电动汽车电机概述
人们对环境和能源的日益关注促进了电动汽车的发展,加速了世界大国在电动汽车领域的竞争。目前,电动汽车的技术难点在于电池性能,这导致了电动汽车技术的两个要点:
首先,在电池技术不可逾越的瓶颈下,如何提高电能使用效率,改善电动汽车的行驶过程,延长电池寿命是电动汽车行业关注的焦点。因此,提高电动汽车性能的关键是选择符合电池特性的驱动电机,即所选电机应具有高效率、低使用电流、低启动电流、避免电池瞬间大电流放电和良好的能量反馈性能。
其次,电池受到限制。电动汽车主要用于城市交通,车辆大部分时间处于启动、加速和制动的工作状态。因此,电动机的起动性能(起动转矩/起动电流)、加速性能、低速效率、制动和滑行时的能量再生能力、过载能力、能量密度和可靠性是电动汽车特别重要的指标。
基于以上两点,理想的电动汽车电机必须符合电池的充放电特性和车辆的负载特性。
目前,电动汽车使用的电机有五种:串励有刷直流电机、有刷永磁直流电机、交流电机(异步电机)、永磁同步调频电机和无刷直流电机。
有刷直流系列电动机:优点是起动转矩大、过载能力强,缺点是需要更换碳刷、高速环火、不适合高速运行、效率低、体积大、保护能力差、能量反馈差。它主要用于电动三轮车。
有刷永磁直流电机:与有刷直流系列电机相比,具有效率更高、能量反馈更好、平均起动转矩和过载能力强的优点。但它需要更换碳刷,高速时有环火,不适合高速运行,效率适中,体积大,防护能力差,主要用于电动三轮车。
交流电机:优点是结构简单,电机本身可靠性高。缺点是起动转矩小,起动电流大。电动机通过增加起动电流产生大的转矩。然而,由于电池特性的限制,电池很难提供大电流,这影响了电机转矩的提高,电机效率低,控制复杂,能量反馈差。
开关磁阻电机:优点是低速时转矩大,缺点是振动大、噪音大、效率低、能量反馈差,低速时应用少。
永磁同步电机:优点是效率高,能量反馈好,但缺点是低速时转矩无法提高,不同步,很少使用。
无刷直流电机:优点:
① 该电机具有良好的外部特性,符合电动汽车的负载特性。特别是,该电机具有宝贵的低速和大转矩特性,可以提供大的起动转矩,满足车辆的加速要求。
② 速度范围广,电机在任何速度下都能以高转矩、高效率稳定运行,这是无刷直流电机的独特特性,进一步提高了整车的效率。
③ 电机效率高,特别是在轻负载下,这对宝贵的电池能量非常重要。
(4) 过载能力强。与Y系列电机相比,这种电机可以将过载能力提高2倍以上,满足车辆颠簸的需要。
⑤ 再生制动有很好的效果。由于电机转子具有较高的永磁场,当汽车下坡或制动时,电机可以完全进入发电机状态,为电池充电,同时起到电制动的作用,减轻了机械制动的负担。
⑥ 该电机体积小、重量轻、比功率大,可以有效减轻重量,节省空间。
⑦ 电机无机械换向器,采用全封闭结构,防止……
防止灰尘进入电机,具有高可靠性。
⑧ 电动机控制系统比异步电动机简单。缺点是电机本身比交流电机更复杂,控制器比有刷直流电机更复杂。
各类电机技术指标汇总
电气功能
直流串联电动机
直流并联电动机
永磁直流电动机
交流异步电动机
磁阻开关电机
永磁同步电动机
无刷直流电动机
起动能力
五
四
四
二
四
三
五
低速性能
五
四
四
三
四
三
五
低速时的效率
三
三
四
三
四
五
五
平均效率
三
三
四
四
三
五
五
能量密度
二
二
三
四
四
四
五
过载能力
四
四
四
四
四
四
五
再生能力
三
五
四
三
二
五
五
可靠性
二
二
二
五
五
四
四
制造成本
四
四
四
五
五
四
四
控制器成本
五
五
五
四
四
四
四
组合方案
36
36
38
37
四十
41
47
电动汽车电机概述
人们对环境和能源的日益关注促进了电动汽车的发展,加速了世界大国在电动汽车领域的竞争。目前,电动汽车的技术难点在于电池性能,这导致了电动汽车技术的两个要点:
