现代电动汽车驱动原理及关键技术综述
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部 分 ，其 中 电力 电子 系 统取 代 燃 油发 动机 成 为 电 动 汽 车 的动 力 核 心 ， 直 接影 响车 辆 动力 性 、 操 纵稳 定性 运 用 电子 控制 技 术 可使 电动 机 获 得高 扭 低 速 和 高速 恒功 的输 出特 性 ，不 需 要机 械 变 速装 置 便 能在
Ｅｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｎｏ ． ５， ２ ０１ ３
现 代 电动 汽 车驱 动原 理及 关键 技术 综 述
唐 焱。 孙 晓伟
（ 桂林 电子 科技 大学 机 电工程 学 院 ， 广西 桂 林 ５ ４ １ ０ ０ ４ ）
关键 词 ： 电动 汽 车 ； 电力 电子 系统 ； 性能价格 比； 环境 保 护
中图分 类号： Ｕ ４ ６ ９ ． ７ ２
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ Ｘ（ ２ ０ １ ３） ０ ５ — ０ １ ７ ８ — ０ ３
现代生活 中对高品质汽车的需求已深入到社会 力 电子 系 统又 分 为 电力 驱动 、能 源和 辅 助 控制 三个
Ｄ ＣＭ
Байду номын сангаас
Ｉ Ｎ
Ｐ ＭＢＵ
差
一般 小 差 最好 差 高 大 重 好 差
一般
好 一般 一般 好 好 低 一般 一般
好
好 大 好 好 一般 高 小 轻
一般
好 最大 一般 好 好 较高 小 轻 一般 最好
嘲
围
： 鐾 ： 陶 融ｉ
间长等问题 ，总体性能受限于车载 电力 电子系统 的 电子控制器功能是根据操 控信号控制功率转换 品质 ， 且１ ３ 常服务 、 保养硬件体系建设 有待完善 ， 以 器 的通 断 。 功 率转换 器 的功 能是 通过 调节 电动 机 和电 致 使 用 和维 护成 本 远高 于燃 油汽 车 。 源之 间的功率 电流控 制 电机输 出 。 能量 管理 系统 的功 能是 控制 再 生 制动 及 其 能量 的 回收和 控 制充 电并 监 １ 电动 汽车驱动原理 测 电源 的使 用情况 。 辅 助动力 源 的功能 是供 给 电动 汽
等重 要 性 能 。由于机械 总 成 、 信 息控 制 系统两 部分 与 保 持 动力 的条 件下 实 现平 顺 地无 级 调 速 效果 。相 对 燃 油发 动 机 汽 车 功 能实 现 相 同 ，实用 中可进 行 大 量 燃 油汽 车机 械 结构 简单 、噪 声小 、无 废 气排 放 的优 整车具 有 良好 的 Ｎ ＶＨ性 能 。 成熟 技 术 的移 植 ；而 目前 车 载 电力 电子 系统 尚处 于 势 ，
油进 口大国，减少车用燃油 比例能有效保 障国家经 济 的 可持 续 发 展 ， 提 升 国家 能 源 战略 安全 。 因此 ， 素 有“ 零” 排 放 之 称 的 电 动汽 车 较 混 合 动 力 汽 车 、 增 程 式 电 动 汽 车更 具 优 势 ，是 未来 城 市用 车 最理 想 的替 代品 ， 其商 品化进程势在必行。但 由于现有电动汽车 存在制造成本高 、 行 驶 速 度低 、 续 航 能力 差 、 充 电时
各个 领域 ， 因而带 来 了 １ ３ 趋 严重 的环境 和能源 问题 。 有
关 资料 表 明 ，大城市 区域 约 ４ ２％的空气污染 和 ６ ０％
子系统 ， 其相互关系和工作原理如图 １ 所示。 … … 一云 享 … 一：
的有 害 噪 音 皆来 源 于燃 油 汽 车 ；另外 由 于我 国是 石
