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浅谈电动汽车驱动电机

电动汽车历史悠久，1881年诞生于法国，几经沉寂，一直未受到
人们的重视。随着全球机动车保有量不断增加，传统汽车内燃机的排
放出的大量有害气体带给环境的污染越来越严重。同时石油化工能源
与日俱减，我国现代工业发展起步晚，人口多，人均石油储能小，环
境污染严重。迫在眉睫的环境问题和能源危机，加上我国经济转型升
级的需要，使电动汽车进入新时代经济发展的风口浪尖，也逐步进入
寻常百姓的视野。而电动汽车驱动电机作为发展电动汽车的重要组成

部分，对其研究有重要的现实意义。

1电动汽车驱动电机性能要求

与传统车内燃机驱动系统类似，电动汽车的驱动电机系统，是提
高安全性、经济性、舒适性等为研究方向和优化目标。目前电动汽车

对驱动电机系统的性能要求，主要有以下几方面：

（1）方便整车布置。

（2）延长续航里程。即效率优化，在电池容量一定的条件下实现

续航里程的延长。

（3）胜任爬坡起动。即低速大扭矩输出，且启动相应迅速，有效

避免流坡。

（4）回馈制动能量。将制动能量逆向转化为电能，为蓄电池充电，

尤其是在城市频繁启动的工况下，能有效的提高续航里程。
（5）符合惯性驾驶。通过提升转矩控制精度，获得油门扭矩的平

稳和线性。

（6）较小运行噪音。在高频开关状态下，减小电机控制器的噪声，

从而减小对环境的噪声污染，提高驾驶的舒适性。

（7）适应恶劣环境。

（8）适合市场需求。

1.1电动汽车驱动电机系统基本结构

如图1-1所示，内燃机的输出转矩随转速的升高，先上升后下降，
尤其是汽油机。为了在低速区获得更大的轮端驱动力，内燃机几乎都

配有有变速箱。

图1-1内燃机轮端驱动力特性

通过改变不同传动比，使运行的内燃机经常保持在较高效率区附
近。而具有理想特性电机则可通过控制策略的设计，获得低速大扭矩、
高速恒功率的输出特性，从而省去变速箱结构的直接驱动，最终实现

低成本、高效率。

目前电动汽车驱动常见的有五种基本结构。如图1-2—图1-5所

示：
图1-2为简配电机的驱动。该构型中驱动电机通过定比减速器和
差速器等机构驱动车轮，较好地实现了轻量化和低成本，适合普通家

用电动汽车。代表为美国通用1997年推出的EV1，该车使用102kw感

应电动机前轮驱动，整车最高时速可达128km/h。

图1-2简配单电机的驱动

图1-3为双轮电机的驱动，两台电机通过一定的减速比直接驱动
车轮。该方案可以精确控制两个驱动轮的输出，达到较高的操控性，
但是双电机、双控制器驱动系统也使得整车成本较大幅度增加，控制

策略也相对复杂。

图1-3双驱电机独立驱动

图1-4为配备轮毂电机的驱动电动汽车，四台轮毂轮毂电机可直
接整合于驱动轮，优化整车内部空间，实现了效率最优化。轮毂案例
也较多，法国、日本已有相应的车型研发、生产，这些车型采用了4
个甚至8个轮毂电机作为驱动系统，因此最高车速、加速性能已经达

到甚至超过当下大多数主流汽油发动机汽车。

图1-4轮毂电机驱动系统

图1-5为配备互反电机驱动。该特殊电动机通过控制器驱动定子
和转子互相可逆运转。该结构在低速差时，用一个电机就能满足驱动

双侧轮的要求而无需差速器。

图1-5互反电机驱动

1.2电动汽车驱动电机的选择

根据电机内部结构和励磁方式不同，电动汽车驱动电机的详细分

类如图1.6所示。

图1-6驱动电机详细分类

车用驱动电机的选择需要满足：
（1）体积小。在电动汽车供电系统允许范围内，减小电机体积。

（2）高效率。高的能量转化效率。

（3）大转矩和宽调速。较大低速转矩和较宽的恒功率调速范围。

（4）可靠性。除了电气安全性需要满足国家标准，还需承受电动

车3-5倍的重力加速度的震动。

（5）低噪音。驱动电机可以直接影响整车的噪音指标，也降低了

后续NVH的优化成本。

（6）低成本。低成本电机便于推广。

目前电动汽车最常用驱动电机主要有：直流电机、交流异步电机、

PMSM和开关磁阻电机，其基本特征和性能对比如表1-1所示。

表1-1电动汽车最常用驱动电机的特征和性能对比

参数直流电机交流异步电PM开关磁阻电

机SM机

功率/体积低中高高

功率/体积低中高高

最大效率88-9194-9595<90

-97

转矩/电流低低高高
最大转速4000-9000-150004010000-15000

600000-

10000

过载能力低高中高

恒功率区---1:51:1:3

2.25

使用寿命低高高高

可靠性低高中中

抗震性低高中高

噪音中小小大

控制操作性能最好好好好

成本/功率108-12106-10