1．新能源汽車對電機的要求

      新能源汽車由電機驅(qū)動，電機是新能源汽車的關(guān)鍵部件，也是新能源汽車與燃油車在動力控制系統(tǒng)上的主要區(qū)別。從本期起，我將用兩期的篇幅，對新能源電機驅(qū)動系統(tǒng)（圖47）做簡單的闡述。電機性能高低直接影響到新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)的性能，所以要想使新能源汽車具有良好的使用性能，驅(qū)動電機應具備較寬的調(diào)速范圍、較高的轉(zhuǎn)速和足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，體積小、質(zhì)量輕、效率高的特點。

2．電機的分類

    電機按照用電性質(zhì)可分為直流電機和交流電機兩大類，交流動機又分為同步電機和異步電機（圖48）。雖然電機種類繁多，但是所有電機都是由電路和磁路兩個基本部分組成，它們的工作原理都是建立在電與磁的相互轉(zhuǎn)化與相互作用的基礎上，所依據(jù)的電磁定律都是電磁力定律和電磁感應定律。

    早期新能源汽車的電機多采用直流電機，具有起步加速牽引力大、控制系統(tǒng)較簡單、控制性能好的優(yōu)點，所以直到20世紀80年代中期它仍是國內(nèi)外的主要研發(fā)對象。隨著電子技術(shù)、機械制造技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展，交流異步電動機、永磁電機和開關(guān)磁阻電機顯示出比直流電機更加優(yōu)越的性能。鑒于目前新能源汽車廠家絕大部分在驅(qū)動電機選型上都已經(jīng)選取交流電機作為驅(qū)動電機，本文將不再對直流電機進行文字說明。

3．電機的性能指標

    （1）功率：功率是指電機運行時軸端輸出的機械功率（單位為W或kW）；

    （2）電壓：電壓是指外加于線端的電源線電壓（單位為V） ;

    （3）電流：電流是指電機運行時電樞繞組（或定子繞組）的線電流（單位為A）；

    （4）頻率：頻率是指電機運行時電樞（或定子側(cè)）的頻率（單位為Hz）;

    （5）轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速是指電機運行時電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速（單位為r/min）。

    當電機在額定運行情況下輸出額定功率時稱為滿載運行，這時電機的運行性能、經(jīng)濟性及可靠性等均處于優(yōu)良狀態(tài)；輸出功率超過額定功率時稱為過載運行，這時電機負載電流大于額定電流，將會引起電機過熱，從而縮短電機使用壽命，嚴重時甚至會燒毀電機。

4．驅(qū)動電機及控制概述

    整車控制器（VCU）根據(jù)駕駛員意圖發(fā)出各種指令，電機控制器響應并反饋，實時調(diào)整驅(qū)動電機輸出，以實現(xiàn)整車的怠速、前行、倒車、停車、能量回收以及駐坡等功能。電機控制器的另一個重要功能是通信和保護，實時進行狀態(tài)和故障檢測，保護驅(qū)動電機系統(tǒng)和整車安全可靠運行。圖49為電機及電機控制器控制功能示意圖。

    新能源汽車驅(qū)動電機的性能要求：在低速時，需要低速大扭矩輸出；在高速時需要保持恒定功率。低速大扭矩可以滿足整車的啟動要求，例如坡起、加速和復合爬坡。高速恒定功率需要能夠滿足整車的最高車速要求，以及在高速時的超車。所以，歸納總結(jié)新能源汽車驅(qū)動電機的幾個特點就是：結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、功率密度高、轉(zhuǎn)矩密度高、可靠性高、效率高、高效區(qū)廣、重量輕、低噪音、低振動。

5．驅(qū)動電機的基本工作原理

      電機由定子和轉(zhuǎn)子兩大基本部分組成，并且在定子和轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙，其還有端蓋、軸承、接線盒、風扇等其他附件。定子是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的，在工作時靜止不動，三相異步電機的定子一般由外殼、定子鐵芯、定子繞組等部分組成。轉(zhuǎn)子是電機的旋轉(zhuǎn)部分，切割定子旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應電動勢及電流，并形成電磁轉(zhuǎn)矩而使電機旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組組成。轉(zhuǎn)子繞組是自成閉路的短路線圈，轉(zhuǎn)子繞組不需外接電源供電，其電流由電磁感應作用產(chǎn)生。它有兩種結(jié)構(gòu)類型：籠型轉(zhuǎn)子和繞線型轉(zhuǎn)子，交流異步電機可分為籠型異步電機和繞線式異步電機?；\型異步電機由于構(gòu)造簡單、價格便宜、運行安全可靠、使用方便，因而成為使用最廣泛的一種電機。圖50為異步電機的結(jié)構(gòu)示意圖。

    另外一種交流電機的結(jié)構(gòu)是永磁同步電動機，其與異步電機的結(jié)構(gòu)不同，最主要區(qū)別是轉(zhuǎn)子中嵌入永磁體，勵磁磁場是由永磁體產(chǎn)生的，這也是永磁的意思。同時，由于不存在電勵磁和相應損耗，永磁轉(zhuǎn)子不發(fā)熱，電負荷可以選得很高，因而體積小，功率密度高。同時，由于永磁體的主要原材料是通過稀土資源提煉的，加之在控制系統(tǒng)上，永磁同步電機也有其優(yōu)勢，因此我們國家新能源汽車的電機更多地采用永磁同步電機。

    電機的主要工作原理是：在對稱的定子三相繞組中通入對稱的三相交流電就會在定子與轉(zhuǎn)子的空氣隙間產(chǎn)生沿定子內(nèi)圓旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向U （i1）→V（i2） →W（i3）

由超前相轉(zhuǎn)向滯后相，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向由通入繞組中電流的相序決定，V（i1） → U（i2）

→W（i3）將通入定子三相繞組中三相交流電的任意兩相對調(diào)就可改變旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向。

圖51所示為電機的工作原理，圖52所示為電機繞組的組成。

    對于電機的基本工作原理，本文不做過多說明，讀者可以把高中的相關(guān)物理課本或?qū)?/div>