3.1.1 新能源汽车电机驱动系统的种类及特点

1.纯电动汽车的电机驱动系统

传统内燃机汽车中依靠传动装置可以使速度和转矩按照期望的特性变化，纯电动汽车的电机驱动系统采用矢量控制，弱磁控制等技术也可以使电机得到几乎相似的特性，所以纯电动汽车可以省去传动装置，使其在结构上更加简单，同时产生的机械能量等损失也减少了。若有能量回收装置，还可以得到更高的效率。纯电动汽车没有传统内燃机车的怠速工况，在等待交通信号灯时可以不消耗能量，从而达到节省能量的目的，并且由于不存在发动机转动而更加安全。此外与传统内燃机车相比，其转矩控制响应速度大大提高了，具有较快的加速响应、较好的防滑控制，以及较佳的制动控制等相应平顺性和安全性优势。

对于纯电动汽车驱动方式，上一章已对其进行了介绍，在这里只对驱动电机的选择加以介绍。单电机驱动方式中使用的电机，不需要太大的变速范围，可有效使用较小容量的永磁电机；具有差速器和减速器，不采用离合器和传动装置的无传动系统。虽然没有离合器和传动装置的损失，但是还存在着差速器的损失。此外，从回收制动的角度出发，由于可以实现从车轮到电机的回收（驱动轮以外的动能通过制动转化为热能），所以有利于全轮驱动。因为没有传动装置，运转更加容易，但这样也需要低速大转矩、速度变化区域大的电机，同时电机和逆变器的容量也均变大了；去除了差速器的系统称为无差速器系统，这种电机是把传统电机的定子变成可动的结构，另一方面，当转子上电的时候可以相互反向回转。双电机驱动方式分为前后驱动（即2个电机对前后轮分别驱动）和双轮毂式电机两类，双轮毂电机及其逆变器的造价较高。四轮毂式电机把电机组装在车轮轮毂中，机构更加紧凑。轮毂式电机的大型化较难，但是总功率依靠4台电机分担，每台电机的容量可以变得小一些。此外，由于没有动力传动装置，效率可以稍微得到改善。

2.混合动力电动汽车的驱动系统

混合动力汽车可分为依靠电机行驶的串联式混合动力汽车、发动机辅助行驶的并联式混合动力汽车，以及兼具两者性能的串并联混合动力汽车。

串联式混合动力汽车解决了续驶里程短这个电动汽车的难题，行驶中或者停车时由能量源可向电池充电，能量源与车轮在结构上没有机械连接，因此驱动系统的结构具有更高的自由度。图3-1与图3-2所示分别为以发动机作为能源的串联式混合动力汽车的能量流动和以燃料电池为能源时的串联式混合动力汽车的能量流动。

图3-1 以发动机为能源的串联式混合动力汽车的能量流动

图3-2 以燃料电池为能源的串联式混合动力汽车的能量流动

并联式混合动力汽车驱动系统中装载的电机/发电机，要进行制动、驱动，发动机还随着运转状况改变转速和输出功率。制动时电机/发电机处在发电机模式，电池回收电力，起动、加速时作为电机提供驱动转矩。其特点是发动机内的飞轮组合了电机/发电机，可以在现行车辆驱动系统中原封不动地使用，电气部分更加简单，电气系统出现故障的情况下，可单独采用发动机运转。以发动机作为能量源的串联式混合动力汽车，发动机虽然在最佳转速和最佳输出功率下运行时效率较高，但如需要驱动容量很大的电机时，还要有可供给电能的发电机。这些情况下就需要配备许多较重的电气设备，电池容量也要增大，因此重量也增加了。并联式混合动力汽车的电机与电池虽然满足容量较小的条件，但是大部分依靠发动机行驶，发动机就不能工作在最佳点，故效率较低。

串并联式混合驱动方式同时具有发电机和电机，与同样具有发电机和电机的串联式混和动力汽车不同，发动机与车轮通过机械结构连接到一起。尽管电机的设计容量较小，但是在小功率时可作为纯电动汽车运转，能实现多种驱动方式。对于发动机汽车来说，在路况恶劣需频繁起停的行驶条件下，可回收制动使之相对节省了燃费。除此之外车辆还具有混合动力汽车所带来的一些优点：如减少了较重的电池等大容量、短时间的能量存储量，不充电也能使汽车仅在有燃料（汽油）补给的情况下持续行驶。