作為電動(dòng)汽車核心部件之一的電機(jī),承擔(dān)著替代燃油機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛的重要功能,是車輛行駛過(guò)程中的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
與燃油車相比,電動(dòng)車的電控系統(tǒng)減少了車輛內(nèi)部機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng),整體結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單,同時(shí)也降低了機(jī)械部件因?yàn)槟Σ炼鴵p失的能耗,由于不再需要換擋變速,因此不再需要體積龐大運(yùn)行復(fù)雜的變速箱,節(jié)省了車輛的內(nèi)部空間和重量。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由電動(dòng)機(jī)、功率轉(zhuǎn)換器、控制器、傳感器以及電源等部件組成。
電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)的基本組成
新能源車/電動(dòng)車對(duì)電機(jī)性能的基本要求是多種維度的,包括重量、體積、電壓、功率和安全,都需要滿足不同新能源車輛的自身需求和產(chǎn)品定義。
(1) 重量輕,體積小
電機(jī)應(yīng)采用鋁合金外殼以降低整車質(zhì)量。整體結(jié)構(gòu)要盡可能地緊湊,各種控制裝置和冷卻系統(tǒng)等部件也要求盡可能的小,增加電機(jī)與車體的適配度,擴(kuò)大車體可利用的空間,提高乘坐的舒適度。
(2) 高電壓,高效率
在允許范圍內(nèi)盡可能采用高電壓,減小電機(jī)的尺寸和導(dǎo)線等裝備的尺寸,提高電機(jī)的效率,保證在較寬的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)都有很高的效率,以降低功率孫浩,提高一次充電后可續(xù)航的行駛里程。
(3) 瞬時(shí)功率大,過(guò)載能力強(qiáng)
電機(jī)應(yīng)具有自動(dòng)調(diào)速功能和瞬時(shí)動(dòng)態(tài)的響應(yīng)控制,要保證車輛具有4-5倍的過(guò)載能力,以滿足短時(shí)間內(nèi)加速行駛與最大爬坡的要求。
(4) 能量再生回收效率高
電機(jī)應(yīng)具備效率低損耗功能,在車輛滑行、減速和制動(dòng)時(shí)回收能量(可回收總能量的10-15%),使電動(dòng)車具有最大能量利用率。
(5) 安全性
動(dòng)力電池和電機(jī)工作電壓在300V以上,各電器系統(tǒng)、控制系統(tǒng)安全性能指標(biāo)必須符合國(guó)家有關(guān)車輛電氣控制安全性能的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定,以保證駕乘者的安全。
不同電機(jī),可以按不同劃分條件進(jìn)行歸類。
1. 按工作電源種類劃分:可分為直流電機(jī)和交流電機(jī)。
直流電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可劃分:無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)和有刷直流電動(dòng)機(jī)。
有刷直流電動(dòng)機(jī)可劃分:永磁直流電動(dòng)機(jī)和電磁直流電動(dòng)機(jī)。
電磁直流電動(dòng)機(jī)劃分:串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。
永磁直流電動(dòng)機(jī)劃分:稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)、鐵氧體永磁直流電動(dòng)機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電動(dòng)機(jī)。
交流電機(jī)還可劃分:?jiǎn)蜗嚯姍C(jī)和三相電機(jī)。
2. 按結(jié)構(gòu)和工作原理可劃分:可分為直流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)。
同步電機(jī)可劃分:永磁同步電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和磁滯同步電動(dòng)機(jī)。
異步電機(jī)可劃分:感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和交流換向器電動(dòng)機(jī)。
感應(yīng)電動(dòng)機(jī)可劃分:三相異步電動(dòng)機(jī)、單相異步電動(dòng)機(jī)和罩極異步電動(dòng)機(jī)等。
交流換向器電動(dòng)機(jī)可劃分:?jiǎn)蜗啻畡?lì)電動(dòng)機(jī)、交直流兩用電動(dòng)機(jī)和推斥電動(dòng)機(jī)。
3. 按起動(dòng)與運(yùn)行方式可劃分:電容起動(dòng)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)和分相式單相異步電動(dòng)機(jī)。
4. 按用途可劃分:驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)。
驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)可劃分:電動(dòng)工具(包括鉆孔、拋光、磨光、開(kāi)槽、切割、擴(kuò)孔等工具)用電動(dòng)機(jī)、家電(包括洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、吸塵器、照相機(jī)、電吹風(fēng)、電動(dòng)剃須刀等)用電動(dòng)機(jī)及其他通用小型機(jī)械設(shè)備(包括各種小型機(jī)床、小型機(jī)械、醫(yī)療器械、電子儀器等)用電動(dòng)機(jī)。
控制用電動(dòng)機(jī)又劃分:步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)等。
5. 按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可劃分:籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(舊標(biāo)準(zhǔn)稱為鼠籠型異步電動(dòng)機(jī))和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(舊標(biāo)準(zhǔn)稱為繞線型異步電動(dòng)機(jī))。
6. 按運(yùn)轉(zhuǎn)速度可劃分:高速電動(dòng)機(jī)、低速電動(dòng)機(jī)、恒速電動(dòng)機(jī)、調(diào)速電動(dòng)機(jī)。低速電動(dòng)機(jī)又分為齒輪減速電動(dòng)機(jī)、電磁減速電動(dòng)機(jī)、力矩電動(dòng)機(jī)和爪極同步電動(dòng)機(jī)等。
調(diào)速電動(dòng)機(jī)除可分為有級(jí)恒速電動(dòng)機(jī)、無(wú)級(jí)恒速電動(dòng)機(jī)、有級(jí)變速電動(dòng)機(jī)和無(wú)級(jí)變速電動(dòng)機(jī)外,還可分為電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)、直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)、PWM變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)。
異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是略低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速。
同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與負(fù)載大小無(wú)關(guān)而始終保持為同步轉(zhuǎn)速。
至于電動(dòng)汽車常用的電機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有如下4種:
(1) 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),電機(jī)一般采用PWM占空比控制方式。
(2) 交流永磁無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),電機(jī)一般采用矢量控制方式,永磁直流無(wú)刷電機(jī)一般采用方波控制方式。
(3) 交流感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),電機(jī)控制一般采用矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制的變頻調(diào)速控制方式。
(4) 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),電機(jī)一般采用模糊滑??刂品绞?。
其中Tesla使用的是交流感應(yīng)電機(jī),國(guó)內(nèi)大部分電動(dòng)汽車廠商則選用永磁同步電機(jī),兩者的主要差異可簡(jiǎn)單概括為轉(zhuǎn)子和定子是否同步,以及內(nèi)部是否含有永磁材料(釹鐵硼)。
審核編輯:郭婷
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原文標(biāo)題:淺析新能源車三大零件之驅(qū)動(dòng)電機(jī) 專題二
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