【正文】 3 電動汽車驅(qū)動電機研究 電動汽車驅(qū)動電機要求(1) 市區(qū)行駛，需頻繁啟動、停車、加速、減速，要求電動汽車驅(qū)動電機有很好的轉(zhuǎn)矩控制動態(tài)性能。恒轉(zhuǎn)矩運行滿足啟動和爬坡，恒功率運行滿足高速行駛。(4) 由于運行環(huán)境復雜，要求電動汽車驅(qū)動電機具有高可靠性。(6) 考慮到乘員的舒適性，電動汽車驅(qū)動電機要求低噪音。 電動汽車驅(qū)動電機分類 電動汽車驅(qū)動電機分類表 任何電機的工作原理都是建立在電磁力和電磁感應這個基礎上的。定子與轉(zhuǎn)子之間有空隙，稱為氣隙。轉(zhuǎn)子也叫電樞，由繞組線圈、電樞鐵芯、換向器、電樞軸等組成，它的作用是通電后在磁場中受力并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。氣隙不是實物部件，只是定子磁極與轉(zhuǎn)子電樞之間自然形成的縫隙，氣隙中的磁場是電動機進行能量轉(zhuǎn)換的媒介。 直流電動機物理模型圖 勵磁方式：電勵磁式是給勵磁繞組供電，從而產(chǎn)生磁場。而自勵又分為并勵、串勵、和復勵三種。他勵直流電動機具有良好的線性特征和穩(wěn)定的輸出特性，能實現(xiàn)在減速和制動時的能量回收，是直流驅(qū)動式電動汽車的首選電動機。電勵磁式缺點：首先，由于換向器和電刷屬于易磨損器件，所以需要定期維護和更換，而這點造成使用上的不便。2. 永磁式永磁直流電動機分為永磁有刷直流電動機和永磁無刷直流電動機，它們與電勵磁式直流電動機最大的區(qū)別在于勵磁方式。 永磁有刷直流電動機結(jié)構(gòu)圖（2）永磁無刷直流電動機結(jié)構(gòu)：此種直流電動機相較于電勵磁式的結(jié)構(gòu)變化較大，它在定子上安裝線圈繞組，并通電產(chǎn)生磁場，如此一來使得熱量容易經(jīng)過機殼向外發(fā)散，且便于溫度檢測；至于轉(zhuǎn)子將裝上永磁體和位置檢測器，且不再安裝電樞繞組，這樣就將省去電刷和換向器。 永磁無刷直流電動機原理結(jié)構(gòu)框圖 永磁無刷直流電動機工作原理模型圖 機械特性：經(jīng)過弱磁調(diào)速，永磁無刷直流電動機可以實現(xiàn)恒功率調(diào)速。 交流電動機 1. 異步電動機——三相籠型異步電動機 基本結(jié)構(gòu)：籠型異步電動機也分為兩個基本部分，即定子和轉(zhuǎn)子，兩者之間存在氣隙。轉(zhuǎn)子中，是用鑄鋁將導條和端環(huán)以一體的結(jié)構(gòu)鑄造出來，形似鼠籠，這種結(jié)構(gòu)簡單且堅固，并可以使用整體輕量化的材料，使超高速運轉(zhuǎn)成為可能，也便于實現(xiàn)小型化。且搖得快，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)的也快；搖得慢，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)的也慢；反搖，轉(zhuǎn)子馬上反轉(zhuǎn)。這個旋轉(zhuǎn)磁場同磁鐵在空間旋轉(zhuǎn)所起的作用是一樣的。在電動勢的作用下，閉合的導條中就有電流，該電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，從而使轉(zhuǎn)子導條受到電磁力并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就旋轉(zhuǎn)起來。 異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動原理圖 機械特性：三相籠型異步電動機的機械特性與永磁無刷直流電動機的類似。2. 同步電動機（1）電勵磁式——交流同步電動機基本結(jié)構(gòu)：交流同步電動機的定子和三相異步電動機的一樣；而它的轉(zhuǎn)子是磁極，由直流電勵磁，直流電經(jīng)電刷和滑環(huán)流入勵磁繞組。當電動機的轉(zhuǎn)速接近磁場轉(zhuǎn)速時，才對轉(zhuǎn)子勵磁。 同步電動機工作原理圖 機械特性：當交流電頻率一定時，交流同步電動機的轉(zhuǎn)速恒定，不隨負載變化，所以它的機械特性曲線是一條與橫軸平行的直線。（2）永磁同步電動機永磁同步電動機的原理與交流同步電動機相似，只不過用裝有永磁體的轉(zhuǎn)子代替交流同步電動機的電勵磁轉(zhuǎn)子。 永磁同步電動機結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子上的安裝位置不同，永磁同步電動機可分為表面式和內(nèi)置式。 