新能源汽车驱动电机-新能源汽车驱动电机是直流还是交流

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  1. 新能源汽车驱动电机的作用

太平洋汽车网驱动电机有很强的过载能力、大的启动转矩、转矩响应要快。电动车起动和爬坡时速度较低,但要求力矩较大;正常运行时需要的力矩较小,而速度很高。低速时为恒转矩特性,高速时为恒功率特性,且电动机的运行速度范围应该较宽。另外,电机还应具备坚固、可靠,有一定的防尘防水能力,且成本不能过高。

基于电动汽车的特点,对所***用的电机也有较高的要求。为了提升最高时速,电机应有较高的瞬时功率和功率密度(W/kg);为了增加1次充电行驶距离,电机应有较高的效率;而且电动汽车是变速工作的,所以电机应有较高的高低速综合效率;此外有很强的过载能力、大的启动转矩、转矩响应要快。电动车起动和爬坡时速度较低,但要求力矩较大;正常运行时需要的力矩较小,而速度很高。低速时为恒转矩特性,高速时为恒功率特性,且电动机的运行速度范围应该较宽。另外,电机还应具备坚固、可靠,有一定的防尘防水能力,且成本不能过高。

目前,从现已成熟的电机技术来看,开关磁阻电机在各个技术特性方面似乎更符合电动车的使用需要,但尚未得到普及。永磁同步电机应用较广泛,如起亚K5混动(参数|)、荣威E50(参数|)、腾势、北汽EU260等。特斯拉ModelX(参数|)、ModelS(参数|)均***用异步电机。此外,如果按电流类型划分还可分为直流电机和交流电机两种。通过下面的表格,可以先大致了解一下4种较为典型的电动机的特性。

在电动汽车发展的早期,大部分电动汽车都***用直流电机作为驱动电机。这类电机技术较为成熟,具备控制方式容易,调速优良的特点,曾经在调速电动机领域内有着最为广泛的应用。但是由于直流电动机机械结构复杂,导致它的瞬时过载能力和电机转速的进一步提高受到限制,而且在长时间工作的情况下,电机的机械结构会产生损耗,增加维护成本。此外,电动机运转时电刷冒出的火花使转子发热,会造成高频电磁干扰,影响整车其他电器性能。由于直流电动机有着以上缺点,目前的电动汽车已经基本将直流电机淘汰。

在新能源汽车领域,永磁同步电机被广泛使用。所谓永磁,是指在制造电机转子时加入永磁体,使电机的性能得到进一步的提升。而所谓同步,则指的是转子的转速与定子绕组的电流频率始终保持一致。因此,通过控制电机的定子绕组输入电流频率,电动汽车的车速将最终被控制。与其他类型的电机相比较,永磁同步电机的最大优点就是具有较高的功率密度与转矩密度,说白了,就是相比于其他种类的电机,在相同质量与体积下,永磁同步电机能够为新能源汽车提供最大的动力输出与加速度。

(图/文/摄:太平洋汽车网问答叫兽)

新能源汽车驱动电机的作用

太平洋汽车网新能源汽车有交流驱动电机,从行业配套来看,新能源乘用车主要使用的是永磁同步电机和交流异步电机。其中,永磁同步电机得益于节能、效率、轻量化等优势,使用最多,但由于转子结构较为复杂,且需要使用昂贵的稀土永磁材料,如钕铁硼等,因此出于成本、可靠性等因素考虑,部分车系***用交流异步电机。

车用电机在全球***条件下具有明显的比较优势,发展潜力较大。从新能源汽车的产业链来看,受益端将主要集中在核心零部件领域。国内车用驱动电机行业现状:电机业中的小行业、但制造门槛高,电机驱动系统还存在较多差距与不足,但国内政策扶持将加快产业步伐。

关键词:驱动电机永磁同步电机新能源汽车车用电机在全球***条件下具有明显的比较优势,发展潜力较大。从新能源汽车的产业链来看,受益端将主要集中在核心零部件领域。国内车用驱动电机行业现状:电机业中的小行业、但制造门槛高,电机驱动系统还存在较多差距与不足,但国内政策扶持将加快产业步伐。

