电动汽车用永磁同步电机的发展分析
彭海涛，何志伟，余海阔
(华南理工夫学电力学院，广州510640)
摘要：简要的比较了几种常用电动汽车的驱动系统，并指出了永磁同步电动机的优势。在各类驱动电机中，永磁同步电机能量密度高，效率高、体积小、惯性低、响应快，有很好的应用前景，介绍了电动车驱动用永磁同步电机的目前研究状况以及目前的研究热点和发展趋势。
关键词：电动汽车；永磁同步电机；弱磁控制；控制策略；应用
中圈分类号：tm351, tm341 文献标志码：a 文章编号：1001—6848[2010)06-0078-04
o引 言
电动汽车具有低噪声、零排放、高效、节能及能源多样他和综合利用等显著优点，成为各国开发的主流。电动汽车的发展有赖于技术的进步，尤其是需要进一步提高其驱动系统的性能。电动汽车对其驱动系统的要求是转矩控制能力良好，转矩密度高，运行可靠性及在整个调速范围内的效率尽可能高，从而保证车辆具有良好的动力性能和操控性，同时在车载动力电池未能取得突破的情况下，延长车辆的续驶里程。研究并开发出高水平的电机驱动控制系统，对提高我国电动汽车驱动系统水平及电动汽车的产业化具有重要意义[2]。
随着永磁材料性能的提高和成本的降低，永磁同步电动机以其高效率、高功率因数和高功率密度等优点，正逐渐成为电动汽车驱动系统的主流电机之一。
1 电动汽车用电动机及驱动系统比较
电气驱动系统作为现代电动汽车的核心，主要包括：电动机、功率电子元器件及控制部分。评价电动车的电气驱动系统实质上主要就是对不同电动机及其控制方式进行比较和分析。目前正在应用或开发的电动车用电动机主要有直流电动机(dcm)、感应电动机(im)、永磁电动机(pm)、开关磁阻电动机(srm)网类。下面分别对几种电气驱动系统进行简要分析和说明，其总体比较见表l。
1.1直流电动机驱动系统
在电动汽车领域最早使用的就是直流电动机。直流电动机结构简单，易于控制，具有良好的电磁转矩控制特性，但是由于采用机械换向结构，维护困难，并产生火花，容易对无线电产生干扰，这对高度智能化的未来电动汽车是致命的弱点。另外，直流电动机驱动系统体积大、制造成本高、速度范围有限、能量密度较低，这些都限制和妨碍了直流电动机在电动汽车中的进一步应用。
1.2感应电动机驱动系统
感应电动机现在普遍采用变频驱动方式，常见的变频控制技术有三种：v/f控制、转差频率控制、矢量控制。20世纪90年代以前主要以脉冲宽度调制 ( pwm)方式实现v/f控制和转差频率控制，但这两种控制技术因转速控制范围小、转矩特性不理想，面对于需频繁起动、加减速的电动汽车不太适用。近几年，电动汽车感应电动机主要采用矢量控制技术。
1.3开关磁阻电动机驱动系统
以开关磁阻电动机( srm)为代表的磁阻电动机是一种很有发展前途的电动机驱动系统。srm是一种没有任何形式的转子导体和****磁体的无刷电动机，它的定子磁极和转子磁檄都是凸的。srm具有转子结构简单可靠、在较宽转速和转矩范围内高效运行、响应速度快等优点。但srm在振动、噪声、转矩脉动、控制方式等方面还有许多问题需要解决，目前应用还受到限制。
1.4永磁电动机驱动系统
永磁电动机既具有交流电动机的无电刷结构、运行可靠等优点，又具有直流电动机的调速性能好的优点，且无需励磁绕组，可以做到体积小、控制效率高，是当前电动汽车电动机研发与应用的热点。永磁电动柳驱动系统可以分为无刷直流电动机(bldcm)系统和永磁同步电动机(pmsm)系统。无刷直流电动机( bldcm)系统具有转矩大、功率密度高、位置检测和控制方法简单的优点，但是由于换相电流很难达到理想扶态，因此会造成转矩脉动、振动噪声等问题。对于车速要求不太高的电动汽车驱动领域，bldcm系统具有一定的优势，得到了广泛的重视和普遍应用。永磁同步电动机( pmsm)系统具有高控制精度、高转矩密度、良好的转矩平稳性以及低噪声的特点，通过合理设计永磁磁路结构能获得较高的弱磁性能 |
