关于新能源汽车的驱动电机系统设计与研究
时间：2021-02-12 16:02:09 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：为了有效提升新能源汽车电机系统运作效率，大幅降低汽车行业的能源消耗，当前急需对新能源汽车的驱动电机系统进行优化设计。本文在分析当前我国新能源汽车的基本驱动电机系统现状基础上，从设计标准、评价体系等方面出发，进一步对其进行优化设计与研究，以改善新能源汽车的电机结构，提升系统的输出效率。
关键词：新能源汽车；驱动电机；系统设计；研究
驱动电机系统具有驱动性特征，可决定汽车的行驶轨迹、方向等，是新能源汽车的核心部件之一。近几年，新能源汽车快速生产，规模不断扩大，其对更为高效的驱动电机系统要求日渐凸显，高效、高可靠性、小型轻量、转矩特性强、使用寿命长、低价和噪声等，成为新能源汽车驱动电机发展的主要趋势。因此，低碳经济背景下，关于新能源汽车驱动电机系统的设计与研究，变得极为重要。
一、新能源汽车及驱动电机的发展现状
经过数十年的积累，以及国家政策的扶持与引导，现阶段，我国新能源汽车进入了发展快车道，行业规模不断扩大。据电动汽车资源网报道显示，2016年，我国新能源汽车的产销已成为全球第一，其中自主品牌汽车超过90%。截至2017年末，我国我国新能源汽车累计销量已达180万辆，在全球的占比超过了50%。其中，全国充电桩达45万个，公共充电桩21万个，较上年增长51%，桩比约为3.8：1；动力电池装机总电量为36.24GWh，同比2016年增长了29%以上，主要公司包括宁德时代、沃特玛、比亚迪、智航和孚能等。且我国新能源汽车的市场份额、销量与增速，均位列全球第一。
为此，新能源汽车对驱动电机的要求不断增加，主要体现为以下几点。第一，体积小、重量轻；第二，价格相对较低；第三，保持运行范围内的高速运转；第四，在任何情况下均具有较高的安全性与可靠性；第五，款范围内功率恒定不变，低速大转矩；且即使缺乏变速器，电机本身也会满足所需扭矩特性。综合上述五点要求可知，当前，国内对新能源汽车驱动点击提出了新的、更高的需求。包括优化设计电机电磁性能；合理选择热管理、冷却方式；应用相适应的材料；深入研究车新能源汽车用车工况的电机工艺。
然而目前，我国虽已成为电机制造与应用大国，但新能源汽车驱动电机的起步较晚，发展也较为缓慢，产品质量和安全问题频发。再加上我国相关研究深入较为不足，致使我国新能源汽车驱动电机与国外相比，仍有较大差距。主要表现在DC转换器和电机控制器质量与体积较大；车用环境适应性较差等。因此，当前急需设计和研究一套全新的驱动电机系统，并形成一个完善的标准体系支撑。
二、新能源汽车的驱动电机系统设计
（一）新能源汽车驱动电机系统的标准设计
我国相关部门与新能源汽车企业应相互合作，共同设计、制定新能源汽车驱动电机系统的标准，用以规范和解决新能源汽车驱动电机的开发关键点和技术问题。具体而言，新能源汽车驱动电机系统的标准设计，应保持传统标准制定方案，从基础类、产品类和通用要求类三方面出发，进行标准框架的整体设计。在此过程中，相关部门应注意着重设计驱动电机系统的基础标准，包括接口与互换性、可靠性试验方法、系统噪声与电磁兼容等。除此以外，相关部门还应根据驱动电机的外特性、升温、高压安全和环境适应性等共性，制定新能源汽车行业可采用的通用标准，用以支持行业整体发展。
（二）新能源汽车驱动电机系统的评价体系设计
新能源汽车驱动电机系统不能忘记评价体系的设计，因此新能源汽车厂商或行业协会等组织应建立多指标考量体系，全面评价驱动电机系统性能。具体而言，行业协会应从驱动电机系统的转矩响应时间、控制精度、控制其温度、系统可靠性与耐久性等方面出发，建立驱动电机系统的基础性能评价指标。并与新能源汽车企业应建立进一步的能源消耗、环境影响评价指标，以及节能减排综合评价指标，包括碳排放量等。通过建立新能源汽车驱动电机系统的基础性能评价指标，以及生态环境评价指标，形成驱动系统的全方位评价体系，精准评估新能源汽车驱动电机系统综合性能。
（三）新能源汽车驱动电机系统的外部匹配设计
在新能源汽车驱动电机系统的设计过程中，还应注重驱动电机系统与外部系统的匹配性问题。第一，新能源汽车厂商应注意匹配与电机参数相适应的选型。在选型过程中，一定要注意新能源汽车驱动电机系统的功能与参数是否匹配、对应。第二，新能源汽车厂商应注意匹配与冷却系统相适应的电机。应充分考虑与汽车冷却系统的适应性，以免汽车在运行途中因温度过高而发生时度或带来损失。第三，新能源汽车厂商应注意匹配与控制器相适应的电机。新能源汽车驱动电机系统还应考虑到与控制器相的适应性，以此实现灵活操控，降低安全事故发生几率。
（四）新能源汽车驱动电机系统的新功能设计
新能源汽车驱动电机系统应不断创新功能，设计更为多样、丰富的新结构和新概念系统。例如，可参照新型永磁无刷电机的设计，学习该电机的双定子型、混合励磁型、记忆型、轮毂型和磁性齿轮复合型等电机。借助各类型电机的优势，包括电励磁电机气隙磁场的平滑可调、高空间利用率、驱动灵活和高结构材料利用率等，创新电机系统新功能。可将铁心材料由传统硅钢片转变为非晶合金，形成高效、节能、低碳的新型电机系统，以此提高新能源汽车的能源与资源利用效率。
参考文献：
[1]李添鑫，崔朋涛，张亚光.新能源汽車的驱动电机系统研究[J].工程技术：全文版，2016（8）.
[2]韩新江.新能源汽车永磁同步电机及控制系统的设计应用研究[J].时代汽车，2017（14）.
[3]陈晓丽，陈文强，曲毅.纯电动汽车驱动电机的设计[J].汽车与配件，2011（35）.
作者简介：董静（1987-），女，新疆乌鲁木齐人，本科，助教，研究方向：新能源汽车；潘江如（1978-），男，新疆乌鲁木齐人，教授，博士，研究方向：交通新能源与节能工程；苟春梅（1985-），女，新疆乌鲁木齐人，讲师，研究方向：新能源汽车技术，汽车电子技术。
