什么是新能源汽车驱动电机

【太平洋汽车网】驱动电机系统是新能源车三大核心部件之一。电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行使中的主要执行结构，其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标，它是电动汽车的重要部件。

一、新能源汽车驱动电机综述

1.驱动电机的定义驱动电机（drivemotor）是将电能转换成机械能为车辆行驶提供驱动力的电气装置，该装置也可具备机械能转化成电能的功能。驱动电机系统主要由驱动电机、驱动电机控制器及它们工作必须的辅助装置组合而成，其中电机主要由定子、转子、机壳、连接器、旋转变压器等零部件装配而成。

2.主要参数新能源汽车电机核心指标包括：效率、功率密度、转矩密度，其中效率包括最高效率以及高效区。

（1）持续转矩：车用驱动电机系统在额定电压、额定转速条件下，规定的SI工作制下的最大、长期工作的转矩。

（2）最高工作转速：相应于电动汽车最高行驶车速的电机转速，车用驱动电机系统在额定电压条件下，在该转速时应能以额定功率运行。

（3）峰值功率车用驱动电机系统在额定电压、额定转速条件下，在一定的持续时间内能输出的最大功率。对于纯电动商务车用驱动电机系统，持续时间规定为60s；对于纯电动乘用车和混合动力车用驱动电机系统，持续时间规定为30s。

3.新能源汽车对驱动电机的基本要求

（1）新能源汽车电机要求结构紧凑、尺寸小、功率密度高、转矩密度高。

整车布置空间有限，尤其是乘用车，因此对电机系统（电机和控制器）要求结构紧凑，尺寸小。如果要达到上述目的，必须提高电机系统的功率密度和转矩密度。

（2）新能源汽车电机的可靠性要求高。

整车运行环境恶劣，比如整车的振动、电池电压剧烈的波动，这些都是新能源汽车电机面临的恶劣环境。而作为整车，必须考虑到人身安全。因此，以上两个特点使得对新能源汽车可靠性提出更高要求。

（3）新能源汽车电机要求效率高、高效区广、重量轻。

整车上电池容量有限，又要尽可能提高续航里程，这就要求整车的电机系统效率要高，高效区必须广，这样才能提高整车的续航里程。此外，电机系统的重量必须要轻，这也是提高整车续航的方法之一。

（4）新能源汽车电机要求低噪音、低振动，满足消费者对车辆舒适性的追求。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

【太平洋汽车网】新能源汽车电机类型主要分为直流电机、交流异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机。目前交流异步感应电机和开关磁阻电机主要应用于新能源商用车，开关磁阻电机的实际装配应用较少；永磁同步电机主要应用于新能源乘用车。

驱动电机系统是新能源汽车核心系统之一，其性能决定了爬坡能力、加速能力以及最高车速等汽车行驶的主要性能指标。驱动电机系统主要是由电机及其控制器组成，其中电机主要由定子、转子、机壳、连接器、旋转变压器等零部件装配而成。电动机一般要求具有电动、发电两项功能，按类型可选用直流、交流、永磁无刷或开关磁阻等几种电动机，功率转换器按所选电机类型，有DC/DC功率变换器、DC/AC功率变换器等形式，其作用是按所选电动机驱动电流要求，将蓄电池的直流电转换为相应电压等级的直流、交流或脉冲电源。电机是应用电磁感应原理运行的旋转电磁机械，用于实现电能向机械能的转换。运行时从电系统吸收电功率，向机械系统输出机械功率。

根据中国汽车工业协会数据显示，2018年1-11月，中国新能源汽车产销分别完成105.4万辆和103万辆，比2017年同期分别增长63.6%和68%。其中纯电动汽车产销分别完成80.7万辆和79.1万辆，比2017年同期分别增长50.3%和55.7%；插电式混合动力汽车产销分别完成24.7万辆和23.9万辆，比2017年同期分别增长130.3%和127.6%。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

【太平洋汽车网】驱动电机系统是纯电动汽车三大核心部件之一，是电动汽车的动力来源。驱动电机系统是直接将电能转换为机械能的部分，决定了电动汽车的性能指标。驱动电机系统由驱动电动机（DM）和驱动电机控制器（MCU）构成，通过高低压线束、冷却管路，与整车其他系统作电气和散热连接。

整车控制器根据加速踏板、制动踏板、挡位等信号通过CAN网络向电机控制器驱动电车控制器发送指令，实时调节驱动电机的扭矩输出，以实现整车的怠速、加速、能量回收等功能。