统， 主 要 功 能 是将 电能 实 时 、 可控 地 转 化 为汽 车行 驶 开关磁阻电机（ ｓ Ｒ Ｍ） 四类 ， 其使用的性能对 比如表 １
的驱 动 力 ， 并按 驾 驶 者 的意志 实现 各种 运动 工况 。电 所 示 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ２ — ０ ５ 作者 简介 ： 唐 焱（ １ ９ ６ ２ 一） ， 男， 副 教授 ， 研究方 向： 机械 、 车辆工程。
现 代 电动汽 车 是 机械 、 电气 、 计 算 机 等 领域 最 新 技 术 的 有 机结 合 ，虽然 其 外 观 和功 能 与燃 油 汽车 相 车辅 助系 统不 同等级 的电压 并提 供必 要 的动 力［ ２ １ 。
车载 电力 电子 系统关键技 术 似， 但 动 力 系 统 完全 不 同 ， 因而 内部 结 构 和工 作原 理 ２ 存 在根 本 的差 异 。 目前 电动 汽车设 计 、 制造 关键 技术 ． １ 电动 机 以及驱 动技 术 集 中于 机 械 总 成 、 电力 电子 系统 、 信息 控 制 系统 三个 ２
摘 要： 高性 能低 成本电动汽车商品化是现代车辆设计及制造行业最重 大的课题之一 。通过 系统研 究在 产 电动汽 车驱
动原理与基本构造 ， 结合燃油汽车经典结构， 剖析 了制约现有车栽 电力 电子 系统 的关键技 术； 以提升 电动汽车 实用性 、
环保性 为 目标 ， 提 出了符合 未来 电动汽车发展 的技 术改进 。
１ ７ ８
《 装备制造技术） ２ ０ １ ３ 年第 ５ 期
表 １ 电动 机 性 能 比 较
电机类 型
目 标。 铅酸电池、 镍镉电池和镍基 电池离中期 目标 尚
Ｓ ＲＭ
比较内容 电机 功率密度
转矩转 速特性 转速 范围 效率 易操作性 可靠性 成本 电机尺寸 电机质量
研 究 完 善 阶段 ， 成 为制 约 电动 汽车商 品化 的瓶 颈【 １ ］ 。 车 载 电 力 电子 系 统 相 当 于 燃 油 汽 车 的动 力 系
目前 电动 汽 车 使 用 的 电 动 机 包 括 直 流 电 动 机 （ Ｄ Ｃ Ｍ） 、 感 应 电动 机 （ Ｉ Ｍ） 、 永 磁 无 刷 电机 （ Ｐ ＭＢ Ｌ Ｍ） 和
Ｅｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｎｏ ． ５， ２ ０１ ３
现 代 电动 汽 车驱 动原 理及 关键 技术 综 述
唐 焱。 孙 晓伟
（ 桂林 电子 科技 大学 机 电工程 学 院 ， 广西 桂 林 ５ ４ １ ０ ０ ４ ）
关键 词 ： 电动 汽 车 ； 电力 电子 系统 ； 性能价格 比； 环境 保 护
中图分 类号： Ｕ ４ ６ ９ ． ７ ２
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ Ｘ（ ２ ０ １ ３） ０ ５ — ０ １ ７ ８ — ０ ３
现代生活 中对高品质汽车的需求已深入到社会 力 电子 系 统又 分 为 电力 驱动 、能 源和 辅 助 控制 三个
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间长等问题 ，总体性能受限于车载 电力 电子系统 的 电子控制器功能是根据操 控信号控制功率转换 品质 ， 且１ ３ 常服务 、 保养硬件体系建设 有待完善 ， 以 器 的通 断 。 功 率转换 器 的功 能是 通过 调节 电动 机 和电 致 使 用 和维 护成 本 远高 于燃 油汽 车 。 源之 间的功率 电流控 制 电机输 出 。 能量 管理 系统 的功 能是 控制 再 生 制动 及 其 能量 的 回收和 控 制充 电并 监 １ 电动 汽车驱动原理 测 电源 的使 用情况 。 辅 助动力 源 的功能 是供 给 电动 汽
