多采用交流感应电机。其主要优点是价格较低，性能可靠；缺点是起动转矩小。日本近年来闻世的电动汽车与新型混合动力车大多采用永磁电机。其主要优点是效率比交流感应电机高。但价格较贵。永磁材料耐热温度低于120，而开关磁阻电机(SRM：Switched Reluctance Motor)结构新型、简单、起动性能好，无大的冲击电流，但噪声大。驱动电机系统的驱动方式与控制 车辆的电机驱动系统的驱动方式可分为集中驱动与车轮独立驱动。集中驱动结构简单，可以沿用内燃机汽车的部分传动装置，是目前应用最多的电驱动方式，容易处理电机冷却、防振以及电磁干扰等问题。但

5、是集中驱动传动系统复杂、传动效率低，不能对两侧驱动轮转矩进行单独控制，影响车辆的操纵稳定性。 车轮独立驱动的范例是三菱汽车公司应用开发的轮毂电机电动汽车，和日产汽车公司开发的轮毂电机电动汽车。 车轮独立驱动的优点是简化传动系统，布置方便；由于每个电机可以单独控制，能实现车轮驱动力的单独调节和施加横摆力矩控制，容易实现车辆底盘系统的电子控制，改善车辆驱动性能和行驶性能。但轮毂电机驱动系统完全转为非簧载质量，使车轮质量过大，对于整车动力性能造成影响，以及还有许多问题，如电机散热、防水、防尘难度大等。  正因为上述问题，三菱在推出新一代电动汽车“iMiEV”时

6、，不再采用该公司的轮边驱动系统，即不使用轮毂电机，仍采用集中驱动系统。驱动电机采用永磁电机。 至于电机驱动系统的控制，涉及到电压波形与调制率控制、矩形波电压相位控制、直流电流失调反馈(DC offset feedback)控制，与可变电压系统控制。此外，在电机控制的硬件方面，例如混合动力车用电机控制在100us程度的抽样周期中必须进行多项控制计算，再加上保险失效处理功能(fail safe)，其编制程序极其繁复。 从驱动系统的实际应用中，因为仍以传统的集中驱动方式作为主流，而永磁电机由于其优点突出，在日本纯电动汽车与混合动力车上得到更多应用。而从成本角度来看，采用集中驱动可以尽可能沿用基型车的车身和悬架而降低成本，往往比采用轮毂电机驱动系统成本低。而iMiEV纯电动车采用传统的集中驱动系统，即驱动方式通过减速器、差速器、驱动轴把电机输出扭矩传递到左右车轮，驱动车辆行驶。