首先,在电池技术不可逾越的瓶颈下,如何提高电能使用效率,改善电动汽车的行驶过程,延长电池寿命是电动汽车行业关注的焦点。因此,提高电动汽车性能的关键是选择符合电池特性的驱动电机,即所选电机应具有高效率、低使用电流、低启动电流、避免电池瞬间大电流放电和良好的能量反馈性能。
其次,电池受到限制。电动汽车主要用于城市交通,车辆大部分时间处于启动、加速和制动的工作状态。因此,电动机的起动性能(起动转矩/起动电流)、加速性能、低速效率、制动和滑行时的能量再生能力、过载能力、能量密度和可靠性是电动汽车特别重要的指标。
基于以上两点,理想的电动汽车电机必须符合电池的充放电特性和车辆的负载特性。
目前,电动汽车使用的电机有五种:串励有刷直流电机、有刷永磁直流电机、交流电机(异步电机)、永磁同步调频电机和无刷直流电机。
有刷直流系列电动机:优点是起动转矩大、过载能力强,缺点是需要更换碳刷、高速环火、不适合高速运行、效率低、体积大、保护能力差、能量反馈差。它主要用于电动三轮车。
有刷永磁直流电机:与有刷直流系列电机相比,具有效率更高、能量反馈更好、平均起动转矩和过载能力强的优点。但它需要更换碳刷,高速时有环火,不适合高速运行,效率适中,体积大,防护能力差,主要用于电动三轮车。
交流电机:优点是结构简单,电机本身可靠性高。缺点是起动转矩小,起动电流大。电动机通过增加起动电流产生大的转矩。然而,由于电池特性的限制,电池很难提供大电流,这影响了电机转矩的提高,电机效率低,控制复杂,能量反馈差。
开关磁阻电机:优点是低速时转矩大,缺点是vi大……
噪声大、效率低、能量反馈差、低速应用少。
永磁同步电机:优点是效率高,能量反馈好,但缺点是低速时转矩无法提高,不同步,很少使用。
无刷直流电机:优点:
① 该电机具有良好的外部特性,符合电动汽车的负载特性。特别是,该电机具有宝贵的低速和大转矩特性,可以提供大的起动转矩,满足车辆的加速要求。
② 速度范围广,电机在任何速度下都能以高转矩、高效率稳定运行,这是无刷直流电机的独特特性,进一步提高了整车的效率。
③ 电机效率高,特别是在轻负载下,这对宝贵的电池能量非常重要。
(4) 过载能力强。与Y系列电机相比,这种电机可以将过载能力提高2倍以上,满足车辆颠簸的需要。
⑤ 再生制动有很好的效果。由于电机转子具有较高的永磁场,当汽车下坡或制动时,电机可以完全进入发电机状态,为电池充电,同时起到电制动的作用,减轻了机械制动的负担。
⑥ 该电机体积小、重量轻、比功率大,可以有效减轻重量,节省空间。
⑦ 电机无机械换向器,采用全封闭结构,防止灰尘进入电机,可靠性高。
⑧ 电动机控制系统比异步电动机简单。缺点是电机本身比交流电机更复杂,控制器比有刷直流电机更复杂。
各类电机技术指标汇总
电气功能
直流串联电动机
直流并联电动机
永磁直流电动机
交流异步电动机
磁阻开关电机
永磁同步电动机
无刷直流电动机
起动能力
五
四
四
二
四
三
五
低速性能
五
四
四
三
四
三
五
低速时的效率
三
三
四
三
四
五
五
平均效率
三
三
四
四
三
五
五
能量密度
二
二
三
四
四
四
五
过载能力
四
四
四
四
四
四
五
再生能力
三
五
四
三
二
五
五
可靠性
二
二
二
五
五
四
四
制造成本
四
四
四
五
五
四
四
控制器成本
五
五
五
四
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四
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36
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