HEV系統的主要部件：馬達與逆變器詳解

　　構成HEV系統的主要部件包括馬達、逆變器、電源系統、高電壓輔機系統等。車載用馬達大多使用交流馬達，對小型輕量化、高輸出功率、高轉速等方面要求嚴格。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行講解。

　　混合動力車（HEV）的驅動心臟是馬達。首先來看馬達的特征。

　　馬達是提供HEV及電動汽車（EV）驅動力的重要部件。乘用車行駛使用的馬達一般輸出功率為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，但交流（AC）馬達仍占主流（表1）。

大量采用永久磁鐵型馬達

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

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

圖1：SPM與IPM的轉子結構

根據磁鐵的配置可以分成表面磁鐵型（SPM）與內置磁鐵型（IPM）。

圖2：磁阻轉矩的利用

HEV大多采用能夠使用磁阻轉矩的IPM。

　　永久磁鐵型馬達可以根據磁鐵安裝位置的不同分為表面磁鐵型（SPM）和內置磁鐵型（IPM）（圖1）。HEV大多采用的是易于實現高速化，能夠利用磁阻轉矩的IPM（圖2）馬達。SPM馬達則主要應用于存在振動音問題的電動助力方向盤等方面。但是，當永久磁鐵型馬達大量使用稀土類磁鐵時，成本與穩定供應方面存在課題。

圖3：HEV用馬達

采用IPM轉子。