1 纯电动汽车电力驱动系统的基本组成和工作原理
    如图1所示，纯电动汽车电力驱动系统主要由电子控制器、驱动电动机、电动机逆变器、各种传感器（加速踏板位置传感器、制动踏板开关、转向盘转角传感器等）、机械传动装置（变速器和差速器）和车轮等组成。它能够将动力电池输出的电能转换为车轮上的机械能，驱动电动汽车行驶，并能够在汽车减速制动时，将车轮的动能转化为电能充入动力电池，是电动汽车的关键组成部分。它以驾驶人的操作（主要是以加速踏板位置的操作）为输入，经过驱动系统电子控制器的变换后，输出转矩给定值提供给电动机逆变器，电动机逆变器控制驱动电动机的输出转矩，从而使电动汽车以驾驶人预期的状态行驶。当电子控制器同时收到制动和加速信号，则以制动信号优先。其中，最关键的是电动机逆变器，电动机逆变器的主要功能是调节动力电动机和动力电池之间的电流频率和幅值，使其达到匹配，将动力电池的直流电逆变成交流电提供给驱动电动机，将电能转换成机械能，电动机输出的转矩经传动系统驱动车轮，使电动汽车行驶。

    2 驱动电动机及其转速控制方法
    2.1纯电动汽车对驱动电动机的要求
    驱动电动机是驱动纯电动汽车（EV）行驶的唯一动力装置。驱动电动机的主要任务是将储存在动力电池中的电能高效率地转化成能驱动车轮行驶的机械能，并能在车轮制动时将制动能回收给动力电池进行充电。纯电动汽车在行驶过程中起动、加速和减速等操作频繁，因此对驱动电动机有很高的要求。纯电动汽车要求驱动电动机具有高转速、高电压、体积小、质量轻；具有较大的起动转矩、较宽的恒功率范围、较宽的调速性能；瞬时功率大、加速性好、过载能力强；工作效率高、能耗低、能实现制动能量的回收；无驱动噪音、良好的环境适应性、耐温和耐潮湿性能强、可靠性好、寿命长；结构简单，使用维修方便。

    2.2驱动电动机的基本类型
    电动汽车常用驱动电动机的基本类型如图2所示。目前EV上使用的驱动电动机主要类型有直流电动机、交流三相感应电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机等。

    （1）直流电动机。直流电动机是使用最早的一种驱动电动机，其逆变器通常采用斩波器控制方式。直流电动机技术成熟、速度控制简单、成本低；起动转矩和制动转矩大，易于快速起动和停止；调速范围广、方便，易于平滑调速。但是其笨重，质量和体积较大，可靠性差，需要定期进行维护；由于结构中存在电刷、换向器等磨损使得效率低，高速运行时会产生火花，可能影响车上其他电子器件的工作，制约了电动机的最高转速。
    （2）交流三相感应电动机。交流三相感应电动机是目前电动汽车上应用较多的驱动电动机。其定子和转子采用硅钢片叠压在一起，之间没有相互接触的滑环、换向器等部件。其优点是：结构简单、坚固、成本低；免维护、工作性能稳定、可靠性好，使用寿命长；较直流电动机效率高、体积小、质量轻；转矩脉动小、噪声小、转速极限高、响应快；可采用空气冷却或液体冷却方式，冷却速度高；对环境的适应性好，并能实现再生反馈制动。交流三相感应电动机的最大缺点是逆变器结构复杂，且容易损坏。但是，随着电子技术的发展和调速方法的改进，交流三相感应电动机的调速性有较大的改善，逐渐赶超了直流电动机。目前纯电动汽车较多采用交流三相感应电动机作为驱动电动机。由于交流三相感应电动机不能直接使用动．力电池供给的直流电，加上交流三相感应电动机具有非线性输出特性。因此，在采用交流三相感应电动机的电动机汽车上，需要应用逆变器中的功率半导体器件，将直流电变为频率和幅值都可以调节的交流电来实现对三相交流电动机的控制，控制交流三相感应电动机旋转磁场的磁通量和转矩，实现改变交流三相感应电动机的转速和输出转矩，来满足负载变化特性的要求，并能获得高效率，从而使得交流三相感应电动机能够在电动汽车上得到广发应用。交流三相感应电动机的耗电量较大，转子容易发热，在高速运转时需要对交流三相感应电动机冷却，否则会损坏电动机。
      （3）开关磁阻电动机。开关磁阻电动机结构简单，使用安全可靠；低速转矩大、起动转矩高、起动电流小；转子无绕组、工作效率高、调频范围宽，适合于频繁正反转及冲击载荷等工况条件。但是，因为开关磁阻电动机有严重的转矩脉动，使电动机的振动高和噪声大、非线性严重，逆变器复杂、价格高。目前该电动机在电动机汽车上应用较少。
      （4）永磁电动机。永磁电动机因磁场由永磁材料产生，一般采用电流控制，其体积小，调频范围宽、功率密度和效率高、惯性小、响应快等，比较适用于电动机汽车，但是其价格高，同时大功率的永磁电动机做到体积小、质量轻很困难。随着电子技术的不断发展、进步，使得成本不断下降，永磁电动机是具有前途的电动汽车用驱动电动机。永磁电动机根据输入电动机接线端的波形不同可分为无刷直流电动机（BDCM ）和三相永磁同步电动机（PMSM）。

    2.3驱动电动机的转速控制
    2.3.1直流电动机的转速控制
    直流电动机的转速控制方式有电枢电压调节阀、电枢回路电阻调节法。
    电枢电压调节法是通过改变电枢电压来控制电动机的转速，其调速过程是：当降低电枢电压时，在电动机转速、阻力矩还没有来得及改变时，电枢电流必然下降，电枢产生的电磁转矩下降，致使电枢转速下降；随着电枢转速的降低，电枢反电动势减小，电枢电流回升，电枢电磁转矩增大，直到与电动机阻力矩相一致时，电动机才会比在调压前低的转速下稳定运转。
    电枢回路电阻调节法是在磁极绕组励磁电流不变的情况下，通过改变电枢回路的电阻，使电枢电流变化来实现电动机转速的调节。电枢回路电阻调节法的机械特性较软，而且会使电动机运转不稳定，加之电枢回路串入电阻消耗了电能，因而这种方式在电动汽车上很少被采用。

    2.3.2感应电动机的转速控制
    与直流电动机相比，感应电动机具有结构简单、制造容易、维护工作量小等优点，但感应电动机的控制却比直流电动机复杂的多。早期的交流传动均用于不可调传动，而可调传动则用直流传动，随着电力电子技术、控制技术和计算机技术的发展，交流可调传动的应用已成为不争的事实。按转差功率可以把感应电动机的转速控制可分成三类。
    1）转差功率消耗型转速控制。转差功率转换成热能消耗在转子回路中，以增加转差功率的消耗来换取转速的降低，这类系统的效率较低，且随着转速的降低而降低，这类系统结构简单，设备成本低，仍具有一定的应用价值，例如降电压调速。
    2）转差功率馈送型转速控制。转差功率的一部分被消耗掉，大部分则通过变换装置回馈给系统或转化成机械能予以利用，这类系统的效率比转差功率消耗型高，若转差功率由转子侧送入，则可使转速高于同步转速，此类系统只能用于绕线型感应电动机，应用场合受到一定的限制，设备成本高于前一种，例如绕线电动机双馈调速。
    3）转差功率不变型转速控制。在这类系统中，无论转速高低，转差功率都为转子铜损，保持不变，因此效率也较高，变极对数调速和变压变频调速属于此类。其中变极对数调速是有级的，应用场合有限，只有变压变频调速应用最广。

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