1.3 电机在汽车中的应用

提到电机在汽车中的应用，人们往往会首先想到混合动力汽车和纯电动汽车。利用电机相对均匀的效率特性及制动能量回收特性，混合动力汽车可以有效地提高传统汽车的燃油经济性。丰田普锐斯以其实际行驶工况下5L/100km左右的平均油耗和其在日本及美国市场上的成功证明了混合动力汽车的市场竞争力。在混合动力汽车中，目前弱混是应用最广且最为成熟的产品。所谓弱混，即通过集成起动发电机（ISG）实现汽车的起停功能，该技术已成为中高档轿车的重要配置。据统计，通过ISG的起停功能，传统汽车的油耗率可下降5%～10%。同时，近年来，包括奥迪、宝马、奔驰及保时捷等汽车厂商正在加速推动采用直流48V低压供电系统取代传统的直流12V低压供电系统。直流48V系统推广的主要目的就在于加大车载电机及用电器的功率。所以在直流48V系统下，ISG将在整车中起到更为重要的作用，直流48V系统的推广也代表着混合动力技术将得到大范围推广和普及的趋势。

在目前的电池技术下，纯电动汽车的续驶里程还不能达到传统汽车的水平，但已完全可以满足中短途行驶的需求。纯电动汽车完全靠电机驱动，要求驱动电机有较大的功率，但也可以更为有效地进行制动能量回收。由于电机的调速范围远大于传统发动机，所以纯电动汽车的动力总成中往往不必加入变速器。

无论是纯电动汽车还是混合动力汽车，其驱动电机目前较多采用永磁同步电机，因为永磁同步电机具有转矩密度高、效率高等优点。但目前的永磁体均为稀土永磁体，稀土资源有限且价格昂贵，不利于未来大规模生产，所以欧美一些国家也在研究采用高效的交流异步电机替代永磁同步电机。

其实电机的应用远远不局限于整车的驱动，随着汽车电子控制技术的发展，传统的机械机构越来越多地被电控装置所取代。一个典型的概念就是“X-by-wire”。X代表汽车中各个系统，“X-by-wire”指的就是用线控的手段控制整车系统中的部件，如线控转向（Steering-by-wire）、线控换档（Shifting-by-wire）、线控制动（Brake-by-wire）、线控节气门（Throttle-by-wire）等。这些部件是如何实现线控的呢？答案就是电机！因为“线”里只能走电，而这些部件又必须动作，根据电机的定义可知这些连接电与动作的机构就是电机。例如：电动助力转向（EPS）多采用交流电机，电子节气门采用直流电机，而最简单的燃油喷嘴本质上也可以认为是一种直线电机。据统计，目前一辆高档内燃机轿车中安装有多达120台电机。这些电机遍布整车的不同应用，从底盘系统中的电动助力转向（EPS）、主动悬架、制动防抱死系统（ABS）、电子驻车系统，到发动机系统中的发电机、起动机、各类风扇、水泵、电控阀，再到前照灯随动（AFS）、风窗刮水器、电动车窗、电动后视镜、电动座椅等，电机已成为汽车电控系统中最为重要的执行器部件。可以预见，未来更多更高性能的车用电控执行器也都将通过电机来完成，电机技术已成为汽车工程学科的重要组成部分。