新能源汽车电机设计与弱磁控制要求

电机及其驱动系统是新能源汽车（包括电动、混合动力、燃料电池）的关键技术。

其主要特性要求为^[6，7]：

1）高转矩密度和高功率密度，减少整车的输出恒定转矩，以适应快速起动、加速、负载爬坡要求。

2）高速时能输出恒定功率，可有较高功率输出。

3）能够在逆变器容量不变的情况下，有较强的弱磁调速能力，是基速的3～4倍。

4）在整个速度范围区域都有较高的效率。

5）有一定的过载能力，在短的时间内可输出两倍的额定转矩。(www.xing528.com)

6）高可靠性和一定的鲁棒性以适应车辆环境变化。

除此之外，在电机设计阶段要考虑低噪声和低转矩脉动。车辆在城市驱动中，大部分运行在大负载的基速区间，因此一般设计最高效率点和最小噪声在基速区。典型车辆的功率—速度驱动特性如图1-7所示。

图1-7 典型的牵引电机的转矩/功率—速度驱动特性

图1-7所示为典型的牵引电机驱动系统及电机输出特性。图中电机可兼作电动和发电运行。在电动模式下，电机将电能转换为机械能，逆变器从电池获取功率供给电机，电池放电。在发电模式下，电机将机械能转换为电能，通过逆变器反馈给电池，为电池充电。从图1-7所示的输出特性曲线可以看出，在基速以下电机采用恒转矩控制，即低速大转矩运行模式，一般采用单位电流输出最大转矩控制（MTPA），但最大转矩输出受逆变器的电流能力限制；在基速以上，采用弱磁控制，高速时输出转矩受逆变器的电压限制。