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新能源汽车驱动电机关键技术探讨

摘要：新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车

用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，

形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。以纯电机为驱动系统的新能

源汽车因为无污染、噪声低、能源效率高、启动加速好、结构简单、使用维修方

便，电能来源多样，技术相对成熟等众多优势使其成为新能源汽车产业的重点研

发对象。本文就新能源汽车驱动电机关键技术进行探讨。

关键词：新能源汽车；驱动电机；关键技术

1新能源汽车驱动电机基本性能要求

（1）在较宽速度范围内保持高效率，低损耗，并能以再生制动运行方式实

现制动能量回收。（2）结构坚固，体积小，质量轻，具有高功率密度、良好的

环境适应性和高可靠性。（3）有较宽的速度调节范围。高速行驶时，过载能力

强，能以高速低转矩的特性输出，并有较好动态响应速度;基速以下输出低速大转

矩，以适应车辆的起动、加速、负荷爬坡和频繁起停等复杂工况。（4）驱动系

统器件成本低，理论成熟，控制性能优良，利于降低开发成本，缩短开发周期并

提高整车的驱动性能。

2新能源汽车驱动电机关键技术

2.1永磁同步电机技术

永磁同步电机消除了传统同步电机励磁系统的损耗，大大提高了电机效率。

并且由于取消了励磁绕组和励磁电源，结构简单，运行可靠。呈现出结构紧凑、

体积小、重量轻的特点。而永磁同步电机控制器通过其中的电力电子器件将整车

的直流电逆变为交流电，并对其进行电流大小、波形及相位的控制从而实现对电

机的控制，使电机能按照其指令进行运转。在转向不变的前提下，电机若要在电

动状态和发电状态之间切换，只需改变控制器中功率管的导通顺序.改变定子电流

的方向，使电机的转矩反向即可。从电动变发电的状态会产生反向转矩，不仅起

到制动效果，也达到回收车辆动能的效果，即制动能量回收功能。永磁同步电机

系统因为永磁材料和电力电子器件的应用取消了传统的电刷、滑环，因此也叫永

磁无刷电机。

2.2SRD开关磁阻电动机驱动技术

1.SRD开关磁阻电动机的特点（1）开关磁阻电动机的优点：①定子线圈易

于安装，整个结构牢固紧凑；②转子无绕组，适合于高速运行，起动转矩大的优

点在低速运行阶段同样明显；③热耗大部分集中于定子，易于冷却，可有较高的

最大允许温升；④启动电流小，无明显的热量产生，延长了使用寿命；（2）开

关磁阻电机的缺点；①相对永磁电机而言，能量转换功率密度和效率低；②由

于转矩脉动大，导致噪声大，特定频率下的谐振问题也较为突出；③相数越多，

接线也较多，主电路复杂。

2.SRD开关磁阻电机控制技术电机驱动电路简单，在宽转速范围内效率较高，

易于实现四象限控制;转子转动惯量低，便于调速控制。由开关磁阻电动机转矩-

转速特性曲线（如图1）可以看出，当电机转速低于基速ωb时，电感L很小，此

时保持开通角和关断角不变，电机工作在恒转矩（0ω≤ω）b区间，这时采用电流

斩波器（也叫变流器）进行控制。电流斩波控制，是指当转角处于开通角阶段时，

使功率开关电路接通（称为相导通），绕组电流从0开始上升;当电流达到设定的

上限峰值时，切断绕组电流（称斩波关断），绕组承受反压，电流迅速下降;经过

一段时间后，电流降到设定的下限值时，电路重新导通（也称斩波导通）。上述

过程周而复始，形成斩波电流波形，直到转角为关断角，使电路相关断。电流斩

波控制的实质，是按照转矩-转速特性曲线，使绕组电流在上下极限值时进行电路

的关断和导通，从而实现对电机转矩和转速的控制。该驱动系统控制策略，使得

转矩相对平稳，适合车辆低速和制动运行。

2.3混合励磁电机技术

永磁电机的永磁磁链无法调节的缺点，在恒定供电电压下带来了弱磁控制问

题：车辆动力性能要求电机系统在高转速下需要较宽的恒功率调速范围保证车辆

的高速性能。由于受到电池电压的限制，目前大部分永磁电机系统采用增加定子

绕组去磁电流的方法抵消永磁磁场，从而达到恒定供电电压下弱磁调速的目的。

但这种方法降低了系统效率和功率因数，增加了控制器成本，同时还存在深度弱

磁控制时稳定性差和高速失控时的电压安全问题。混合励磁电机是解决以上问题

的可行技术。混合励磁电机通过在永磁电机中引入电励磁绕组使电机获得励磁可

控的性能，电机更适合于宽速度范围、高弱磁比的应用场合，弥补了单一励磁方

式的不足。旁路式混合励磁电机为最大程度继承永磁电机高效、高功率密度的优

点，电机励磁主要由永