新能源汽车的大力发展是为了缓解世界性的能源消耗和环境污染问题。电机驱动系统是新能源汽车中的关键性技术之一,永磁辅助式同步磁阻电机(Permanent Magnet Assisted Synchronous Reluctance Motor,PMASyn RM)因无稀土依赖性、调速范围宽、驱动效率高、容错能力强等特性,非常适用于电动汽车驱动。然而,较大的转矩脉动、较低的转矩密度和功率密度以及控制方法的缺乏限制了PMASyn RM在电动汽车中的应用。为此本文根据电动汽车电机驱动系统需求特性,研究了PMASyn RM设计指标、综合性能优化方法、基速以下高效控制、弱磁扩速控制及失磁容错运行。论文主要内容如下:提出了一种电动汽车工况测试方法,为电动汽车用驱动电机设计提供了参考。首先分析了电动车电机驱动系统需求特性,比较了电动汽车与燃油汽车动力系统的差异,推导了电动汽车动力系统与电机运行参数之间的匹配关系。其次,分析了现行主流的几种燃油汽车工况测试方法及车速分布,对比分析了各方法的特点。提出一种能效概率分布均衡的电动汽车工况曲线计算方法。所提方法以NEDC(New European Driving Cycle)测试曲线为参照,研究了在该测试方法下燃油车全程测试中能耗点的概率分布,并归一化折算到电动汽车中,推导了针对电动汽车驱动系统特性的效率点分布,提出了电动汽车工况运行测试方法并绘制了测试曲线。以市场化的电动汽车佐证了所提测试方法的可行性。以转矩脉动削弱为主要目标,提出了基于Taguchi正交试验方法的全面参数优化的转子非对称电机结构设计。首先采用有限元法分析了双层磁障的结构特性对电机性能的影响。针对双层磁障转子结构的PMASyn RM提出15个设计因素,并根据各设计因素对电机的性能影响为每个因素提炼出3个设计水平。基于Taguchi法设计了L54(21×315)正交试验表,解决了多因素多水平(315)难以进行全面试验的问题。对电机转矩脉动和效率结果进行权重配比,获得了电机的初步优化结构。对初步结构进行了局部二次优化,实现了结构刚度的提升并平衡了相邻两极的质量比,提高了该转子结构在高速运行时的稳定性。仿真和实验结果验证了所设计电机在转矩脉动和效率分布等综合性能方面的优化。针对PMASyn RM新的数学模型及电机结构特性,提出了在基速下基于转矩预测的高效控制方法。以矢量控制为基础,研究了PMASyn RM最大转矩电流比(Maximum Torque per Ampere,MTPA)控制的实现过程以及控制效果。针对电机特性提出了一种基于转矩预测控制(Torque Predictive Control,TPC)的MTPA控制方法,该方法通过对未来状态及所对应输出效果的预测选择最优开关矢量,摆脱了直接转矩控制对电压矢量选择的局限,有效提高了动态性能。通过设置MTPA价值函数约束使电机稳态运行时的dq轴电流约束于MTPA轨迹,提高了TPC的稳态效率。以所设计的电机本体结构为基础建立了该电机的全局损耗模型,提出了基于TPC的最优效率控制(Maximum Efficiency per Ampere,MEPA)方法,该方法是对TPC-MTPA控制效率的进一步提升。仿真和实验验证了基速以下PMASyn RM的TPC-MTPA和TPC-MEPA控制方法响应的快速性和稳态的高效性。提出了基于TPC的PMASyn RM弱磁扩速控制方法及电机失磁容错运行,满足新能源汽车运行工况的实际需求。针对PMASyn RM的数学模型推导了弱磁控制的基本理论和电压电流的约束关系,研究了矢量控制下基于电压外环进行dq轴电流耦合补偿的PMASyn RM弱磁扩速方法,实现了不依赖电机参数的自适应弱磁控制。将基速下的TPC-MTPA方法扩展到弱磁区域,提出了TPC-MTPA-FW控制方法。在弱磁区域重构了TPC的价值函数,通过价值函数的切换实现了TPC控制下PMASyn RM的全速域运行,所提方法比矢量控制在全速域均具有更高动态响应速度和收敛精度。针对PMASyn RM失磁后的特性变化重构了TPC-MTPAFW全速域约束条件,实现了基于扩展卡尔曼滤波器转子磁链观测的失磁容错控制。仿真和实验验证了全速域控制的有效性以及失磁后算法的鲁棒性。永磁辅助式同步磁阻电机以其稳健的结构、低廉的成本,加以设计的优异控制方法,非常适用于电动车应用场合。