鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1635次 | 2019年05月11日
電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)有幾種?電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)哪種好?
電動(dòng)汽車(chē)最重要的應(yīng)該就是電機(jī)了,那么電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機(jī)哪種好?新能源汽車(chē)具有環(huán)保、節(jié)約、簡(jiǎn)單三大優(yōu)勢(shì)。在純電動(dòng)汽車(chē)上體現(xiàn)尤為明顯:以電動(dòng)機(jī)代替燃油機(jī),由電機(jī)驅(qū)動(dòng)而無(wú)需自動(dòng)變速箱。相對(duì)于自動(dòng)變速箱,電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠,甚至被視為中國(guó)在新能源汽車(chē)行業(yè)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)工業(yè)“彎道超車(chē)”的希望領(lǐng)域之一。新能源電動(dòng)汽車(chē)主要是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電池系統(tǒng)和整車(chē)控制系統(tǒng)三部分構(gòu)成,其中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是直接將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的部分,決定了電動(dòng)汽車(chē)的性能指標(biāo)。因此,對(duì)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇就尤為重要。
電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機(jī)哪種好?直流電動(dòng)機(jī)
在電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的早期,很多電動(dòng)汽車(chē)都是采用直流電動(dòng)機(jī)方案。主要是看中了直流電機(jī)的產(chǎn)品成熟,控制方式容易,調(diào)速優(yōu)良的特點(diǎn)。但由于直流電動(dòng)機(jī)本身的短板非常突出,其自身復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)(電刷和機(jī)械換向器等),制約了它的瞬時(shí)過(guò)載能力和電機(jī)轉(zhuǎn)速的進(jìn)一步提高;而且在長(zhǎng)時(shí)間工作的情況下,電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生損耗,提高了維護(hù)成本。此外,電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電刷火花會(huì)使轉(zhuǎn)子發(fā)熱,浪費(fèi)能量,散熱困難,還會(huì)造成高頻電磁干擾,這些因素都會(huì)影響具體整車(chē)性能。
交流異步電動(dòng)機(jī)
交流異步電機(jī)是目前工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛的一類(lèi)電機(jī),其特點(diǎn)是定、轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊壓而成,兩端用鋁蓋封裝,定、轉(zhuǎn)子之間沒(méi)有相互接觸的機(jī)械部件,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)行可靠耐用,維修方便。交流異步電機(jī)與同功率的直流電動(dòng)機(jī)相比效率更高,質(zhì)量約輕了二分之一左右。如果采用矢量控制的控制方式,可以獲得與直流電機(jī)相媲美的可控性和更寬的調(diào)速范圍。由于有著效率高、比功率較大、適合于高速運(yùn)轉(zhuǎn)等優(yōu)勢(shì),交流異步機(jī)是目前大功率電動(dòng)汽車(chē)上應(yīng)用最廣的電機(jī)。
但在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下電機(jī)的轉(zhuǎn)子發(fā)熱嚴(yán)重,工作時(shí)要保證電機(jī)冷卻,同時(shí)異步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)、控制系統(tǒng)很復(fù)雜,電機(jī)本體的成本也偏高,另外運(yùn)行時(shí)還需要變頻器提供額外的無(wú)功功率來(lái)建立磁場(chǎng),故相與永磁電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)相比,異步電機(jī)的效率和功率密度偏低,不是能效最優(yōu)化的選擇。
異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用的較多的地區(qū)是美國(guó),這也被人為是和路況有關(guān)。在美國(guó),高速公路已經(jīng)具有一定的規(guī)模,除了大城市外,汽車(chē)一般以一定的高速持續(xù)行駛,所以能夠讓高速運(yùn)轉(zhuǎn)而且在高速時(shí)有較高效率的異步電動(dòng)機(jī)得到廣泛應(yīng)用。
永磁式電動(dòng)機(jī)根據(jù)定子繞組的電流波形的不同可分為兩種類(lèi)型,一種是無(wú)刷直流電機(jī),它具有矩形脈沖波電流;另一種是永磁同步電機(jī),它具有正弦波電流。這兩種電機(jī)在結(jié)構(gòu)和工作原理上大體相同,轉(zhuǎn)子都是永磁體,減少了勵(lì)磁所帶來(lái)的損耗,定子上安裝有繞組通過(guò)交流電來(lái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,所以冷卻相對(duì)容易。由于這類(lèi)電機(jī)不需要安裝電刷和機(jī)械換向結(jié)構(gòu),工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生換向火花,運(yùn)行安全可靠,維修方便,能量利用率較高。
永磁式電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)相比于交流異步電機(jī)的控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)更加簡(jiǎn)單。但是由于受到永磁材料本身的限制,在高溫、震動(dòng)和過(guò)流的條件下,轉(zhuǎn)子的永磁體會(huì)產(chǎn)生退磁現(xiàn)象,所以在相對(duì)復(fù)雜的工作條件下,永磁式電機(jī)容易發(fā)生損壞,故這一塊還有待繼續(xù)發(fā)展改善。
而且永磁材料價(jià)格較高,因此整個(gè)電機(jī)及其控制系統(tǒng)成本較高,目前只有稀土資源豐富的中國(guó)比較傾向于使用永磁電機(jī)的電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)方案。像日本、歐洲,要么是使用輕稀土的永磁材料做永磁電機(jī),要么是直接改用無(wú)需稀土材料,但對(duì)控制器設(shè)計(jì)要求更高的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)作為一種新型電機(jī),相比其他類(lèi)型的驅(qū)動(dòng)電機(jī)而言,開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單,定、轉(zhuǎn)子均為普通硅鋼片疊壓而成的雙凸極結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)子上沒(méi)有繞組,定子裝有簡(jiǎn)單的集中繞組,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固、可靠性高、質(zhì)量輕、成本低、效率高、溫升低、易于維修等諸多優(yōu)點(diǎn)。而且它具有直流調(diào)速系統(tǒng)的可控性好的優(yōu)良特性,同時(shí)適用于惡劣環(huán)境,非常適合作為電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)使用。
但開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)有轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大、需要位置檢測(cè)器、系統(tǒng)非線性特性,磁場(chǎng)為跳躍性旋轉(zhuǎn),控制系統(tǒng)復(fù)雜;對(duì)直流電源會(huì)產(chǎn)生很大的脈沖電流等缺點(diǎn)。另外開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)為雙凸極結(jié)構(gòu),不可避免地存在轉(zhuǎn)矩波動(dòng),噪聲是開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)最主要的缺點(diǎn)。
介紹完這四種電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機(jī),但近年來(lái)的研究表明,采用合理的設(shè)計(jì)、制造和控制技術(shù),開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的噪聲完全可以得到良好的抑制。像目前日本對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的研究比較深入,日本電產(chǎn)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)也廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)、家電等各類(lèi)行業(yè)中。目前中國(guó)國(guó)內(nèi)也漸漸有廠家關(guān)注這塊電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的未來(lái)發(fā)展方向。