1.1　驱动电机系统概述

1.1.1　驱动电机系统

电机（Electrical Machine）是将电能转换成机械能或将机械能转换成电能的装置，它具有能做相对运动的部件，是一种依靠电磁感应而运行的电气装置。

驱动电机，也称为动力电机，是纯电动汽车的一种专用电机，担负着纯电动汽车的驱动功能，是纯电动汽车的“心脏”。驱动电机同时具有电机的驱动功能，也具有发电机的发电功能，驱动电机能根据车辆工作状态实时调整其功能状态。

纯电动汽车驱动电机系统是纯电动汽车三大核心系统之一，是车辆动力驱动系统中的电力驱动系统。其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响纯电动汽车动力性、操控性、经济性。驱动电机系统主要由驱动电机、驱动电机控制器（MCU）构成，通过高低压线束、冷却管路与整车其他系统连接，如图2-1所示。

整车控制器（VCU）根据加速踏板、制动踏板、挡位等信号通过CAN网络向电机控制器（MCU）发送指令，实时调节驱动电机的转矩输出，以实现整车的怠速、加速、能量回收等功能。电机控制器能对自身温度、电机的运行温度、转子位置进行实时监测，并把相关信息传递给整车控制器（VCU），进而调节水泵和冷却风扇工作，使电机保持在理想温度下工作。

1.1.2　驱动电机与工业用电机的区别

用于电动汽车的驱动电机与常规的工业电机不同。电动汽车的驱动电机通常要求频繁地启动/停车、加速/减速，低速或爬坡时要求高转矩，高速行驶时要求低转矩，并要求变速范围大；而工业电机通常优化在额定的工作点。因此，电动汽车驱动电机比较独特，应单独归为一类，对它们在负载、技术性能和工作环境等方面有着特殊的要求。电动汽车驱动电机与工业用电机的区别如下。

①电动汽车驱动电机需要有4～5倍的过载，以满足短时加速或爬坡的要求；而工业电机只要求有2倍的过载即可。

②电动汽车的最高转速要求达到在公路上巡航时基本速度的4～5倍，而工业电机只需要达到恒功率是基本速度的2倍即可。

③电动汽车驱动电机需要根据车型和驾驶人的驾驶习惯设计，而工业电机只需根据典型的工作模式设计即可。

④电动汽车驱动电机要求有高的功率密度和好的效率图（在较宽的转速范围和转矩范围内都有较高的效率），从而能够降低车重，延长续驶里程；而工业电机通常对功率密度、效率和成本进行综合考虑，在额定工作点附近对效率进行优化。

⑤电动汽车驱动电机要求工作可控性高、稳态精度高、动态性能好；而工业电机只有某一种特定的性能要求。

⑥电动汽车驱动电机被装在机动车上，空间小，工作在高温、坏天气及频繁振动等恶劣环境下。而工业电机通常在某一个固定位置工作。

1.1.3　电动汽车对驱动电机的要求

电动汽车驱动电机性能的好坏，将直接影响到电动汽车的起步、停车、加减速、高速行驶和爬坡等技术性能指标。为满足电动汽车的动力性、经济性，电动汽车对驱动电机有一些特殊的要求。

①驱动电机要以电磁转矩为控制目标，加速踏板的开度是通过控制器给电机电磁转矩的目标值。要求电机转矩响应迅速、波动性小、稳定性好。

②由于电动汽车在使用时，有起步、加速、巡航、减速和制动等多种工况，要求驱动电机具有较宽的调速范围。为保证加速时间，要求电机在低速加速时具有较大的输出转矩和过载能力（一般为额定转矩的2～4倍），过载时间在3min以上。为保证电动汽车在巡航时行驶在最高车速，驱动电机在高速运转时具有高的功率。电机最高转速一般在基速额定值的2倍以上。

③驱动电机的损耗要低，在整个运行范围内要效率高，尽可能地提高一次充电的续驶里程。

④电动汽车在减速时要实现再生制动，将能量回收并反馈给蓄电池，能量回收率应占总能量的15%以上。

⑤电机安全性应符合国家有关车辆电气安全的性能标准规定，对高电压的还需装备高压防护装置。

⑥驱动电机的耐振动、耐高温和防水耐湿能力强、等级高，能在恶劣的气候条件下和各种道路上长时间工作，可靠性高。

⑦由于电动汽车留给电机的安装空间有限，整车又要求轻量化，因此驱动电机体积和重量应尽可能小，结构要简单，使用维护要方便。

⑧电机的运行噪声低。

⑨驱动电机在允许的电压等级范围内，尽量采用高压电，电机的电磁兼容性要好。

⑩驱动电机的制造工艺简单，价格合理，适合于批量生产。

1.1.4　驱动电机的运行模式

电动汽车的电机可兼作电机和发电机运行。

（1）电动模式　在电动模式时电机将电能转换成机械能。

①逆变器从电池获取功率，电池放电。

②电机从逆变器获取电功率。

③电机输出机械能，电机扭矩与转速同向，电机推动车辆。

（2）发电模式　发电模式时电机将机械能转换成电能。

①车辆带动电机，电机力矩与转速反向，轴上输入机械能。

②电机输出电能。

③逆变器输出直流电，为电池充电。