电机驱动技术是电动汽车领域研究的一个关键技术。驱动电机的性能优劣关系到纯电动汽车的车辆的速度、续航能力等方面。

　　电机和电控是新能源汽车一大发热源。高速永磁同步电机的热管理技术已历经系列发展，如电机冷却系统从风冷到水冷，再到现在的油冷、定子与水套间填充材料的发展历史，电机定转子结构由“V型”“双V型”慢慢地过渡到“U型”“U+1型”等，使得集成系统中的散热效率大幅度的提升，车辆整体性能更为高效。

　　两类，前者有控制简单、布置方式易于实现等优点，在纯电动汽车中应用较为广泛。

　　电驱动系统由驱动电机、电机控制器、电池和齿轮传动系统等部分构成。其中，驱动电机为纯电动汽车驱动系统最主要的部分，其性能的优劣关系到纯电动汽车的车辆的速度、续航能力等性能。因此，电机驱动技术是电动汽车领域研究的一个关键技术。

　　，有弱磁增速较快、振幅小、动态反应速度快、低噪音、系统高效等特点，普遍被纯电动汽车驱动系统采用。高速永磁同步 电机其转子速度通常高于10000r/min，适用于非常快速地旋转。高速永磁电机相比同功率低速度电机具有体积小、效率高、功率密度高、噪声小、电机转矩脉动小、转动惯量高、系统动态响应快等优点，在纯电动汽车领域中应用比较广泛（见下表）。

　　电机、电控、减速器集成化设计较于传统设计， 其体积、总质量和各部件之间的距离小了很多，其各部件间的连接材料也因集成化设计而大大缩减，集成化设计使驱动系统传输路径得以优化，并使系统的效率大大提高。

　　二合一集成系统将永磁同步电机和齿轮减速器集成，并与电桥连接组成了一体化的电驱动桥。该系统各部件间的距离紧缩，整体结构也更加紧密。

　　在二合一系统之后，性能更好、电能转化率更高效的三合一电驱动系统在电动汽车驱动集成技术中慢慢的变成为主流。三合一系统将电机、电控和传动系统装配于同一空间，而后与车桥相匹配。

　　三合一集成系统的结构非常紧凑，从车辆布置来讲，能做成平台化。从零部件本身来讲，通过集成处理后，电机和逆变器能节约下多余的线束，并且轴承润滑和总成噪声影响都能够优化。

　　特斯拉Model S全轮驱动版电动汽车，其前轮驱动系统是由驱动电机、电机控制器以及单速变速箱集成的三合一系统，变速器的单速减速比为9.73：1；“e 平台”是比亚迪开发出的三合一电驱动系统，包括电机、电控、变速器，比亚迪公司已将其应用于元EV360纯电动汽车。比起比亚迪原款元EV，装配“e平台”的新款元EV续航能力大幅度的提升；广汽传祺GE3 EV汽车使用博格华纳新平台的电驱动单速变速器，最大单速变速器传动比为9.07：1；蔚来的三合一ED集成化电驱动系统，已应用于蔚来ES6纯电动汽车。

　　日本丰田公司的2010 Prius采用48槽8极的配合，定子是串联绕组的方式；德国宝马公司推出的2016 BMW I3驱动电机，定子采用分块定子铁芯结将定子结构以360°分为6块。定子槽极数为72槽12极，最高转速为11400转，尺寸为Φ242.1×132.3mm。

　　高速永磁同步电机运转时，在定子上产生了大部分损耗，同时定子也是电机最有效的散热通道。定子材料与结构对电机散热影响较大，采用新型定子材料，如宝钢的B20AT1200 硅钢片、B20AT1500硅钢片，可以有效提升电机性能。在转子散热很难的情况下，需在定子上采用无槽定子结构或有槽结构。若采用有槽结构，定子的气隙长度必须比普通电机增大4倍～9倍，才可保证定子散热通道有效。