等重 要 性 能 。由于机械 总 成 、 信 息控 制 系统两 部分 与 保 持 动力 的条 件下 实 现平 顺 地无 级 调 速 效果 。相 对 燃 油发 动 机 汽 车 功 能实 现 相 同 ，实用 中可进 行 大 量 燃 油汽 车机 械 结构 简单 、噪 声小 、无 废 气排 放 的优 整车具 有 良好 的 Ｎ ＶＨ性 能 。 成熟 技 术 的移 植 ；而 目前 车 载 电力 电子 系统 尚处 于 势 ，
油进 口大国，减少车用燃油 比例能有效保 障国家经 济 的 可持 续 发 展 ， 提 升 国家 能 源 战略 安全 。 因此 ， 素 有“ 零” 排 放 之 称 的 电 动汽 车 较 混 合 动 力 汽 车 、 增 程 式 电 动 汽 车更 具 优 势 ，是 未来 城 市用 车 最理 想 的替 代品 ， 其商 品化进程势在必行。但 由于现有电动汽车 存在制造成本高 、 行 驶 速 度低 、 续 航 能力 差 、 充 电时
各个 领域 ， 因而带 来 了 １ ３ 趋 严重 的环境 和能源 问题 。 有
关 资料 表 明 ，大城市 区域 约 ４ ２％的空气污染 和 ６ ０％
子系统 ， 其相互关系和工作原理如图 １ 所示。 … … 一云 享 … 一：
的有 害 噪 音 皆来 源 于燃 油 汽 车 ；另外 由 于我 国是 石
统， 主 要 功 能 是将 电能 实 时 、 可控 地 转 化 为汽 车行 驶 开关磁阻电机（ ｓ Ｒ Ｍ） 四类 ， 其使用的性能对 比如表 １
的驱 动 力 ， 并按 驾 驶 者 的意志 实现 各种 运动 工况 。电 所 示 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ２ — ０ ５ 作者 简介 ： 唐 焱（ １ ９ ６ ２ 一） ， 男， 副 教授 ， 研究方 向： 机械 、 车辆工程。
现 代 电动汽 车 是 机械 、 电气 、 计 算 机 等 领域 最 新 技 术 的 有 机结 合 ，虽然 其 外 观 和功 能 与燃 油 汽车 相 车辅 助系 统不 同等级 的电压 并提 供必 要 的动 力［ ２ １ 。
车载 电力 电子 系统关键技 术 似， 但 动 力 系 统 完全 不 同 ， 因而 内部 结 构 和工 作原 理 ２ 存 在根 本 的差 异 。 目前 电动 汽车设 计 、 制造 关键 技术 ． １ 电动 机 以及驱 动技 术 集 中于 机 械 总 成 、 电力 电子 系统 、 信息 控 制 系统 三个 ２
摘 要： 高性 能低 成本电动汽车商品化是现代车辆设计及制造行业最重 大的课题之一 。通过 系统研 究在 产 电动汽 车驱
动原理与基本构造 ， 结合燃油汽车经典结构， 剖析 了制约现有车栽 电力 电子 系统 的关键技 术； 以提升 电动汽车 实用性 、
环保性 为 目标 ， 提 出了符合 未来 电动汽车发展 的技 术改进 。
１ ７ ８
《 装备制造技术） ２ ０ １ ３ 年第 ５ 期
表 １ 电动 机 性 能 比 较
电机类 型
目 标。 铅酸电池、 镍镉电池和镍基 电池离中期 目标 尚
Ｓ ＲＭ
比较内容 电机 功率密度
转矩转 速特性 转速 范围 效率 易操作性 可靠性 成本 电机尺寸 电机质量
研 究 完 善 阶段 ， 成 为制 约 电动 汽车商 品化 的瓶 颈【 １ ］ 。 车 载 电 力 电子 系 统 相 当 于 燃 油 汽 车 的动 力 系
目前 电动 汽 车 使 用 的 电 动 机 包 括 直 流 电 动 机 （ Ｄ Ｃ Ｍ） 、 感 应 电动 机 （ Ｉ Ｍ） 、 永 磁 无 刷 电机 （ Ｐ ＭＢ Ｌ Ｍ） 和