电机控制器能对自身温度、电机的运行温度、转子位置进行实时监测，并把相关信息传递给整车控制器VCU，进而调节水泵和冷却风扇工作，使电机保持在理想温度下工作。

二、汽车驱动电机系统的组成部分：

1、驱动电动机：

（1）永磁同步电机：一种典型的驱动电机，具有效率高、体积小、可靠性高等优点，是动力系统的执行机构，是电能转化为机械能载体。它依靠内置旋转变压器、温度传感器，来提供电机的工作状态信息，并将电机运行状态信息实时发送给MCU。

（2）旋转变压器：检测电机转子位置，经过电机控制器内旋变解码器解码后，电机控制器可获知电机当前转子位置，从而控制相应的IGBT功率管导通，按顺序给定子三个线圈通电，驱动电机旋转。

（3）温度传感器：作用是检测电机绕组温度，并提信息供给MCU，再由MCU通过CAN线传给VCU，进而控制水泵工作、水路循环、冷却电子扇工作，调节电机工作温度。

2、驱动电机控制器：

（1）驱动电机控制器对所有的输入信号进行处理，并将驱动电机控制系统运行状态信息通过网络发送给整车控制器。驱动电机控制器内含故障诊断电路，当电机出现异常时，达到一定条件后，它将会激活一个错误代码并发送给VCU整车控制器，同时也会储存该故障码和相关数据。

（2）驱动电机控制器主要依靠电流传感器、电压传感器和温度传感器来进行电机运行状态的监测，根据相应参数进行电压、电流的调整控制以及其它控制功能的完成。

（3）电流传感器用于检测电机工作实际电流，包括母线电流、三相交流电流。

（4）电压传感器用于检测供给电机控制器工作的实际电压，包括动力电池电压、12V蓄电池电压。

（5）温度传感器用于检测电机控制系统的工作温度，包括IGBT模块的温度。

三、新能源汽车驱动电机系统的工作过程：

1、D挡加速行驶驾驶员挂D挡并踩加速踏板，此时挡位信息和加速信息通过信号线传递给整车控制器，整车控制器把驾驶员的操作意图传递给驱动电机控制器，再由驱动电机控制器结合旋变传感器信息（转子位置），进而向永磁同步电动机的定子通入三相交流电，三相电流在定子绕组的电阻上产生电压降。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

【太平洋汽车网】目前主流的驱动电机有集中式、轮边式和轮毂式三种形式，目前都为永磁同步电机技术，区别只是电机安装在车辆的位置不同而已。

1、集中式驱动电机：集中式驱动电机与传统车桥最为相似，在驱动车轮时候必须要通过过渡零部件，如减速器、传动轴等。目前大多数低速电动车基本是此类结构，主要是此类结构最为简单低廉。而这些低速电动车还有个问题是普遍省略了变速器。这就带来了一个问题，那就是起步或爬坡时候的低扭不足；再就是体积相对较大，传动效率不高等缺点。

因此有不少车型干脆采用双驱动电机的方式以弥补动力不足的问题，这也是新能源汽车中四驱的比例远比传统车高的原因，同时也解释了为什么很多那些互联网造车的首发车型为何大多是SUV的原因。

目前市场的主流是集中式驱动电机+传统车桥，这是因为其结构特点，传统车桥只要稍加改装就可以匹配，因此可以减少非常大的研发。

2、轮边式驱动电机：轮边式结构至少需要两台驱动电机，当然也可能更多。两个驱动电机布置在车桥的两侧，通过侧减速器和轮边减速器实现减速增扭来驱动单个车轮。轮边电机可以需要驱动轴，也可以不需要，这是它与集中式驱动电机不同的地方。

但相对集中式来说，轮边式对整车底盘布置的意义重大，尤其是在后轴驱动的情况下，传统轿车由于要通过一根长长的传动轴将前方变速器的动力传递到后轮，会因为车身和车轮间的变形运动产生非常多的影响，但轮边驱动电机则可以直接装在车轮边上，因此无需考虑太多的抗扭变形等因素，因此也就可以将底盘做得非常平坦，车身也可以更富有变化。

3、轮毂式驱动电机：简单说，轮毂电机就是将所有东西一股脑的装在轮毂中，如驱动电机、减速器等在轮毂内部直接驱动车轮，其实这是目前最为常见的驱动形式，基本上家家都有的电瓶车后驱动轮都是这种结构。其最大的优点就是结构小巧，省去了差速器、半轴以及变数装置。同时因为少了这些结构的机械损失，相应提高了传动效率。

