国外电动汽车电机驱动系统发展评述

王怡  胡元德  王义发  袁一    董甲瑞(清华大学北京100084)

    【摘  要】驱动电机控制系统是电动汽车的关键技术之一，在世界各国进行了深人广泛的研究。文中对电动汽车的几种交流驱动系统(永磁同步电机变频调速系统、感应电机变频调速系统、开关磁阻电机调速系统)进行了比较，指出其优缺点，对几种交流驱动系统的新发展进行了评述。

1  引  言

    汽车的发展给人类生活提供了方便，但同时也加剧了全球环境的污染，使石油资源大量消耗，带来了温室效应。人类与环境共存和全球经济的可持续发展使我们迫切希望寻求到一种低排放和有效利用资源的交通工具，电动汽车无疑是一种很有希望的方案之一。

    80年代以来，电动汽车的研制热潮在全世界范围内兴起，其中在欧洲、北美和日本等地，水平较高，发展较快，正在逐步由样车试制向小批量商业化生产的方向发展。欧洲以法国为代表，标致雪铁龙集团生产的saxo电动车在1996年面向个人、集体和行政单位销售。在美国，三大汽车公司采用铅酸电池的电动汽车将于近期上市，其中包括克莱斯勒公司的epic微型货车，福特公司的rangerev电动卡车，通用公司的s-10电动卡车和evl电动跑车。日本的丰田和本田汽车公司采用镍氢电池的rav4 ev和honda ev也将进入北美市场。尼桑公司的prairie joyev采用锂电池，在日本上市后也将打入美国销售。另外，其他一些国家和地区的电动汽车研制和生产也有长足的进步。

    电动汽车的发展有赖于技术的进步，尤其是进一步提高动力系统的性能，降低其成本。目前，世界各国的电动汽车的研究重点主要集中在电池和电机驱动系统上。本文对电机驱动系统的发展状况和趋势进行分析和评述。

2  电动汽车对驱动系统的要求和分类

    电动汽车运行工况非常复杂，因此，对驱动系统的要求是很高的。

    (1)瞬时功率大，过载能力强，加速性能好。

    (2)调速范围宽广，包括恒转矩区和恒功率区。在恒转矩区要求低速运行时，具有大转矩，以满足起动和爬坡的要求；在恒功率区，要求低转矩时，具有高的速度，以满足汽车在平坦的路面能够高速行驶的要求。

    (3)在整个运行范围内，具有高的效率，以提高1次充电的续驶里程。

    (4)可靠性高，以满足车辆的各种工况(如高低温、坏天气和剧烈振动等)。

    (5)价格合理，能被用户所接受。

    各种电动汽车所要求的驱动特性如图所示。

    目前在电动汽车中，主要的几种驱动系统包括直流电机斩波调速系统、感应电机变频调速系统、永磁同步电机变频调速系统和开关磁阻电机调速系统等。直流电机由于有电刷和换向器，所以结构复杂，体积大，维护工作量大，效率低，****转速受到限制。与直流电机相比，交流电机具有效率高、比功率大、能够再生制动、可靠性高和维护少的优势。因此，在电动汽车的应用中，交流电机取代直流电机已大势所趋。

3几种交流驱动系统的优缺点比较

目前在电动汽车中应用的几种交流驱动系统各有千秋，如附表所示。

4  电机驱动系统的新发展

    为了进一步提高电动汽车的性能，针对驱动系统的缺点，世界各国进行了各种新技术的广泛研究。

    (1)应用变极调速控制技术进一步提高感应电机的驱动特性。

    (2)对感应电机采用****效率控制技术，以提高汽车的续驶里程。

    (3)采用新结构永磁转子，使永磁同步电机更适合高速的运行。

    (4)研制混合励磁同步电机，一方面可以提高永磁电机的弱磁控制恒功率运行特性，另一方面，在混合电动汽车上，还可以作发电机使用。

    在目前的电动汽车上，变速器的应用仍很普遍。如果以上技术能够应用，将有可能完全利用电机调速，而取消变速器，那么驱动系统的结构将得到简化，用户也可以驾驶更方便。

  4．1变极电机调速

    感应电机结构简单、坚固耐用，采用矢量控制技术后，可以获得类似直流电机调速特性，因而广泛用于电动汽车中。但是，有的车辆需要更宽的调速范围，或者需要电机高