交流异步电机	永磁同步电机	开关磁阻电机
功率密度	一般	好	一般
转矩转速特性	好	好	好
转速范围	9000~150000	4000~15000	>15000
易操作性	好	好	好
可靠性	好	一般	好
结构的坚固性	好	一般	好
尺寸及质量	一般、一般	小、轻	小、轻
成本	低	高	低于感应电机
控制器成本	高	高	一般

   
    资料来源：中机院新兴产业研究所

    其中，异步电机主要应用在纯电动汽车（包括轿车及客车），永磁同步电机主要应用在混合动力汽车（包括轿车及客车）中，开关磁阻电机目前主要应用在客车中。特别是，由于具有高效、高功率密度的特点，目前在混合动力轿车中采用的基本都是永磁同步电动机。日本丰田公司的prius采用的永磁同步电动机功率已达到了50kw，新配置的suv车型所用电机功率甚至达到了123kw。

    与普通工业用驱动电机系统及通用变频器不同，电动汽车用驱动电机系统的特点是高性能、高功率密度、高可靠性，低成本、低污染和良好的环境适应性，如表2所示。

    表2  工业用与汽车用驱动电机系统的主要差别

项目	工业用系统	汽车用系统
封装尺寸	空间不受限制 可用标准封装配套的各种应用	布置空间有限 必须根据具体产品进行特殊的针对性设计
工作环境	环境温度适中（-20℃- +40℃）	环境温度变化大（-40℃- +105℃）
可靠性要求	较高以保证生产效率	很高以保障乘车者安全
冷却方式	通常为风冷（体积大）	通常为水冷（体积小）
控制性能	多为变频调速控制	需要精确的力矩控制，动态性能较好
功率密度	较低（0.2KW/kg）	较高（1-1.5kW/kg）
性价比	一般	极高

    资料来源：中机院新兴产业研究所

    3、车用电驱动系统的控制技术

    电机控制技术是电动汽车的关键技术之一，它对电动车的性能将产生巨大的影响。由于驱动电机的原理、种类差别很大，因此，对每类电机的控制都是针对该类电机的原理采用适当的控制方式，因其控制原理各异、种类较多，不再详述。

    简言之，直流电机的转速是靠控制电枢和励磁来实现的，即电机转速在基速以下时，励磁电流不变，采用电枢控制；电机转速在基速以上时，电枢电压不变，采用励磁控制。交流电机采用矢量控制技术实现电机转矩控制，其基本原理是将电机定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量（励磁电流）和产生转矩的电流分量（转矩电流）分别加以控制，并同时控制分量间的幅值和相位，以实现控制定子电流矢量。这种将磁链与转矩解耦，化复杂控制为近似于直流简单控制的方法，可获得与直流调速系统同样的静、动态性能，并方便的实现对交流电机的高性能调速。

    永磁电机的控制较复杂，为实现最佳控制，常采用两种或几种控制方案结合运行。如采用最大转矩控制和弱磁控制相结合以实现电机的效率最佳化和宽范围调速的控制技术以及转矩控制和PWM控制集成一体的控制技术等。

    随着电机驱动系统和控制技术的发展，近年来各种智能控制技术、模糊控制技术、神经网络控制技术已开始应用于汽车电机控制中，使汽车电机驱动系统实现了结构简单、响应快、抗干扰强，极大地提高了驱动系统的技术性能。

    （1）车用控制系统技术要求

    ①高转矩：驱动系统低速运行（恒转矩区）时应具有大转矩，以满足快速启动、加速、爬坡等要求；在高速运行（恒功率区）时应具有高转速、调速范围宽的特性，以满足汽车在平坦路面高速行驶、超车等要求。

    ②高效率：在整个转矩/转速运行范围内，电动汽车频繁启停，工作区域宽，因此要求驱动系统有尽可能宽的高效工作区，以谋求电池一次充电后的续驶里程尽可能长。

    ③加快性好：转矩控制灵活且响应快，可适应路面变化及频繁启动和刹车。

    ④电机及控制器结构坚固，抗颠簸振动，体积小，重量轻，有一定过载能力，再生制动时能量回馈效率高，性能稳定，在不同工况下能稳定可靠地工作。

    ⑤操作系统符合驾驶习惯，运行平稳，乘座舒适，系统保障措施完善。

    （2）技术发展趋势

    ①驱动电机系统必须满足动力总成一体化的要求并支持整车产品的系列化和生产的规模化；丰田公司的驱动系统thsii及本田公司的ima系统的发展和进步充分体现了这一点：thsii已扩展到包括lexus在内的多种车型，而ima也已配置到包括civic及雅阁在内的多种车型。

    ②国内将出现独立的新型汽车电气驱动系统提供商，支持电动汽车及传统汽车产业；目前国外已有包括solectria，enova在内的电气公司，汽车用电气自动化的新型产业正在逐步形成。目前我国在电机（包括永磁材料）生产，人力成本等方面存在较大的优势，如果能够跟上当前的产业发展机遇，可以使得我国在世界市场上占有一席之地。

    ③与元器件、电力电子器件供应商及现有的工业用变频器行业形成产业联盟有助于这个新型产业的发展壮大。

    未来需要重点研究的内容：①系统的集成化；②高性能电机控制策略，电机效率优化；③系统热管理；④系统失效模式分析，系统可靠性、耐久性预测与快速评估方法；⑤系统电磁兼容，环境适应性研究及试验验证，电机系统成本控制等。

   

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