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【太平洋汽车网】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。电机控制器将动力电池的高压直流电变换为驱动电机的高压三相交流电，使驱动电机产生力矩，并通过传动装置将驱动电机的旋转运动传递给车轮，驱动汽车行驶。

首发于亿配芯城商城ic平台写文章登录新能源汽车驱动电机结构与工作原理1驱动电机的作用驱动电机、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。

电机控制器将动力电池的高压直流电变换为驱动电机的高压三相交流电，使驱动电机产生力矩，并通过传动装置将驱动电机的旋转运动传递给车轮，驱动汽车行驶。图1所示为驱动电机动力传输图。

图1驱动电机动力传输图驱动电机不仅可以驱动车辆行驶，而且可以进行制动能量回收。图2所示为驱动电机制动能量回收示意图。驱动电机在制动、缓慢减速时，整车控制器发出相应指令，使驱动电机转换为发电机发电工况，此时驱动电机会将车辆动能转换为电能，通过电机控制器以电能的形式向动力电池充电。

图2驱动电机能量回收图2驱动电机的特点

1、体积小、功率密度大由于新能源汽车的整车空间有限，因此要求驱动电机的结构紧凑、尺寸小，这就意味着驱动电机和电机控制器的尺寸将受到很大的限制，必须缩小驱动电机的体积，提高电机的功率密度和转矩密度。因此一般选用高功率密度的永磁同步电机作为驱动电机。

2、效率高、高效区广、重量轻新能源汽车驱动电机的第二个特点就是效率要高、高效区要广、重量要轻。由于当前充电桩尚未广泛普及，续驶里程短一直是新能源汽车的短板，提升续驶里程的方法有：1提升驱动电机的效率。

2驱动电机的高效工况区要足够广，保证汽车在大部分工况下都处于高效状态。

3减轻驱动电机重量，间接降低整车功耗，提升续驶里程。

3、安全性与舒适性新能源汽车驱动电机还需关注电机自身的安全性和舒适性。

安全性：即电机的可靠性，电机在恶劣环境下可以正常工作。

舒适性：即电机在运行时不会使驾驶人产生体验上的不适感，应关注电机运行时的振动和噪声情况。

3驱动电机的组成驱动电机组件主要由永磁同步电机、旋转变压器、温度传感器、冷却循环水道和壳体等组成。驱动电机是以磁场为媒介进行机械能和电能相互转换的电磁装置，是驱动电动汽车行驶的动力装置，是动力总成的核心部件，承担着电能转化和充电的双重功能。

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【太平洋汽车网】驱动电机有很强的过载能力、大的启动转矩、转矩响应要快。电动车起动和爬坡时速度较低，但要求力矩较大；正常运行时需要的力矩较小，而速度很高。低速时为恒转矩特性，高速时为恒功率特性，且电动机的运行速度范围应该较宽。另外，电机还应具备坚固、可靠，有一定的防尘防水能力，且成本不能过高。

基于电动汽车的特点，对所采用的电机也有较高的要求。为了提升最高时速，电机应有较高的瞬时功率和功率密度（W/kg）；为了增加1次充电行驶距离，电机应有较高的效率；而且电动汽车是变速工作的，所以电机应有较高的高低速综合效率；此外有很强的过载能力、大的启动转矩、转矩响应要快。电动车起动和爬坡时速度较低，但要求力矩较大；正常运行时需要的力矩较小，而速度很高。低速时为恒转矩特性，高速时为恒功率特性，且电动机的运行速度范围应该较宽。另外，电机还应具备坚固、可靠，有一定的防尘防水能力，且成本不能过高。

目前，从现已成熟的电机技术来看，开关磁阻电机在各个技术特性方面似乎更符合电动车的使用需要，但尚未得到普及。永磁同步电机应用较广泛，如起亚K5混动（参数|图片）、荣威E50（参数|图片）、腾势、北汽EU260等。特斯拉ModelX（参数|图片）、ModelS（参数|图片）均采用异步电机。此外，如果按电流类型划分还可分为直流电机和交流电机两种。通过下面的表格，可以先大致了解一下4种较为典型的电动机的特性。

