HEV系統(tǒng)的主要部件：馬達(dá)與逆變器詳解

　　構(gòu)成HEV系統(tǒng)的主要部件包括馬達(dá)、逆變器、電源系統(tǒng)、高電壓輔機(jī)系統(tǒng)等。車載用馬達(dá)大多使用交流馬達(dá)，對小型輕量化、高輸出功率、高轉(zhuǎn)速等方面要求嚴(yán)格。逆變器由功率元件、電容和控制電路組成。本文將對二者的特征和性能要求等進(jìn)行講解。

　　混合動力車（HEV）的驅(qū)動心臟是馬達(dá)。首先來看馬達(dá)的特征。

　　馬達(dá)是提供HEV及電動汽車（EV）驅(qū)動力的重要部件。乘用車行駛使用的馬達(dá)一般輸出功率為10k～60kW左右。由市售車輛改造而來的EV和小型EV雖然使用直流（DC）馬達(dá)，但交流（AC）馬達(dá)仍占主流（表1）。

大量采用永久磁鐵型馬達(dá)

　　對于HEV用馬達(dá)，可以列舉的性能要求有小型化所需的高輸出功率化、高轉(zhuǎn)速化、高電壓化、提高燃效所需的高效率化、以及行駛系統(tǒng)的免維護(hù)化等。表2分別列出了DC馬達(dá)和AC馬達(dá)在要求項(xiàng)目上的利弊。

　　在支持高電壓和維護(hù)方面AC馬達(dá)有利，其中，小型且高效率的永久磁鐵型馬達(dá)得到了大量采用。永久磁鐵通過使用釹等稀土類磁鐵，實(shí)現(xiàn)了大幅的小型化和高輸出功率化。

圖1：SPM與IPM的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

根據(jù)磁鐵的配置可以分成表面磁鐵型（SPM）與內(nèi)置磁鐵型（IPM）。

圖2：磁阻轉(zhuǎn)矩的利用

HEV大多采用能夠使用磁阻轉(zhuǎn)矩的IPM。

　　永久磁鐵型馬達(dá)可以根據(jù)磁鐵安裝位置的不同分為表面磁鐵型（SPM）和內(nèi)置磁鐵型（IPM）（圖1）。HEV大多采用的是易于實(shí)現(xiàn)高速化，能夠利用磁阻轉(zhuǎn)矩的IPM（圖2）馬達(dá)。SPM馬達(dá)則主要應(yīng)用于存在振動音問題的電動助力方向盤等方面。但是，當(dāng)永久磁鐵型馬達(dá)大量使用稀土類磁鐵時(shí)，成本與穩(wěn)定供應(yīng)方面存在課題。

圖3：HEV用馬達(dá)

采用IPM轉(zhuǎn)子。