電動汽車用電機概述
人們對環境和能源的日益關注,推動了電動汽車的發展,加速了世界強國在電動汽車領域的競爭。目前電動車輛的技術難點在于電池性能,造成電動車輛技術主要集中的兩點:
一是 在電池技術難以逾越的瓶頸下,如何提高電能使用效率、提高電動汽車續駛歷程,提高電池壽命是電動汽車行業關注的焦點,因此選用符合電池特性的驅動電機是提高電動車輛性能的關鍵,即所選電機要效率高、使用電流小、啟動電流小,避免電池瞬間大電流放電,電機能量回饋性能好。
二是 電池的制約,電動車輛主要用于城市交通,車輛大部分時間處于啟動、加速、制動的工作狀態,因此電機的起動性能(起動轉矩 / 起動電流)、加速性能、低速時的效率、制動及滑行時的能量再生能力、電機的過載能力、電機的能量密度、電機可靠性對電動車輛尤為重要,是衡量電動車輛電機的重要指標。
基于以上兩點,理想的電動車輛電機必須既要符合 電池充放電特性 ,又要符合 車輛的負載特性 。
目前電動車輛使用的電機有 5 種: 串勵有刷直流電機 、 有刷永磁直流電機 、 交流電機 (異步電機)、 永磁同步調頻電機 和 無刷直流電機 。
有刷直流串勵電機: 優點是啟動轉矩大、過載能力強,缺點是需要換碳刷、高速有環火、不適宜高速運行、效率低、體積大、防護能力差、能量回饋差,主要用在電動三輪車上。
有刷永磁直流電機: 優點是比有刷直流串勵電機效率高,能量回饋好,啟動轉矩和過載能力一般,缺點是需要換碳刷、高速有環火、不適宜高速運行、效率適中、體積大、防護能力差,主要用在電動三輪車上。
交流電機 :優點是結構簡單、電機本身可靠性高,缺點是起動轉矩小、起動電流大、電機要靠增大啟動電流來產生大轉矩,但因電池特性所限,電池難以提供大的電流,影響了電機轉矩的提升,電機效率低、控制復雜,能量回饋差。
開關磁阻電機: 優點是在低速時具有較大的轉矩,缺點是低速振動大、噪聲大、效率偏低,能量回饋差,應用很少。
永磁同步電機: 優點是具有較高的效率,能量回饋好,缺點是低速時轉矩無法提升,有失步問題,應用很少。
無刷直流電機: 優點是:
① 電機外特性好,非常符合電動車輛的負載特性,尤其是電機具有可貴的低速大轉矩特性,能夠提供大的起動轉矩,滿足車輛的加速要求。
② 速度范圍寬,電機可以在任何轉速下穩定大轉矩高效率運行,這是無刷直流電機的獨有特性,這進一步提高整車效率。
③ 電機效率高,尤其是在輕載車況下,電機仍能保持較高的效率,這對珍貴的電池能量是很重要的。
④ 過載能力強,這種電機比 Y 系列電動機可提高過載能力 2 倍以上,滿足車輛的突起堵轉需要。
⑤ 再生制動效果好,因電機轉子具有很高的永久磁場,在汽車下坡或制動時電機可完全進入發電機狀態,給電池充電,同時起到電制動作用,減輕機械剎車負擔。
⑥ 電機體積小、重量輕、比功率大、可有效地減輕重量、節省空間。
⑦ 電機無機械換向器,采用全封閉式結構,防止塵土進入電機內部,可靠性高。
⑧ 電機控制系統比異步電機簡單。缺點是電機本身比交流電機復雜,控制器比有刷直流電機復雜。
各種電機技術指標匯總
電性機能
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直流串激電機
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直流并激電機
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永磁直流電機
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交流異步電機
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磁阻開關電機
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永磁同步電機
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無刷直流電機
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起動性能
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5
|
4
|
4
|
2
|
4
|
3
|
5
|
低速性能
|
5
|
4
|
4
|
3
|
4
|
3
|
5
|
低速時效率
|
3
|
3
|
4
|
3
|
4
|
5
|
5
|
平均效率
|
3
|
3
|
4
|
4
|
3
|
5
|
5
|
能量密度
|
2
|
2
|
3
|
4
|
4
|
4
|
5
|
過載能力
|
4
|
4
|
4
|
4
|
4
|
4
|
5
|
再生能力
|
3
|
5
|
4
|
3
|
2
|
5
|
5
|
可靠性
|
2
|
2
|
2
|
5
|
5
|
4
|
4
|
制造成本
|
4
|
4
|
4
|
5
|
5
|
4
|
4
|
控制器成本
|
5
|
5
|
5
|
4
|
4
|
4
|
4
|
合 計
|
36
|
36
|
38
|
37
|
40
|
41
|
47
|
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