在电动汽车发展的早期，大部分电动汽车都采用直流电机作为驱动电机。这类电机技术较为成熟，具备控制方式容易，调速优良的特点，曾经在调速电动机领域内有着最为广泛的应用。但是由于直流电动机机械结构复杂，导致它的瞬时过载能力和电机转速的进一步提高受到限制，而且在长时间工作的情况下，电机的机械结构会产生损耗，增加维护成本。此外，电动机运转时电刷冒出的火花使转子发热，会造成高频电磁干扰，影响整车其他电器性能。由于直流电动机有着以上缺点，目前的电动汽车已经基本将直流电机淘汰。

在新能源汽车领域，永磁同步电机被广泛使用。所谓永磁，是指在制造电机转子时加入永磁体，使电机的性能得到进一步的提升。而所谓同步，则指的是转子的转速与定子绕组的电流频率始终保持一致。因此，通过控制电机的定子绕组输入电流频率，电动汽车的车速将最终被控制。与其他类型的电机相比较，永磁同步电机的最大优点就是具有较高的功率密度与转矩密度，说白了，就是相比于其他种类的电机，在相同质量与体积下，永磁同步电机能够为新能源汽车提供最大的动力输出与加速度。

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【太平洋汽车网】新能源汽车驱动电机需要频繁启动和停车，并承受较大的加速度或减速度，而且要求低速大转矩爬坡，高速小转矩运行和运行速度范围宽，能够承受高温、多变的气候条件和频繁的振动，在恶劣的环境下能够正常工作。

电动汽车驱动电机特点是：电动汽车用电动机需要频繁启动和停车，并承受较大的加速度或减速度，而且要求低速大转矩爬坡，高速小转矩运行和运行速度范围宽，能够承受高温、多变的气候条件和频繁的振动，在恶劣的环境下能够正常工作。

电动机是纯电动汽车唯一的动力源，通常适用于电动车辆使用的电动机外特性在额定转速以下，以恒扭矩模式工作；在额定转速以上，以恒功率模式工作。电动汽车用驱动电动机的机械特性，分成两个区域：恒转矩区域和恒功率区域。在基速以下为恒转矩区，电动机输出恒转矩；基速以上为恒功率区，电动机输出恒功率，在恒功率区，通过弱磁控制电动机到达最高转速，因此也称弱磁区。转速范围要覆盖整个恒转矩区和恒功率区。在调速范围，要具备快速的转矩响应特性。永磁无刷直流电动机转矩密度最高，但它在恒功率区很难高速运行，限制了其最大调速范围。感应电动机易实现恒功率区弱磁升速，也得到较广泛的应用。

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【太平洋汽车网】新能源汽车对驱动电机的要求是在需要充分满足汽车运行功能的同时，还应满足行驶的舒适性、环境适应性等性能以及对车辆一次充电续驶里程的要求。

新能源汽车驱动电机具有比普通工业电机更为严格的技术规范和标准要求，其主要性能要求如下。

1.体积小、质量轻为了充分利用有限的车载空间，减小车辆质量，降低运行中的能量消耗，应尽量减小驱动电机的体积和质量。电机可以采用铝合金外壳，各种控制装置和冷却系统等也要求尽可能轻量化和小型化。

2.全速段高效运行一次充电续驶里程长，特别是在车辆频繁起停或变速运行的情况下，驱动电机应具有较高的效率。

3.低速大转矩及宽范围的恒功率特性即使没有变速器，驱动电机本身应能满足所需的转矩特性，以获得在起动、加速、行驶、减速、制动等各种运行工况下的功率和转矩要求。驱动电机应具有自动调速功能，可以减轻驾驶员的操纵强度，提高驾驶的舒适度，并且能够达到与传统内燃机汽车同样的控制响应。

4.高可靠性在任何运行工况下都应具有高可靠性，以确保车辆的行驶安全。

5.高电压在允许的范围内尽可能采用高电压，可以减小电机的尺寸和控制器、导线等设备的尺寸，特别是可以降低逆变器的成本。

6.安全性能动力电池组、驱动电机等强电部件的工作电压能达到300V以上，对电气系统的安全性和控制系统的安全性提出了更高的要求，新能源汽车驱动电机必须符合相关车辆电气控制的安全性能标准和规定。

7.高转速与低转速电机相比，高转速电机的体积和质量较小，有利于降低整车装备的质量。

8.使用寿命长为降低新能源汽车的使用成本，驱动电机的使用寿命应和车辆保持一致，真正实现节能环保的目标。

同时，驱动电机还要求具有耐温和耐潮性能好、运行噪声低、结构简单、成本低、适合批量生产、使用维护方便。

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