电动汽车用的什么电机(纯电动汽车-驱动电机解析)

一，简介

驱动电机、电控系统、动力电池是电动汽车的核心部分，称为“三电”。在电动汽车上，驱动电机替代了传统汽车上的发动机和发电机，传统汽车通常是把化学能转换为机械能驱动车辆行驶，而驱动电机既可以将电能转换为机械能驱动汽车行驶，也可以作为发电机将机械能转换为电能，并存储在动力电池内。

二，驱动系统类型

(1）集中驱动系统

集中驱动系统也称集成集中驱动系统，包括电机、减速器和差速器，有些车型还集成电机控制器。电动乘用车一般将集中驱动系统安装在前机舱，电动大客车、货车将集中驱动系统安装在后桥。

(2）分如驱动系统

分布驱动系统与集中驱动系统相比，具有结构紧凑、质量小、机件简化、传动效率高等优点，从而提高电动车的动力性，增加续驶里程。该系统省去差速器、半轴，驱动桥的每侧电机分别驱动每侧车轮，在车辆曲线行驶时两侧电机以不同转速工作。四轮驱动车辆每个车轮安装一个电机，但是对4个电机转速要求控制精度高。该系统尽量降低电机质量，轮下质量降低可以获得良好的乘坐舒适性。分布驱动系统有轮边电机轮毂电机两种类型

① 轮边电机，又分为两种型式，一种是电机轴线与车轮轴线不重合，两个轴线之间是减速齿轮；另一种是电机轴线与车轮轴线重合，采用行星齿轮减速机构。

② 轮毂电机，将电机集成在轮毂上，电机轴线与车轮轴线重合，采用内转子的带有减速机构，采用外转子的不带有减速机构。轮毂电机可以改善电机与独立悬架在有限空间内的布置困难问题，与轮边电机相比可降低空气阻力、提高通过性。

三，驱动电机类型

⑴直流电机

直流电机又分为他励式直流电机、并励式直流电机、串励式直流电机、复励式直流电机。优点是结构简单、技术成熟、控制容易，主要用于电动自行车、老年代步车、电动叉车、低速电动车等。缺点是耗电高、效率低，不适合电动汽车

(2) 水磁同步电机

永磁同步电机又分为交流永磁同步电机和直流永磁同步电机，电动汽车采用交流永磁同步电机。该电机采用永磁体励磁，不采用线圈励磁,优点是效率高、控制精度高、转矩大和平稳、低噪声。交流永磁同步电机主要由铝合金外壳、定子组件(硅钢片铁芯 、三相线圈，通入三相交流电后产生旋转磁场丨、转子组件丨转子由、硅钢片铁芯、永久磁铁)、前端盖、后端盖、温度传感器、旋变传感器、接线盒、安装支架等组成。转子是励磁组件，又分为两种：

①嵌入式永磁铁芯，在转子的硅钢片中镶嵌永久磁铁，硅钢片用来固定磁铁并具有良好导磁性，没有剩磁、电阻大；硅钢片一片片叠集，使得内部环形电流小、产生的热量低；

②凸装式永磁铁芯，磁铁高于硅钢片,磁铁两侧没有支撑，在圆周方向固定作用差。

(3) 交流计步电机

交流异步电机又称作交流感应电机，转子转速低于定子旋转磁场的转速，所以称为异步。优点是结构简单、制造成本低、整体坚固、维修方便，当逆变器损坏时电机不会产生反电动势而出现汽车紧急制动；缺点是重量大、体积大。特斯拉电动汽车采用交流异步电机,该车以高能量密度的1 8 6 5 0电池弥补电机重量大的缺点。交流异步电机主要由铝合金外壳、定子组件(硅钢片铁芯、三相线圈，通入三相交流电后产生旋转磁场)、转子组件(转子轴、硅钢片铁芯、培条或铜条制成的鼠笼)、前端盖、后端盖等组成。

