拿铁DHT-PHEV，新能源汽车驱动电机及动能回收原理

拿铁DHT-PHEV即将上市发布，作为咖啡家族又一款重量级车型，理所当然的采用全系标配的DHT柠檬混动平台。两驱及四驱均采用交流永磁同步电机作为驱动电机，具备功率大、动能回收强的显著特性。

那么，这篇我们就来聊一聊新能源汽车的核心部分——驱动电机，以及燃油车所不具备的动能回收。
众所周知，电机在新能源汽车上的作用相当于普通燃油车上的发动机，可以给汽车提供稳定的动力来源。因此，驱动电机的优劣直接决定了新能源汽车的品质，影响汽车运行的稳定性与可靠性。

永磁同步电机相比普通电机，造价高昂的多。但是目前新能源汽车大多采用交流永磁同步电机。这是为什么呢？先来看看驱动电机的原理和分类。

电机是利用电磁感应原理，磁体同性相斥异性相吸的相互作用产生让电机轴可以旋转的动力，其基本机构为定子和转子以及其他附件，工作时定子固定、转子带动电机轴输出转矩。
按照电能的形式可以分为交流电机和直流电机。按照电机原理可以分为同步电机和异步电机。

新能源汽车用的电机大多是永磁同步驱动电机，由定子和永磁材质的转子构成，线圈绕组在定子上。由于转子采用永磁材质代替产生感应磁场的鼠笼结构，所以被称为永磁电机。工作原理为给线圈绕组通上交流电，会产生一个不停旋转的磁场，就带着永磁材质的转子一起旋转，转矩通过转子轴输出。它具备体积小、功率密度高、可调速范围广、响应速度快以及运行安全可靠等优势，因此广泛应用于新能源汽车驱动系统上。

那么新能源汽车的驱动电池提供直流电，怎么驱动使用交流电永磁同步电机呢？为了使用性能更好更全面的永磁同步电机就要安装逆变器，逆变器是把直流电（电池、蓄电瓶）转变成定频交流电。
有同学可能会问，既然如此，为什么不采用直流永磁电机，而多此一举的采用逆变器呢？这就要说到交直流永磁电机的优缺点了。
永磁电机分为有刷直流永磁电机和无刷交流永磁电机。直流电机有刷，交流电机无刷。直流电机采用机械换向，通过电刷来让电机定子磁极换向，实现转子连续旋转的目的，交流电机则通过电流方式直接换向，省去了机械换向结构。

直流永磁电机由于具有机械换向结构，其缺点为寿命短，电刷和换向器的滑动接触造成了机械磨损和火花，使直流电动机的故障增多，可靠性降低。所以在新能源汽车上都采用无刷电机即交流电机。
前面说到交流电机又分为同步和异步。异步电机又称感应电机，是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。通俗的来讲就是定子通交流电产生旋转磁场，转子导条切割磁感线产生感应电流同时产生磁场，这样转子就随着定子产生的旋转磁场转动，但是旋转速度不一致，所以称为异步电机。由于转子采用鼠笼结构，具有结构简单、制造容易、价格低、运行可靠、坚固耐用、运行马力较高的工作特性，但缺点是大功率异步电机发热量大，甚至需要水冷来实现有效的散热。所以对能源的转换率低。

早前的特斯拉就是采用的异步电机，所以起步响应快，但随着长续航的需求竞争日益激烈，特斯拉也逐渐更换为永磁同步电机。
而永磁同步电机采用永磁体，结构比较简单功率密度较高，保养维护较为简单可靠性较高，对能源转化利用率较高，能有效提高续航能力，缺点是需要用到稀土。由于全世界50%以上的稀土资源在中国，这也是特斯拉未国产化之前采用异步电机的其中一个原因。

说完驱动电机，再来简单聊一聊动能回收。
混合动力汽车的终极目的是省油，纯电动车的终极目的是更长的续航。混动车可以通过各种模式切换、少用发动机、让发动机始终处于高效经济区间运转等方式来省油；纯电车通过加装更大容量的电池来增加续航。
但所谓开源节流，只开源可不行，节流同样重要。那怎么实现呢？这就是拥有电机的混动、纯电车型独有的动能回收功能。

前面已经说了电机的工作原理，是将电能转化为机械能的过程，被称为电生磁，两个磁场间通电后产生互斥或互相吸引的力，从而实现电机运转；电机同样也能充当发电机，原理相反，是电磁感应、机械能转化电能的过程。

应用实际就是当驾驶员松开加速踏板，电机被切断电源不作为动力源输出，而充当发电机的角色，此时车辆的车轴带动电机转子转动，机械能被转化为电能充入电池组。而发电机工作时两个磁场产生一定的力矩，这个力与电机输出的力相反，就实现了电机反拖，使车辆产生制动效果。

作为驾驶员驾驶车辆过程中，总是不断在油门和刹车之间频繁来回切换的，那如何提升动能回收的效率呢？

1、简单叠加制动能量回收。就是在油门踏板和制动踏板都未踩下，车辆处于滑行状态时，使用电机给一个制动扭矩，来回收一部分能量。这种方式最简单可靠，但是效率也最低。
2、复合制动。在制动踏板踩下时电制动力会发生变化，在某些情况下可以完全靠电制动，因此回收能量比简单叠加制动能量回收更多。但这种结构对ESP要求较高，且需要考虑更多的功能安全问题，比如电制动失效后如何保持制动力，以及电制动和机械制动之间的协调。

3、单踏板控制。就是简单叠加制动能量回收的升级版。通过把油门的一段设置为减速控制，比如松油门到20％开始电制动，20％以上开始增加制动力，由驾驶员控制。这种方法技术难度不大，回收效率也较高，但对驾驶员的控制要求会更高。

动能回收的优缺点
首先优点很明显：省电、省油，增加刹车系统的使用寿命，加强制动效果。但缺点同样不能忽视：
1、相对于传统燃油车，拥有动能回收系统的新能源车型降速会更快，有些车型在动能回收模式下刹车灯不会亮，所以有一定追尾风险。
2、动能回收如果效果较强，降速过快就会造成车内乘客晕车的现象。

3、如果长时间习惯了使用动能回收模式来进行制动，会习惯性的把脚放在加速踏板，如果出现紧急情况可能会误把油门当刹车，造成事故（单踏板模式的后遗症）。

4、电池电量高于90%时，可能不会进行动能回收，如果还习惯性的使用动能回收制动同样有误判风险。

对于实际驾驶，在拥堵路段可以多使用高强度动能回收，毕竟一直在刹车、起步来回切换；在畅通路段就可以使用低强度的动能回收，因为一般只需要减速，不需要迅速刹停，此时低强度动能回收体验最好。

尽管随着新能源汽车的不断发展，各车企相应的动能回收系统的调校已经更加全面和完善，体验上也越来越好，但驾驶者还是不能太过依赖这一功能，毕竟最简单的踩刹车才是最靠谱的。