　　永磁同步电机常用的转子结构为表贴式和内置式，近年来车用永磁电机朝着高速化、低成本、宽调速范围发展。如采用表贴式转子结构已不足以满足高速电机设计的基本要求，但内置式转子结构中磁钢直接嵌入转子铁心中，电磁气隙的长度较小，适于电机向高速发展。

　　丰田生产的第三代产品2010 Prius的转子结构，永磁体为V型结构，转子速度为13500r/min。相比Prius第一、二代产品，2010Prius提高了电机转速和运行效率，增大了功率密度；2017 Prius转子结构，拓扑结构为双层“U+1”型，最大转速为17000r/min。

　　研究者在2014年设计和分析了“V 型”“双V型”和“V+1型”永磁同步电机，通过仿线”型结构在过载和弱磁控制时，有利于提高电磁转矩，最适合电机高速运转。2020年，又有研究者通过有限元仿真，分析对比了“V 型”“V+1型”和“U+1型”不同转子拓扑结构的电机性能，最终选取了“U+1”型拓扑结构。这种结构可以有效提升磁阻转矩和永磁转矩。

　　综上，高速永磁同步电机定转子槽数多用48极8极， 转子结构由“V型、双V型”慢慢地过渡到“U型”“U+1型”，有效地提高了磁阻转矩。定转子结构不断配合电机向更高速发展。

　　电机和电控是新能源汽车一大发热源｡在高功率输出和充电情况下电机绕组和IGBT会产生大量热,若热量不能及时散去，电磁、电子元件在高温下性能和寿命下降，最终致整车性能减弱甚至引发故障停机｡

　　。风冷是用空气为冷却介质，借助空气的对流散热完成冷却，如轴向风冷方式；液冷是凭借冷却水、油等液体作导热介质，进行冷却散热，如定子油冷以及水冷结合氢冷双冷却系统。

　　高损耗密度、转子温升高的高速永磁同步电机，自身散热就很难；同时，转子上的永磁体的性能受其温升的作用较大，易使永磁体在高温状态下失磁。

　　研究者分析了高速永磁电机内冷却介质的散布状况和电机的温升分布，通过流固耦合仿真，验证了冷却系统的高效性和可靠性。该背景下，有学者提出了一种周向水冷定子结构，水道截面尺寸为26mm×9mm。实验针对变化的水流速度对冷却结构的影响进行仿线m/s时，水冷系统电机温升较好。但这种结构加大了冷却水与水套间的接触面，周向结构的冷却流体只能单向导入导出，导致电机温升出现前后不均匀的现象。

　　在此基础上，又有研究者提出将电机的定子与水套间添加导热硅脂的方案，并对电机水冷结构的热阻分析。添加导热硅脂后，电机热阻减小，定子的绕组温度不断降低，强化了电机的散热效果。亦有学者设计出一种扰流片，把其放入水道结构中，从而有效地提升电机冷却效果。

　　电机冷却系统从风冷到水冷，再到现在的油冷、定子与水套间填充材料，冷却效果越来越好。

　　电机系统集成化，将在基于碳化硅材料的IGBT、GTO等材料上不断突破。高温、高频、低损 耗的电子功率器件研发的进步，

　　碳化硅（SiC）材料和氮化镓（GaN）材料将逐步取代传统功率器件，促进电机驱动系统的集成化发展

　　。目前，一些公司对多合一集成设计开展了一些试验，在三合一系统的基础上，将电机控制器、电源、高电压控制板、车载充电器和整车控制器集成到电驱动系统中。集成后的多合一电驱动系统，车辆整体性能变得高效，冷却系统中的散热效率也大幅度的提升，车辆机舱中的空间将更加紧密。

　　可以预见，随着电子功率器件和硅钢片、永磁体等材料的研发不断突破，车用电机的转速会逐渐上升，以及电驱动技术中集成化技术的逐步的提升，纯电动汽车的设计研发将会取得更多突破。

　　杜克强,许檬,李璇,赵南南.纯电动汽车用高速电驱动系统发展综述[J].汽车实用技术,2022,47(03):10-16.