作为新能源汽车的核心部件(电池、电机、电控)之一,图1,驱动电机及其控制系统未来发展前景可观。

驱动电机系统简介新能源汽车具有环保、节约、简单三大优势。在纯电动汽车上体现尤为明显:以电动机代替燃油机,由电机驱动而无需自动变速箱。相对于自动变速箱,电机结构简单、技术成熟、运行可靠。

传统的内燃机能高效产生转矩时的转速限制在一个窄的范围内,这就是为何传统内燃机汽车需要庞大而复杂的变速机构的原因;而电动机可以在相当宽广的速度范围内高效产生转矩,在纯电动车行驶过程中不需要换挡变速装置,操纵方便容易,噪音低。

与混合动力汽车相比,纯电动车使用单一电能源,电控系统大大减少了汽车内部机械传动系统,结构更简化,也降低了机械部件摩擦导致的能量损耗及噪音,节省了汽车内部空间、重量。电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行使中的主要执行结构,驱动电机及其控制系统是新能源汽车的核心部件(电池、电机、电控)之一,其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标,它是电动汽车的重要部件。

电动汽车中的燃料电池汽车FCV、混合动力汽车HEV和纯电动汽车EV三大类都要用电动机来驱动车轮行驶,选择合适的电动机是提高各类电动汽车性价比的重要因素,因此研发或完善能同时满足车辆行驶过程中的各项性能要求,并具有坚固耐用、造价低、效能高等特点的电动机驱动方式显得极其重要。

(图/文/摄:太平洋汽车网问答叫兽)

太平洋汽车网驱动电机既可以将电能转换为机械能驱动汽车行驶,也可以作为发电机将机械能转换为电能,并存储在动力电池内。电机控制器将动力电池的高压直流电变换为驱动电机的高压三相交流电,使驱动电机产生力矩,并通过传动装置将驱动电机的旋转运动传递给车轮,驱动汽车行驶。

驱动电机已经自主开发出满足各类新能源汽车的产品,部分主要性能指标已达到国际先进水平,但是在峰值转速、功率密度及效率方面与国外仍存在一定的差距。峰值转速是电机的重要指标,也是目前国内电机较之国外差距最明显的指标。国内绝大部分永磁同步电机的峰值转速在10000rpm以下,而国外基本在10000rpm以上。国内电机在功率方面基本能够达到国际水平,但是在同功率条件下存在重量劣势,因此功率密度存在较大差距。国内的永磁同步电机功率密度多在(1~2)kw/kg区间内,与2020年3.5kw/kg的目标值存在较大差距。在电机效率方面,国内电机的最高效率均达到94%~96%,已达到西门子、博世等企业的水平,但是在高效区方面,如系统效率大于80%的区域占比方面尚存在一定差距。电机的高效区占比集中在70%~75%,而国外电机基本达到80%。另外,电机的冷却方式已经从自然冷却逐步发展为水冷,国内电机***用水冷为主,国外先进的电机已经发展到油冷电机。

《节能与新能源汽车技术路线图》分析,驱动电机主要发展趋势有以下几个方面:集成化--与整车的电子控制器的集成和机电耦合的集成;高效化--提高功率密度并降低成本;智能化--与整车传感器、控制器配合不断提升驱动系统的性能。

1.2驱动电机的主要分类驱动电机历史悠久,在1885年被美国的尼古拉·特斯拉申请了感应电动机专利,之后不断衍生出各式各样的电动机,被各行各业所广泛使用。下面,按照驱动电机的电源对其进行分类:图1从图1可见,电机的种类繁多,每个电机都有特点。结合市场,简单比较主流驱动电机的性能,如下表:表1上表的经验性统计,结合新能源汽车复杂的工况:频繁停车启动、加速减速、负载爬坡、持续高速、低速蠕动等分析,交流异步电机和永磁同步电机在尺寸、质量、功率密度、效率等优势明显,因此逐渐成为新能源汽车的主流选择。

2新能源汽车对驱动电机的性能要求以内燃机和驱动电机为动力的汽车早在19世纪就开始了较量,经过不断的发展优化、竞争,电动车因充电慢,续航短等劣势成为小众车型,而内燃机最终以其稳定、可靠、加油方便等优势称霸全球。

(图/文/摄:太平洋汽车网问答叫兽)

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