3.1.1 新能源汽車電機驅動系統的種類及特點

1.純電動汽車的電機驅動系統

傳統內燃機汽車中依靠傳動裝置可以使速度和轉矩按照期望的特性變化，純電動汽車的電機驅動系統采用矢量控制，弱磁控制等技術也可以使電機得到幾乎相似的特性，所以純電動汽車可以省去傳動裝置，使其在結構上更加簡單，同時產生的機械能量等損失也減少了。若有能量回收裝置，還可以得到更高的效率。純電動汽車沒有傳統內燃機車的怠速工況，在等待交通信號燈時可以不消耗能量，從而達到節省能量的目的，并且由于不存在發動機轉動而更加安全。此外與傳統內燃機車相比，其轉矩控制響應速度大大提高了，具有較快的加速響應、較好的防滑控制，以及較佳的制動控制等相應平順性和安全性優勢。

對于純電動汽車驅動方式，上一章已對其進行了介紹，在這里只對驅動電機的選擇加以介紹。單電機驅動方式中使用的電機，不需要太大的變速范圍，可有效使用較小容量的永磁電機；具有差速器和減速器，不采用離合器和傳動裝置的無傳動系統。雖然沒有離合器和傳動裝置的損失，但是還存在著差速器的損失。此外，從回收制動的角度出發，由于可以實現從車輪到電機的回收（驅動輪以外的動能通過制動轉化為熱能），所以有利于全輪驅動。因為沒有傳動裝置，運轉更加容易，但這樣也需要低速大轉矩、速度變化區域大的電機，同時電機和逆變器的容量也均變大了；去除了差速器的系統稱為無差速器系統，這種電機是把傳統電機的定子變成可動的結構，另一方面，當轉子上電的時候可以相互反向回轉。雙電機驅動方式分為前后驅動（即2個電機對前后輪分別驅動）和雙輪轂式電機兩類，雙輪轂電機及其逆變器的造價較高。四輪轂式電機把電機組裝在車輪輪轂中，機構更加緊湊。輪轂式電機的大型化較難，但是總功率依靠4臺電機分擔，每臺電機的容量可以變得小一些。此外，由于沒有動力傳動裝置，效率可以稍微得到改善。

2.混合動力電動汽車的驅動系統

混合動力汽車可分為依靠電機行駛的串聯式混合動力汽車、發動機輔助行駛的并聯式混合動力汽車，以及兼具兩者性能的串并聯混合動力汽車。

串聯式混合動力汽車解決了續駛里程短這個電動汽車的難題，行駛中或者停車時由能量源可向電池充電，能量源與車輪在結構上沒有機械連接，因此驅動系統的結構具有更高的自由度。圖3-1與圖3-2所示分別為以發動機作為能源的串聯式混合動力汽車的能量流動和以燃料電池為能源時的串聯式混合動力汽車的能量流動。

圖3-1 以發動機為能源的串聯式混合動力汽車的能量流動

圖3-2 以燃料電池為能源的串聯式混合動力汽車的能量流動

并聯式混合動力汽車驅動系統中裝載的電機/發電機，要進行制動、驅動，發動機還隨著運轉狀況改變轉速和輸出功率。制動時電機/發電機處在發電機模式，電池回收電力，起動、加速時作為電機提供驅動轉矩。其特點是發動機內的飛輪組合了電機/發電機，可以在現行車輛驅動系統中原封不動地使用，電氣部分更加簡單，電氣系統出現故障的情況下，可單獨采用發動機運轉。以發動機作為能量源的串聯式混合動力汽車，發動機雖然在最佳轉速和最佳輸出功率下運行時效率較高，但如需要驅動容量很大的電機時，還要有可供給電能的發電機。這些情況下就需要配備許多較重的電氣設備，電池容量也要增大，因此重量也增加了。并聯式混合動力汽車的電機與電池雖然滿足容量較小的條件，但是大部分依靠發動機行駛，發動機就不能工作在最佳點，故效率較低。

串并聯式混合驅動方式同時具有發電機和電機，與同樣具有發電機和電機的串聯式混和動力汽車不同，發動機與車輪通過機械結構連接到一起。盡管電機的設計容量較小，但是在小功率時可作為純電動汽車運轉，能實現多種驅動方式。對于發動機汽車來說，在路況惡劣需頻繁起停的行駛條件下，可回收制動使之相對節省了燃費。除此之外車輛還具有混合動力汽車所帶來的一些優點：如減少了較重的電池等大容量、短時間的能量存儲量，不充電也能使汽車僅在有燃料（汽油）補給的情況下持續行駛。