汽车电驱动系统最核心技术介绍

电驱系统是电动汽车和混合动力汽车中的核心部分，其主要部件包括电机、电机控制单元和减速器。这些部件分别在电驱动系统中扮演着不同的角色，共同协作以实现车辆的高效、高性能运行。

一、电机

电机是电驱动系统的核心，它的作用是将电池输出的电能转换为机械能，从而推动车辆前进。在电动汽车和混合动力汽车中，常用的电机包括永磁同步电机（PMSM）、感应电机和开关磁阻电机等。

1.1 永磁同步电机（PMSM）

永磁同步电机是一种高效、高性能的电机，被广泛应用于电动汽车和混合动力汽车。它通过使用永久磁体来产生磁场，实现电机的高效运行。

PMSM具有较高的功率密度、低噪声和较低的能耗，能够在宽广的转速范围内实现高效率。此外，PMSM的控制策略也相对成熟，能够实现精确的转矩和速度控制。

1.2 感应电机

感应电机是一种使用电磁感应原理工作的电动机。具体工作原理如下：

在感应电机中，定子中通入交流电流，通过定子绕组产生旋转磁场。由于感应电机的转子是一个闭合的金属圆盘，当旋转磁场穿过转子时，会感应出转子中的涡流。这些涡流产生一个反向磁场，与定子的磁场相互作用，从而产生转矩。转子开始旋转，并继续随着旋转磁场的变化而旋转。转子的旋转速度不会与旋转磁场的频率保持同步，因此感应电机也被称为异步电机。

通过控制定子中的电流、相序等参数，可以实现对感应电机的转速、转向、转矩等方面的精确控制。

感应电机具有结构简单、运行可靠、维护方便、成本相对较低等优点，并且适用于大多数应用场合，如家用电器、电动工具、工业机械和交通运输等。

1.3 开关磁阻电机

开关磁阻电机（SRM）的工作原理是基于磁通总是沿磁导最大的路径闭合的原理。当定子、转子齿中心线不重合、磁导不为最大时，磁场就会产生磁拉力，形成磁阻转矩，使转子转到磁导最大的位置。当向定子各相绕组中依次通入电流时，电机转子将一步一步低沿着通电相序相反的方向转动。改变定子各相的通电次序，电机将改变转向。然而，相电流通流方向的改变是不会影响转子的转向的。

开关磁阻电机具有结构简单、成本较低、可靠性高、起动性能和调速性能好等优点，同时控制装置也比较简单。然而，在实际应用中，开关磁阻电动机存在转矩波动大、噪声大、需要位置检测器等缺点。

二、电机控制单元

电机控制单元是电驱动系统的关键组成部分，负责对电机进行控制和调节。电机控制单元的主要功能包括：接受驾驶员输入的加速踏板和制动踏板信号，将踏板信号转换为电信号并发送给电机控制器；监测电池的电压、电流和温度等参数，确保电机控制器的正常工作；控制电机的转速和转矩，以实现车辆的加速、减速和制动等操作；通过CAN总线与其他控制器进行通信，协调车辆的动力系统、控制系统和安全系统等。

电机控制单元由控制器硬件和软件组成。控制器硬件包括微控制器、功率器件、保护电路和通信接口等，负责实现电信号的转换和控制。控制器软件则负责实现电机的控制策略、故障诊断和处理等功能。

三、减速器

减速器是电驱动系统中不可或缺的部件之一，它的作用是将电机的转速降低，同时增加输出转矩。减速器通常由齿轮、轴承和密封件等组成，根据结构和性能的不同，可分为齿轮减速器、行星齿轮减速器和蜗轮蜗杆减速器等。

在电动汽车和混合动力汽车中，通常采用行星齿轮减速器或蜗轮蜗杆减速器。行星齿轮减速器具有较高的传动效率和较小的体积，适用于高速行驶的车辆。蜗轮蜗杆减速器则具有较大的输出转矩和较低的噪音，适用于低速高负荷的车辆。

总之，电机、电机控制单元和减速器是电驱动系统中的主要部件，它们协同工作以实现车辆的高效、高性能运行。随着技术的不断发展，未来电驱动技术的发展趋势是集成化、平台化、高效率和更高转速。这些趋势的出现和发展将带来许多机遇和挑战，同时也需要关注NVH、成本和可靠性等因素的影响。