中國新能源汽車明確純電動驅動技術路線以后，驅動電機的選配設計就顯得尤為重要了。下面就電動汽車驅動電機的選配原則予以探討。

一、純電動汽車驅動形式

車載內燃機輸出的動力直接來驅動汽車運動（前行或后退），這個內燃機在汽車行業內被稱之為發動機。發動機是一種與汽車運動聯接在一起的車載內燃機。發動機與一般的內燃機相比，有了更多工況特性?？梢哉f，發動機是一種特別的內燃機。

發動機驅動汽車運動的形式不同，于是發動機裂變成了不同類別。主要是按發動機在汽車中的安放不同位置來劃分的，有前置發動機、中置發動機、后置發動機三種。

由于發動機在汽車的位置不同，發動機驅動汽車又可以細分，主要有前置發動機前驅，前置發動機后驅，后置發動機后驅三種等。純電動驅動即電動機代替發動機驅動了，如果車上有內燃機也不再參加驅動汽車，這個內燃機就不是發動機了。

按電機驅動形式，目前有前置電機、中置電機、后置電機、輪邊電機、輪轂電機等多種。

二、驅動汽車的電機特性

發動機是驅動汽車的內燃機，驅動汽車的電機，暫時叫它驅動電機吧，這是相對工廠里用電機而言的。

（1）由于電動汽車頻繁的啟動/停車、加速/減速，對驅動電機轉矩控制的動態性能要求較高，動態性能越好，電機技術水平越高；

（2）設計電動汽車，希望要求減少整車的重量，取消多級變速器，要求電機可以提供較高的轉矩，通常來說要能夠承受4-5倍的過載；

（3）驅動電機不僅要求保持較高的運行效率，同時要求調速范圍盡量大；

（4）電動汽車要求制動能量回收功能，再生制動回收的能量一般要達到總能量的10%-20%，這個任務是由電機來完成的。這就要求電機不僅驅動性能好，還要兼顧發電機的功能，且要求發電效率高。

（5）相對工廠而言，電動汽車運動環境更加惡劣、復雜，防塵、防水、防塵等要求更高。這個說明，驅動電機必須要求到達汽車級，一般工業級電機是不能直接用于汽車的。

（6）電動汽車內部相對空間狹小，要求驅動電機重量輕、體積小。

三、約束驅動電機的主要指標

（1）加速能力（s）：電動汽車從靜止加速到一定的時速所需要的最小時間；

（2）最高時速（km/h）：電動汽車所能達到的最高時速。

（3）最大行駛里程（km）：電動汽車在電池充滿電后的最大行駛里程。

（1）加速能力（s）、（2）最高時速（km/h）是對驅動電機的直接性能指標，（3）最大行駛里程（km）要求驅動電機能做到最大限度的節能。其中，（1）加速能力（s）、（2）最高時速（km/h）是關鍵指標。

四、目前電動汽車常用驅動電機比較

1）直流電動機

①直流電動機外形圖及內部結構（見圖1、圖2）

圖1 直流電動機外形圖

圖2 直流電動機零部件圖

②優點：電機技術較為成熟，有著控制方式容易，調速優良的特點。

③缺點：機械結構。如電刷和機械換向器等；瞬時過載能力不足；電機轉速提高受到限制；在長時間工作時，電機的機械結構會產生損耗，提高了維護成本；電動機運轉時電刷冒出的火花使轉子發熱，浪費能量，散熱困難，也會造成高頻電磁干擾。

④基本趨勢：直流電機，在調速電動機領域內有著最為廣泛的應用，早期大部分的電動汽車都采用直流電動機作為驅動電機。但是其缺點較為明顯，長期無法克服，目前的電動汽車已經基本將直流電機淘汰。

2）交流異步電動機

①交流電動機外形圖及內部結構（見圖3、圖4）

圖3 交流電動機外形圖

圖4 交流電動機零部件圖

②優點：定、轉子由硅鋼片疊壓而成，兩端用鋁蓋封裝，定、轉子之間沒有相互接觸的機械部件，結構簡單，運行可靠耐用，維修方便。與同功率的直流電動機相比效率更高，質量約輕了二分之一左右。如果采用矢量控制的控制方式，可以獲得與直流電機相媲美的可控性和更寬的調速范圍。交流異步電機具有效率高、比功率較大、適合于高速運轉等優勢。

