發展電動車應用 驅動電機、驅動架構是整合關鍵

車輛變速系統與電機整合，可達到輸出動力傳達更精準，也能有接近傳統車輛的駕馭感受。BMW

電動車在驅動系統的要求與電機趨動方面的設計，為直接影響電動車性能、特性、耐用度等諸多方面的關鍵，在了解電動車應用與現今驅動系統趨勢，也是評估相關技術導入的重點。

此處所指電動車，為以電力驅動為主要能源來源，由於雖然同採電力驅動車輛與其他複合動力的混合動力車，約有超過5成電機驅動系統設計狀態，但混合動力車在設計複雜度、多元能源來源的配置條件，會較純電動車更趨複雜，此處所討論的電機設計雖能延續其導入概念，但實際上因應混合動力設計的高度複雜性，也會對最終設計產生差異。

若關注純電動車的電機、驅動系統設計方向，可以將關注重點集中電力驅動的架構，若搭配混合動力設計需求，也可有更堅實的電力驅動系統、架構可進行系統架構衍生。

電動車架構

首先，先定義電動車的架構，電動車為以電力作為驅動動力來源，透過儲能系統預先備存驅動行駛所需能源，以自有電力驅動電機帶動整車遂行運輸目的，從前述的討論可以具體確認，純電動車若不考量生成電力過程是否環保，基本上在車輛運行過程中電力驅動系統根本不會產生任何排放物質，最多僅產生高電能驅動電機產生的運轉溫度，衍生的汙染物頂多僅有電機系統的運轉噪音。

相對其他石化燃料能源車種、油電混合動力車種，因為驅動系統中有燃燒油氣產生車輛驅動力的過程，燃燒石化燃料勢必會產生廢氣排放，或多或少再怎麼低汙染都是會對環境造成影響，而純電動車因為行駛過程為零排放，基本上可以說是相當環保的車種。電動車典型驅動架構是不會產生燃燒廢氣，在現代社會大量車輛充斥運轉狀況下，導入電動車不失為解決城市空汙問題的有效手段

電機驅動系統  左右電動車性能表現

在電動車電機驅動系統，電機驅動系統為整個電動車系統中最關鍵的模組，基本上設計架構、條件即決定了驅動類型與性能表現，電動車驅動系統為由單組或多組牽引電機、控制系統(包含各式感測器、控制器、電動機驅動裝置等)、機械結構(變速系統、減速系統)、動力傳導結構、車輪等所組成。

電動車拿其他電力驅動、制動系統一同比較，其實仍有許多細節差異，如電動車驅動電機需要面對頻繁啟動、停止、加速、減速、行車動態轉距控制，對於電力制動機制的動態表現要求極高。另外，電動車對驅動速度要求極高，基本上是以石化燃料車的驅動性能對比為基礎，常規的電機驅動結構根本無法應付電動車酬載後的驅動要求。

電動車電機系統設計複雜

電動車電機系統也需要應付即時動力提升需求、高？低轉距的劇烈變化，在電機驅動條件下，需穩定運行於恆定轉距區塊，也必須運行在恆定功率輸出區塊，同時又必須維持整車電力消耗與輸出最佳化的運作效能。

由於電動車為乘用車設計考量，基本上車輛在安全性與動力表現設計就無區分電力來源或是石化燃料動力來源差異，必須在純電力驅動條件下也能在惡劣工作條件下運作，而在確立前述的工作條件後，即可彙整幾個驅動電機與對應系統的設計方向。

面對驅動電機的轉距、速度特性要求，制定電動車的性能指標，先確立好性能指標方向才能在系統選擇、儲能系統規劃、驅動電機與系統架構取得較明確的設計方向。

而自性能指標延伸，急需定義因應設計目標所趨的電機性能輸出功率、轉距、平滑控制機制，以因應產品設計需求；而在環保、效能前提，針對產品規劃制巡航範圍設定搭載儲能系統的電力儲存容量、針對驅動電機需求的輸出功率密度等，同時因應各種可能用車情境規劃其零組件所要求的強度與耐用度，最後是整體成本與後期維修的相關需求與考量。

透過驅動電機回收動力  提升電動車節能環保效益

設計電動車的另一重點，也是基於環保訴求，在利用電動驅動電機系統的可逆應用條件(即輸入電力驅動電機牽引車體、或是車體動態動力回收透過驅動電機回收電能)，將非工作車體運動情境產生的額外電能回收、儲存，達到能源最大化的利用目標。

另一個考量重點在於電動車的驅動系統架構，依據不同動力配置、驅動電機與動力傳遞？變速型式會產生多種排列組合樣態，可以參考[不同電動車的驅動電機配置]主要會有機械驅動系統、機械？電機整合驅動系統、機電高度整合系統、輪轂式電機等不同配置。

可以確認的是，在不同動力配置、變速、動力傳輸組態不同，自然有多種產品的設計組合方向，基本上若是有傳統石化燃料車生產平台、關鍵機械零組件生產線，使用驅動電機搭配機械驅動系統是最能快速推出產品、產品亦具市場要求水準的設計方向，因為既有石化燃料車已有完善的機械、動力傳導基本車載平台與所需技術資源，只要考量取代內燃機的驅動電機性能、規格與電力儲能系統，便可快速開發電動車系統。

擁傳統汽車開發資源  大型車廠具備關鍵製車優勢

若是非大型車廠、無關鍵變速、機械與動力傳導機械結構技術資源的廠家，選擇機械？電機整合驅動系統、機電高度整合系統、輪轂式電機等不同配置在投入電動車市場會有更多彈性，也不會誤入設備或開發資源投入過度分散的經營誤區。

另在最重要的驅動電機選擇方面，一般可以區分直流電機、交流電機、永磁同步電機、交換式磁阻電動機(Switched Reluctance Motor；SRM)等。以直流驅動電機來說，基本上有結構簡單、電磁轉距控制表現優異特點，但直流電機若採電刷導通線圈產生交互，會有容易產生火花、高電磁干擾、成本高與電機本身體積過大、過重等問題，目前在電動車產業已處於被淘汰的劣勢。

交流電機部分則有成本低、容易維護、體積小巧等優點，但實際上在控制電路方面相對直流電機更複雜；永磁同步電機有分無電刷的直流電動機(Brushless Direct Current Motor；BLDCM)、無刷式的交流電動機 (Brushless AC Motor；BLACM)，兩者都有控制器簡單、效率高、輸出能量密度大等優點，但製作成本較高，加上稀土的永磁材料問題，也可能導致這類電機未來發展受限。

不同驅動電機設計 成本？整合難度差異大

交換式磁阻電動機具有結構簡單、可靠、可調範圍寬廣、效率高等優點，同時具備成本低、易於控制等優點，但實際上缺點也不少，例如在輸出轉距的波動較大、運轉噪音大、需要搭配位置感測器，另外系統也容易有非線性的輸出特性，相關應用與成品仍有待持續優化設計。

除關鍵驅動電機選擇外，電動車的驅動方案也是關鍵重點，現有驅動架構中，在交流非同步電機系統使用的控制方案，一般會採向量控制和直接轉距控制等；永磁同步電機因為其在控制系統相對較繁複，為了提升控制效益，在控制輸出部分會採多重方案搭配或整合使用，隨著新形態、新設計的各式驅動電機的推陳出新，在電機控制的複雜度、精準度要求也越來越高。