交流同步電動機各種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)由于不需要勵磁電路，所以相較于其他電動機，永磁同步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點。但隨著技術(shù)的進步，這種高效率電機注定是未來電動汽車電機的主流趨勢，尤其適合作為輪轂電機使用，推動性能更加優(yōu)越的輪轂電機驅(qū)動型電動汽車的發(fā)展。4 輪轂電機的參數(shù)匹配由于設計目標鎖定在小型乘用車，所以在確定輪轂電機具體參數(shù)時，以在售的知豆ZD5101XEV車型（兩座小型電動車）作為參考。在設計中，電動汽車電機功率由電動車預期的最高車速來初步確定。最高車速越高，要求的電動機功率越大，加速和爬坡能力必然較好。 () 式中 ——最高車速/(km/h)，取80 ——傳動系機械效率，由于是外轉(zhuǎn)子式輪轂電機，取1 ——電動車最大總質(zhì)量kg，取850 ——滾動阻力系數(shù)， ——空氣阻力系數(shù)， ——迎風面積/㎡， 代入數(shù)值。 輪轂電機轉(zhuǎn)速。 輪轂電機轉(zhuǎn)矩 輪轂電機額定轉(zhuǎn)矩 ，根據(jù)功率與轉(zhuǎn)矩關(guān)系式可得輪轂電機額定轉(zhuǎn)矩。 輪轂電機最大轉(zhuǎn)矩 輪轂電機最大轉(zhuǎn)矩必須滿足電動車最大爬坡度的要求。 確定電機參數(shù)。 確定輪轂電機基本參數(shù)項目參數(shù)額定功率/kw額定轉(zhuǎn)速/（r/min）420最大轉(zhuǎn)速/（r/min）840額定轉(zhuǎn)矩（）80最大轉(zhuǎn)矩（）380 。ADVISOR是在MATLAB/Simulink軟件環(huán)境下開發(fā)的高級車輛仿真軟件平臺。目前，ADVISOR已經(jīng)成為世界汽車行業(yè)最普遍使用的電動汽車仿真軟件平臺之一。利用此軟件驗證所設計汽車的續(xù)航里程能否≧80km。電動汽車滑行質(zhì)量veh_glider_mass（整車整備質(zhì)量除去整個動力系統(tǒng)質(zhì)量）取450kg。㎡。選取MC_PM16電機模型為原型。 定義電池（Energy Storage） 選取ESS_PB16模型為基礎，這是典型的鉛酸電池模型，此類模型是ADVISOR中最為成熟的電池模型，能有效仿真蓄電池組的大部分化學工作過程。電池組有效電壓為74v，與MC_PM16型電機比較相配。選取TX_1SPD變速器模型作為原始模型，此為典型的電動車固定速比變速器，將其傳動比定為1，質(zhì)量定為0。（Wheel/Axle）選取ADVISOR軟件默認的WH_SMCAR模型。 電動車仿真參數(shù)設置界面 參數(shù)修改圖 選擇循環(huán)工況 目前評價汽車性能的循環(huán)工況主要有ECE_EUDC、UDDS和HWFET，我國主要以ECE_EUDC循環(huán)工況為主，本次仿真就采用此種循環(huán)工況。設置循環(huán)周期為15，不進行加速度與爬坡性能測試。從圖中可以看出，在CYC_ECE_EUDC工況下，滿足≧80km的要求。6 結(jié)論近三十年來，飛速發(fā)展的中國經(jīng)濟，導致每年巨額化石能源的消耗和霧霾萬里的天空，而其中糟糕的汽車尾氣排放是一大主因。基于國家戰(zhàn)略和強力的政策支持，國內(nèi)眾多研發(fā)機構(gòu)投入巨大精力參與新能源汽車尤其是電動汽車研發(fā)，成果頗豐。本文順應潮流，以輪轂電機驅(qū)動型電動汽車為研究對象，著力于電動汽車動力系統(tǒng)的匹配研究，主要做了如下幾項工作。重點解釋電動汽車三大系統(tǒng)：驅(qū)動系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)的組成及功能，以及電動汽車的工作原理。選擇外轉(zhuǎn)子式輪轂電機驅(qū)動型電動汽車，并采用雙前輪驅(qū)動。將電動汽車專用電機按直流與交流分為兩大類，再進行細分。(3) 輪轂電機參數(shù)匹配計算。(4) 輪轂電機驅(qū)動型電動汽車仿真。由于輪轂電機驅(qū)動型電動汽車是典型的高新技術(shù)產(chǎn)品，集機械、計算機、材料化學、電子信息技術(shù)，控制工程等多學科于一體，發(fā)展空間十足。展望未來，隨著科技發(fā)展的日新月異，核心技術(shù)的逐項突破，電動汽車必將進入尋常百姓家。滿滿的回憶，雜糅著甘甜與辛酸。論文得以完成，首先我要感謝趙立杰老師的悉心指導，老師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，誨人不倦的育人精神，使我受益匪淺。最后，感謝我的父母，回首自己的每步成長，都離不開他們?yōu)槲覠o私的付出，正是爸媽為我撐起了一片成長的天空，并時刻鼓勵我努力前行，這一切我將永遠銘記于