③缺點：高速運轉的情況下電機的轉子發熱嚴重，工作時要保證電機冷卻，同時異步電機的驅動、控制系統很復雜，電機本體的成本也偏高。與永磁式電動機和開關磁阻電機相比，異步電機的效率和功率密度偏低，對于提高電動汽車的最大行駛里程不利。

④基本趨勢：交流異步電機是目前工業中應用十分廣泛的一類電機，已經大規模化生產。目前不少電動汽車廠家選用交流異步電機作為啟動電機，基本控制采用矢量控制的控制方式。在大型電動公交車上的應用上，交流異步電機生命力較強。

3）永磁式電動機

①永磁式電動機外形圖及內部結構（見圖5、圖6）

圖5 永磁式電動機外形圖及內部結構

圖6 永磁式電動機及控制器

②分類：永磁式電動機根據定子繞組的電流波形的不同可分為兩種類型，一種是無刷直流電機，它具有矩形脈沖波電流；另一種是永磁同步電機，它具有正弦波電流。

③優點：這兩種電機在結構和工作原理上大體相同，轉子都是永磁體，減少了勵磁所帶來的損耗，定子上安裝有繞組通過交流電來產生轉矩，所以冷卻相對容易。由于這類電機不需要安裝電刷和機械換向結構，工作時不會產生換向火花，運行安全可靠，維修方便，能量利用率較高。永磁式電動機的控制系統相比于交流異步電機的控制系統來說更加簡單。

④缺點：永磁電機最大的缺點是受到永磁材料工藝的限制，使得永磁式電動機的功率范圍較小，一般最大功率只有幾十千瓦。同時轉子上的永磁材料在高溫、震動和過流的條件下，會產生磁性衰退的現象，所以在相對復雜的工作條件下，永磁式電機容易發生損壞。而且永磁材料價格較高，因此整個電機及其控制系統成本較高。

⑤基本趨勢：目前永磁電機在電動汽車里已經是主流電機。

4）開關磁阻電機

①開關磁阻電機外形圖及內部結構（見圖7）

圖7 開關磁阻電機外形圖及內部結構

②優點：開關磁阻電機的結構最為簡單，定、轉子均為普通硅鋼片疊壓而成的雙凸極結構，轉子上沒有繞組，定子裝有簡單的集中繞組，具有結構簡單堅固、可靠性高、質量輕、成本低、效率高、溫升低、易于維修等諸多優點。

③缺點：開關磁阻電機作為一種新型電機，目前產品性能有待完善和提升。

④基本趨勢：相比其他類型的驅動電機而言，它具有直流調速系統的可控性好的優良特性，同時適用于惡劣環境，非常適合作為電動汽車的驅動電機使用。

⑤基本結論：作為電動汽車驅動電機使用，直流電機和永磁式電機在結構和面對復雜的工作環境適應性太差，很容易發生機械和退磁的故障。開關磁阻電機應用到電動汽車是必然的趨勢。

六、電動汽車驅動電機的選配原則

1）用技術成熟的，但是不能用技術淘汰的產品；

2）用最新技術的，但是性能要穩定的產品；

3）當下電動物流專用車原則上選用永磁同步電機；

4）電動車大客車原則上也選用永磁同步電機，不過選用采用矢量控制的控制方式交流異步電機，也是一種較好的方案。

七、基本結論

1）早期的直流電機基本淘汰了，即使無軌電車基本也不用了；

2）積極嘗試采用開關磁阻電機，當下不宜批量采用；

3）當下電動物流專用車，不宜批量采用矢量控制的控制方式交流異步電機；

4）電動車大客車原則上，8米的客車建議用永磁同步電機，10米以上的電動客車，是采用矢量控制的控制方式的交流異步電機，還是采用永磁同步電機？有必要添加更多的參考因素，再做進一步的論證。