1 純電動汽車電力驅(qū)動系統(tǒng)的基本組成和工作原理
    如圖1所示，純電動汽車電力驅(qū)動系統(tǒng)主要由電子控制器、驅(qū)動電動機、電動機逆變器、各種傳感器（加速踏板位置傳感器、制動踏板開關(guān)、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器等）、機械傳動裝置（變速器和差速器）和車輪等組成。它能夠?qū)�動力電池輸出的電能轉(zhuǎn)換為車輪上的機械能，驅(qū)動電動汽車行駛，并能夠在汽車減速制動時，將車輪的動能轉(zhuǎn)化為電能充入動力電池，是電動汽車的關(guān)鍵組成部分。它以駕駛?cè)说牟僮鳎ㄖ饕�是以加速踏板位置的操作）為輸入，�?jīng)過驅(qū)動系統(tǒng)電子控制器的變換后，輸出轉(zhuǎn)矩給定值提供給電動機逆變器，電動機逆變器控制驅(qū)動電動機的輸出轉(zhuǎn)矩，從而使電動汽車以駕駛?cè)祟A(yù)期的狀態(tài)行駛。當(dāng)電子控制器同時收到制動和加速信號，則以制動信號優(yōu)先。其中，最關(guān)鍵的是電動機逆變器，電動機逆變器的主要功能是調(diào)節(jié)動力電動機和動力電池之間的電流頻率和幅值，使其達到匹配，將動力電池的直流電逆變成交流電提供給驅(qū)動電動機，將電能轉(zhuǎn)換成機械能，電動機輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動系統(tǒng)驅(qū)動車輪，使電動汽車行駛。

    2 驅(qū)動電動機及其轉(zhuǎn)速控制方法
    2.1純電動汽車對驅(qū)動電動機的要求
    驅(qū)動電動機是驅(qū)動純電動汽車（EV）行駛的唯一動力裝置。驅(qū)動電動機的主要任務(wù)是將儲存在動力電池中的電能高效率地轉(zhuǎn)化成能驅(qū)動車輪行駛的機械能，并能在車輪制動時將制動能回收給動力電池進行充電。純電動汽車在行駛過程中起動、加速和減速等操作頻繁，因此對驅(qū)動電動機有很高的要求。純電動汽車要求驅(qū)動電動機具有高轉(zhuǎn)速、高電壓、體積小、質(zhì)量輕；具有較大的起動轉(zhuǎn)矩、較寬的恒功率范圍、較寬的調(diào)速性能；瞬時功率大、加速性好、過載能力強；工作效率高、能耗低、能實現(xiàn)制動能量的回收；無驅(qū)動噪音、良好的環(huán)境適應(yīng)性、耐溫和耐潮濕性能強、可靠性好、壽命長；結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便。

    2.2驅(qū)動電動機的基本類型
    電動汽車常用驅(qū)動電動機的基本類型如圖2所示。目前EV上使用的驅(qū)動電動機主要類型有直流電動機、交流三相感應(yīng)電動機、永磁電動機和開關(guān)磁阻電動機等。

    （1）直流電動機。直流電動機是使用最早的一種驅(qū)動電動機，其逆變器通常采用斬波器控制方式。直流電動機技術(shù)成熟、速度控制簡單、成本低；起動轉(zhuǎn)矩和制動轉(zhuǎn)矩大，易于快速起動和停止；調(diào)速范圍廣、方便，易于平滑調(diào)速。但是其笨重，質(zhì)量和體積較大，可靠性差，需要定期進行維護；由于結(jié)構(gòu)中存在電刷、換向器等磨損使得效率低，高速運行時會產(chǎn)生火花，可能影響車上其他電子器件的工作，制約了電動機的最高轉(zhuǎn)速。
    （2）交流三相感應(yīng)電動機。交流三相感應(yīng)電動機是目前電動汽車上應(yīng)用較多的驅(qū)動電動機。其定子和轉(zhuǎn)子采用硅鋼片疊壓在一起，之間沒有相互接觸的滑環(huán)、換向器等部件。其優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單、堅固、成本低；免維護、工作性能穩(wěn)定、可靠性好，使用壽命長；較直流電動機效率高、體積小、質(zhì)量輕；轉(zhuǎn)矩脈動小、噪聲小、轉(zhuǎn)速極限高、響應(yīng)快；可采用空氣冷卻或液體冷卻方式，冷卻速度高；對環(huán)境的適應(yīng)性好，并能實現(xiàn)再生反饋制動。交流三相感應(yīng)電動機的最大缺點是逆變器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且容易損壞。但是，隨著電子技術(shù)的發(fā)展和調(diào)速方法的改進，交流三相感應(yīng)電動機的調(diào)速性有較大的改善，逐漸趕超了直流電動機。目前純電動汽車較多采用交流三相感應(yīng)電動機作為驅(qū)動電動機。由于交流三相感應(yīng)電動機不能直接使用動．力電池供給的直流電，加上交流三相感應(yīng)電動機具有非線性輸出特性。因此，在采用交流三相感應(yīng)電動機的電動機汽車上，需要應(yīng)用逆變器中的功率半導(dǎo)體器件，將直流電變?yōu)轭l率和幅值都可以調(diào)節(jié)的交流電來實現(xiàn)對三相交流電動機的控制，控制交流三相感應(yīng)電動機旋轉(zhuǎn)磁場的磁通量和轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)改變交流三相感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩，來滿足負(fù)載變化特性的要求，并能獲得高效率，從而使得交流三相感應(yīng)電動機能夠在電動汽車上得到廣發(fā)應(yīng)用。交流三相感應(yīng)電動機的耗電量較大，轉(zhuǎn)子容易發(fā)熱，在高速運轉(zhuǎn)時需要對交流三相感應(yīng)電動機冷卻，否則會損壞電動機。
      （3）開關(guān)磁阻電動機。開關(guān)磁阻電動機結(jié)構(gòu)簡單，使用安全可靠；低速轉(zhuǎn)矩大、起動轉(zhuǎn)矩高、起動電流小；轉(zhuǎn)子無繞組、工作效率高、調(diào)頻范圍寬，適合于頻繁正反轉(zhuǎn)及沖擊載荷等工況條件。但是，因為開關(guān)磁阻電動機有嚴(yán)重的轉(zhuǎn)矩脈動，使電動機的振動高和噪聲大、非線性嚴(yán)重，逆變器復(fù)雜、價格高。目前該電動機在電動機汽車上應(yīng)用較少。
      （4）永磁電動機。永磁電動機因磁場由永磁材料產(chǎn)生，一般采用電流控制，其體積小，調(diào)頻范圍寬、功率密度和效率高、慣性小、響應(yīng)快等，比較適用于電動機汽車，但是其價格高，同時大功率的永磁電動機做到體積小、質(zhì)量輕很困難。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展、進步，使得成本不斷下降，永磁電動機是具有前途的電動汽車用驅(qū)動電動機。永磁電動機根據(jù)輸入電動機接線端的波形不同可分為無刷直流電動機（BDCM ）和三相永磁同步電動機（PMSM）。