(4）开关磁阻电机

开关磁阻电机是高性能一体化系统，优点是调速范围宽、制造维护方便；缺点是设计和控制复杂、噪声大，目前采用较少。开关磁阻电机主要由开关励磁电机、功率转换器、传感器、控制器组成，控制器按顺序给励磁线圈通电，有点像步进电机，不同的是磁力线经过转子凸极铁芯(因为铁芯磁阻小)走最短的路径。

四，驱动电机工作条件

① 输入电机控制器的高压电正常； ④ 旋变传感器信号正常；

② 电机控制器正常； ⑤ 电机温度传感器信号正常。

③ 电机控制器与VCU的CAN通信正常；

五，驱动电机系统组成

驱动电机系统由驱动电机、电机控制器、冷却系统组成，如图下所示。电机控制器与电机集成，可省去两者之间的三相高压交流线束。电机控制器与高压盒、充电机、DC-DC集成称作PEU,可省去相互间的高压直流线束。电机与减速器、差速器集成，称作驱动总成。VC U (整车控制单元)根据加速踏板位置传感器、制动踏板位置传感器、挡位传感器等信号，通过CAN总线向电机控制器发送命令，实时调节电机的输出转矩和转速，以实现爬行、加速、匀速、减速、能量回收、停车等。电机控制器对IGBT温度、电机温度、转子位置实时监测，将信息发给VCU,进而控制水泵电机和散热器风扇电机运转。冷却系统由电动水泵(12V)、水管、膨胀水壶、散热器、散热器 风 扇 、电机控制器中的管、驱动电机中的水套、冷却液、温度传感器组成，正常冷却液工作温度是3 0 ~ 5 5 °C。

六，驱动电机结构

1， 电机内部结构

2，电机主要零件

七，旋转变压器

(1）功用

旋转变压器简称旋变，是一种电磁式传感器，又称同步分解器，功用是测量电机转子位置，经控制单元解码后可以获知电机转速。旋变具有很高的可靠性和足够高的精度，是交流永磁同步电机的首选，而一些电动代步车采用霍尔式传感器。

(2）特点

普通变压器的一次绕组、二次绕组相对固定，变压比是常数；而旋变传感器的一次绕组固定，二次绕组旋转，变压比不是常数。如图下所示， 一次绕组称励磁绕组，输入固定频率的正弦交流信号；二次绕组有两个，分别是正弦绕组和余弦绕组，分别与输入电压的相位角度成正弦系、余弦关系。正弦绕组输出的正弦信号、余弦绕组输出的余弦信号的幅值不断变化，但是与一次绕组输入的正弦信号频率一致

(3）工作原理

旋变传感器安装在电机后端盖上，如图下所示，由外壳、定子(线圈)、转子(信号齿圈)、插座组成,绕在定子上的二次绕组实际并不机械旋转。信号齿圈是导磁体，有5个磁极,随电机轴转动。励磁绕组通入固定频率的正弦交流电后产生磁场,信号齿圈旋转，使得磁场沿圆周旋转，正弦绕组、余弦绕组感应出幅值变化的正弦信号、余弦信号,电机控制器利用这两个信号感知电机转子位置和转速。旋变插头有6 个端子，分别是：励磁绕组R1、励磁绕组R2;正弦绕组S2 、正弦绕组S4 ;余弦绕组S1、余弦绕组S3 。某车型正弦绕组、余弦绕组的阻值为 6 0 ± 1 0 0 , 励磁绕组的阻值为3 0 + 1 0 Q

八，电机控制器

1，功能

(1) 控制电机正反转，电机正转车辆前进，电机反转车辆倒车。

(2) 控制速度，按照驾驶员指令执行加速、匀速、减速等。

(3) 控制爬行，挂D挡或R挡 ，抬开制动踏板，不踩加速踏板，

2，车辆缓缓行驶。

(4) 能量回收，也称动能回馈，此时电动机转变为发电机。

(5) 通信功能，通过CAN总线与其他控制单元和网关通信。

(6) 故 障 诊 断 ，当自诊断异常时存储故障码，同时发送给VCU。

(7) 保护功能，保护电机控制器、驱动电机、动力电池不超过工作温度极限