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电动汽车电机

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  • 发布时间:2014/2/4 10:06:16
  • 作者:AnyWay中国

电动汽车电机概述

  电动汽车利用电动机将电能转化为机械能来实现驱动,电动汽车电机是电动汽车驱动系统的主要部件之一。电动汽车电机的种类多、用途广、功率覆盖面大。车辆行驶的路面工况较复杂,电动汽车电动机的特性必须要适应各种复杂工况的要求。

  不同类型的的电动汽车电机,其控制理论不同,电动汽车控制器也不相同。

纯电动汽车驱动系统简图
图1 纯电动汽车驱动系统简图

电动汽车电机性能要求

  1、电动汽车电机应该具备较大的起动转矩、良好的启动性能和良好的加速性能来满足电动汽车的频繁启/停、加/减速和爬坡等要求;

  2、电动汽车电机应该具备较宽的恒功率范围,以满足电动汽车高速行驶的需要;
  3、电动汽车电机应该具备较大范围的调速能力,在低速时具有较大的转矩,在高速时具有高功率,能够根据驾驶需要,随时调整电动汽车的行驶速度和相应的驱动力;
  4、电动汽车电机应该具备良好的效率特性,在较宽的转速/转矩范围内,获得最优的效率,提高一次充电后的持续行驶里程,一般要求在典型的驾驶循环区,获得85%~93%的效率;
  5、电动汽车电机的外形尺寸要求尽可能小,质量尽可能轻;
  6、电动汽车电机应该具备良好的可靠性好,耐温和耐潮性能强,能够在较恶劣的环境下长期工作,运行时噪音低,维修方便;
  7、结合控制器是否能有效的回收制动产生的能量。

电动汽车电机分类

01直流电动机

  电动汽车直流电动机主要包括永磁直流电动机和电励磁直流电动机,电励磁直流电动机根据励磁方式不同,可分为它励直流电机、串励直流电机、并励直流电机和复励直流电机。
  优点:
  直流电动机具有优良的电磁转矩控制特性,控制装置简单、价廉。
  缺点:
  直流电动机效率较低、可靠性低(有换向器和电刷)、比功率较小。
  控制系统:
  直流电动机控制器一般称为斩波器,相当于在直流电源与直流电机之间的一个周期性通断电子开关。

02异步电动机

  优点:
  异步电动机具有效率高、结构简单、坚实可靠、免维护、体积小、重量轻、易于冷却(可直接向定子和转子喷油)、寿命长、能有效的实现再生制动等 。
  控制方法:
  采用变频调速技术,可以方便的实现异步电机的无极调速,常用控制方法有:变压变频调节(VVVF);矢量控制调节(VC);直接转矩控制(DSC)等。

03永磁同步电动机

  电动汽车用永磁同步电动机包括基于方波驱动的无刷直流电动机(BLDCM)和基于正弦波驱动的永磁同步电机(PMSM),两者机械部分本质上都是交流电机,由于控制器的输入为直流,将直流输入交流输出的控制器和交流电动机的结合体称为直流电动机,控制器执行有刷直流电机换向器和电刷的作用。
  优点:
  永磁同步电机效率高,比功率大。
  缺点:
  控制系统复杂,成本高,功率范围较小等。
电动汽车用直流无刷电动机
图2 电动汽车用无刷直流电动机

04开关磁阻电动机

  优点:
  启动转矩大、起动电流小
  电机结构简单,适应于高速运转,成本低
  电机功率电路简单
  可靠性好
  良好的适应性
  缺点:
  控制系统复杂,输出转矩波动较大,振动大、噪声大等。

电动汽车电机性能对比

表1、电动汽车用直流电机、异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机的性能对比

项目 直流电机 感应电机 永磁电机 开关磁阻机
比功率 较高
峰值效率(%) 85~89 94~95 95~97 90
负荷效率(%)  80~87  90~92  85~97  78~86 
功率因数(%)  82~85  90~93  60~65 
恒功率区  1:5  1:2.25  1:3 
转速范围(r/min)  4000~6000  12000~15000  4000~10000  可>15000 
可靠性  一般  好  优良  好 
结构的坚固性  差  好  一般  优良 
电机外廓  大  中  小  小 
电机质量  大  中  小 
电机成本 ($/kW) 10 8~12 10~15 6~10
控制操作性能  最好  好  好  好 
控制器成本  低  高  高  一般 


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