    2.3驅(qū)動電動機的轉(zhuǎn)速控制
    2.3.1直流電動機的轉(zhuǎn)速控制
    直流電動機的轉(zhuǎn)速控制方式有電樞電壓調(diào)節(jié)閥、電樞回路電阻調(diào)節(jié)法。
    電樞電壓調(diào)節(jié)法是通過改變電樞電壓來控制電動機的轉(zhuǎn)速，其調(diào)速過程是：當(dāng)降低電樞電壓時，在電動機轉(zhuǎn)速、阻力矩還沒有來得及改變時，電樞電流必然下降，電樞產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩下降，致使電樞轉(zhuǎn)速下降；隨著電樞轉(zhuǎn)速的降低，電樞反電動勢減小，電樞電流回升，電樞電磁轉(zhuǎn)矩增大，直到與電動機阻力矩相一致時，電動機才會比在調(diào)壓前低的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。
    電樞回路電阻調(diào)節(jié)法是在磁極繞組勵磁電流不變的情況下，通過改變電樞回路的電阻，使電樞電流變化來實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。電樞回路電阻調(diào)節(jié)法的機械特性較軟，而且會使電動機運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，加之電樞回路串入電阻消耗了電能，因而這種方式在電動汽車上很少被采用。

    2.3.2感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速控制
    與直流電動機相比，感應(yīng)電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、維護工作量小等優(yōu)點，但感應(yīng)電動機的控制卻比直流電動機復(fù)雜的多。早期的交流傳動均用于不可調(diào)傳動，而可調(diào)傳動則用直流傳動，隨著電力電子技術(shù)、控制技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，交流可調(diào)傳動的應(yīng)用已成為不爭的事實。按轉(zhuǎn)差功率可以把感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速控制可分成三類。
    1）轉(zhuǎn)差功率消耗型轉(zhuǎn)速控制。轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)換成熱能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，以增加轉(zhuǎn)差功率的消耗來換取轉(zhuǎn)速的降低，這類系統(tǒng)的效率較低，且隨著轉(zhuǎn)速的降低而降低，這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備成本低，仍具有一定的應(yīng)用價值，例如降電壓調(diào)速。
    2）轉(zhuǎn)差功率饋送型轉(zhuǎn)速控制。轉(zhuǎn)差功率的一部分被消耗掉，大部分則通過變換裝置回饋給系統(tǒng)或轉(zhuǎn)化成機械能予以利用，這類系統(tǒng)的效率比轉(zhuǎn)差功率消耗型高，若轉(zhuǎn)差功率由轉(zhuǎn)子側(cè)送入，則可使轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速，此類系統(tǒng)只能用于繞線型感應(yīng)電動機，應(yīng)用場合受到一定的限制，設(shè)備成本高于前一種，例如繞線電動機雙饋調(diào)速。
    3）轉(zhuǎn)差功率不變型轉(zhuǎn)速控制。在這類系統(tǒng)中，無論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率都為轉(zhuǎn)子銅損，保持不變，因此效率也較高，變極對數(shù)調(diào)速和變壓變頻調(diào)速屬于此類。其中變極對數(shù)調(diào)速是有級的，應(yīng)用場合有限，只有變壓變頻調(diào)速應(yīng)用最廣。

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