电动汽车电动机概述

Electric Vehicles Motor Overview

电动汽车采用电能取代石油等化石燃料作为动力，是未来交通的唯一解决方案，当前与电动汽车相关的研究热点有电动汽车电机驱动系统，电动汽车电池技术与相关充电机技术，电动汽车的控制技术。在本栏目只讨论纯电动汽车的驱动系统，要研究电动汽车的驱动系统先要对电动机在纯电动汽车中的驱动形式，基本布置作个了解。

纯电动汽车动力传动系统布置形式

1. 传统驱动布置形式

该布置形式与传统汽车的布置形式基本相同，通常是在传统汽车的基础上改装而成的，把电动机放在原燃油发动机的位置，图1为示意图，现在纯电动车很少采用这种布置形式。

图1--传统驱动布置形式

2. 电动机与驱动桥组合驱动布置形式

该种布置形式把电动机、固定速比的减速器和差速器进行组合，布置在驱动桥旁，通过两个车轮的半轴来驱动车轮，图2为示意图，此种布置形式的整个传动系统长度比较短，传动装置占用空间小，容易布置，可以进一步减少整车的质量，并且比较上一种布置形式的传动效率较高。

图2--电动机后置组合式驱动桥驱动系统

按传统汽车的驱动模式来说属于驱动电动机后置-驱动桥后置形式；把这个组合布置在汽车前轴属于驱动电动机前置-驱动桥前置形式，见图3。这种组合布置形式具有良好的通用性和互换性，便于在现有的汽车底盘上安装使用、维修也较方便。

图3--电动机前置组合式驱动桥驱动系统

3. 电动机与驱动桥集成驱动系统布置形式

把电动机、固定速比减速器和差速器集成为一个整体,并与驱动轴同轴，通过两根半轴驱动车轮，称为电动机与驱动桥集成式驱动系统。

把集成系统组成后驱动桥，安装在后车轴位置，图4是示意图。

图4--电动机后置驱动桥集成驱动系统

图5是把集成驱动桥安装在前车轴位置示意图

汽车电机

图5--电动机前置驱动桥集成驱动系统

4. 轮边电动机驱动布置形式

这是一种双电动机驱动形式，由左右2台电动机直接通过固定速比减速器分别驱动两个车轮, 电动机直接连接轮毂，两个车轮转动没有直接连接，这种电机称为轮边电机。

每个电机的转速可以独立地调节控制，通过电子差速器来解决左右半轴的差速问题，使得电动汽车更加灵活，在复杂的路况上可以获得更好的整车动力性能，由于采用电子差速器，传动系体积进一步减小，节省了空间，质量也进一步减轻，提高了传动效率，图6是轮边电机驱动示意图。

图6--轮边电动机后置驱动桥布置

5. 轮毂电动机驱动布置形式

把电动机设计成饼状，直接安装在车轮的轮毂（轮辋）内，如图7所示，称这种电机为轮毂电机，电机一端直接与车轮毂固定，另一端直接安装在悬架上。此种布置形式进一步缩短了电机和车轮之间的机械传动距离，进一步节省了空间。

图7—轮毂电动机后置驱动桥布置

图8为轮毂电机安装在前轮的示意图。

图8—轮毂电动机前置驱动桥布置

用4个轮毂电机组成4驱车，图9为示意图。

图9—轮毂电动机四轮驱动布置

轮毂电机有集成固定速比减速装置的形式，电机体积较小，采用高转速运行方式，转速可达10000r/min左右，与行星齿轮减速器集成为一体。另一种是没有减速装置的轮毂电机，采用低转速外转子电动机，外转子可直接安装在轮毂内，直接驱动车轮旋转，也称为直驱电动机。

纯电动汽车用电动机

电动汽车车用驱动电动机通常要能够满足各种工况下的要求, 例如在汽车频繁启动、停车、加速减速, 低速和爬坡时要满足较高的转矩, 在高速行驶时要满足较低的转矩, 并要求变速范围大。常见的直流电机、永磁无刷直流电机、永磁同步电机、开关磁阻电机、横向磁通电机都可以作为汽车电机

1. 直流电动机

传统直流电动机控制简单，控制技术成熟，转速控制范围大，串激直流电动机的软特性非常适合做车的驱动电机。但直流电机电机体积大，制造成本高，电刷与换向器维护量大，所以新电动汽车电机一般不采用直流电机。

2. 永磁无刷直流电动机

永磁无刷直流电动机利用电子换向器代替直流电机的机械换向器，通过电子换向装置产生正负交变的平顶波驱动电机旋转，调速性能和直流电机类似，运行可靠，维护方便，没有励磁损耗，效率和功率密度都较高。因此，永磁无刷直流电机已经成为电动汽车轮毂电机的主流电机。

3. 永磁同步电动机

永磁同步电动机在结构上与永磁无刷直流电机类似，只是它通过正弦波驱动。相对于无刷直流电机，永磁同步电机具有低噪声，大功率密度，小转动惯量，高控制精度等优势。由于同步电机转速与电源频率同步，作为轮毂电机应用时各轮转速的协调控制比较复杂。

4. 开关磁阻电动机

开关磁阻电机的转子上既没有绕组也没有永磁体，只在定子上装有集中励磁绕组，多用于高速电机。开关磁阻电机功率装换效率高，结构简单，且调速范围宽，控制简单。但是由于电机运行在开关模式下，电流波动大，噪声和振动大。

5. 横向磁通电动机

横向磁通电机效率和转矩密度高，适合运行在低转速、大转矩的场合下；绕组形式简单，不存在传统电机绕组的端部；各相之间相互独立；驱动电路和永磁无刷直流电机相同，可控性好。但其永磁体数目多，用量大；结构复杂，工艺要求高，成本高。