電動汽車電機的地位
電控系統(tǒng)是電動車的大腦,指揮著電動汽車的電子器件的運行,而車載能源系統(tǒng)是電控系統(tǒng)中的核心技術,它是銜接電池以及電池組和整車系統(tǒng)的一個紐帶,其中包括電池管理技術,車載充電技術以及DCDC技術和能源系統(tǒng)總線技術等。因此車載能源系統(tǒng)技術日益成為產業(yè)應用技術研究的重要方向,并且,也日益成為產業(yè)發(fā)展的重要標志。目前,該技術已經成為制約電動汽車產業(yè)鏈銜接和發(fā)展的重要瓶頸。
電動汽車電機的產業(yè)化轉型
電動汽車出現(xiàn)由研發(fā)向產業(yè)化轉型的跡象,骨干汽車企業(yè)和動力蓄電池、驅動電機、控制器等核心部件生產企業(yè)在幾年的推廣、示范工作中發(fā)展壯大,推出了一系列滿足性能要求的產品。但是作為共性關鍵技術的驅動電機、電池等關鍵零部件技術,其可靠性、成本、耐久性等主要指標尚不能滿足電動汽車發(fā)展的需求,成為電動汽車發(fā)展的主要制約因素。
電動汽車電機研發(fā)困難
從電動汽車的產業(yè)鏈來看,受益端主要可能集中在核心零部件,上游資源端中對資源控制力強的公司也會較為受益。
研發(fā)困難的主要原因如下:
第一:電池是當前電動汽車技術和成本上的最大瓶頸。
第二:由于礦物資源的稀缺性,鋰、鎳等上游資源類企業(yè)也將有較大獲利。
第三:整車廠商目前比較雜亂、沒有確定的壟斷領先優(yōu)勢,應首先關注擁有核心技術或者擁有技術上成熟、可商業(yè)化車型的廠商。
電動汽車電機對驅動系統(tǒng)要求
高電壓、小質量、較大的起動轉矩和較大的調速范圍、良好的起動性能和加速性能、高效率,低損耗、高可靠性。在選擇電動汽車電機驅動系統(tǒng)時,需要考慮的幾個關鍵問題:成本、可靠性、效率、維護、耐用性、重量和尺寸、噪聲等。在純電動汽車選擇電機時包括有電機類型、功率、扭矩、轉速的選擇。
電動汽車電機分類
現(xiàn)在電動汽車上應用的電機主要有直流電機、交流感應電機、永磁電機和開關磁阻電機。
1、電動汽車直流電機
優(yōu)點:是起動加速轉巨大,電磁轉矩控制特性良好,調速方便,控制裝置簡單,成本較低。
缺點:有機械換向器,當在高速大負荷下運行時,換向器表面有火花出現(xiàn),因此不宜太高的電機轉速。比較與其他驅動系統(tǒng)而言處于劣勢,已經逐漸被淘汰。
2、電動汽車交流感應電機
交流感應電機定子用于產生磁場,由定子鐵芯、定子繞組、鐵芯外側的外殼、支撐轉子軸的軸承組成。交流電機有價格低、以維護、體積小的優(yōu)點,但是交流電機的控制比較復雜。已經成為交流驅動電動汽車的首選。
3、電動汽車交流感應電機
永磁電機,采用永磁體來產生氣隙磁通量,永磁體代替了直流電機中的磁場線圈和感應電機中定子的勵磁體。永磁同步電機具有高效率、高力矩慣量比、高能量密度,尤其是其低速大扭矩的優(yōu)點能滿足車輛在復雜多變的道路下行駛,是個高性能而且低碳環(huán)保電機隨著稀土永磁材料的出現(xiàn)有望與交流感應電機爭奪市場。特別是在中小功率范圍內等到了廣泛的應用。
4、電動汽車開關磁阻電機
開關磁阻電機定、轉子都是普通硅鋼片疊壓成的雙凸極結構。
優(yōu)點:簡單可靠、可調速范圍寬、效率高、控制靈活、成本低。
缺點:轉矩波動大、噪聲大、需要位置檢測器、有非線性特性等。應用受到限制。
電動汽車的動力性能的好壞與電動汽車功率的大小有著直接的關系,功率越大,電動汽車的加速性能和最大爬坡能力就越好,質量也會更好,同時電機的體積也會增加;但是電機不可長期在高效率下工作,會使電動汽車的能力利用率降低,汽車的行駛里程也會降低。
一般而言,選擇電機的額定功率應該滿足我們汽車的最高車速的要求,電機的峰值功率要滿足汽車最大爬坡度和加速性能的要求。按以下公式可算出我們電機所需要的功率。
車輛的驅動力全部來自車載電機,在不同的工況下汽車需要的驅動力也不相同,電機只能輸出扭矩,車輛在各工況下所需力都是由電機輸出扭矩經過傳動系過后,在驅動輪上以扭矩的形式推動車輛前進。由汽車所需驅動力可以計算出驅動電機所需要的扭矩。
電機的轉速的選擇與賽車的車速有直接的關系。其最高轉速應滿足汽車的最高車速要求。