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電動(dòng)汽車電機(jī)

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  • 發(fā)布時(shí)間：2014/2/4 10:06:16
  • 作者：AnyWay中國(guó)

一電動(dòng)汽車電機(jī)概述

　　電動(dòng)汽車?yán)秒妱?dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)汽車電機(jī)是電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要部件之一。電動(dòng)汽車電機(jī)的種類多、用途廣、功率覆蓋面大。車輛行駛的路面工況較復(fù)雜，電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)的特性必須要適應(yīng)各種復(fù)雜工況的要求。

　　不同類型的的電動(dòng)汽車電機(jī)，其控制理論不同，電動(dòng)汽車控制器也不相同。

純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖
圖1 純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

二電動(dòng)汽車電機(jī)性能要求

　　1、電動(dòng)汽車電機(jī)應(yīng)該具備較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、良好的啟動(dòng)性能和良好的加速性能來(lái)滿足電動(dòng)汽車的頻繁啟/停、加/減速和爬坡等要求；

　　2、電動(dòng)汽車電機(jī)應(yīng)該具備較寬的恒功率范圍，以滿足電動(dòng)汽車高速行駛的需要；
　　3、電動(dòng)汽車電機(jī)應(yīng)該具備較大范圍的調(diào)速能力，在低速時(shí)具有較大的轉(zhuǎn)矩，在高速時(shí)具有高功率，能夠根據(jù)駕駛需要，隨時(shí)調(diào)整電動(dòng)汽車的行駛速度和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力；
　　4、電動(dòng)汽車電機(jī)應(yīng)該具備良好的效率特性,在較寬的轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi),獲得最優(yōu)的效率,提高一次充電后的持續(xù)行駛里程,一般要求在典型的駕駛循環(huán)區(qū),獲得85%～93%的效率；
　　5、電動(dòng)汽車電機(jī)的外形尺寸要求盡可能小，質(zhì)量盡可能輕；
　　6、電動(dòng)汽車電機(jī)應(yīng)該具備良好的可靠性好，耐溫和耐潮性能強(qiáng)，能夠在較惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期工作，運(yùn)行時(shí)噪音低，維修方便；
　　7、結(jié)合控制器是否能有效的回收制動(dòng)產(chǎn)生的能量。

三電動(dòng)汽車電機(jī)分類

01直流電動(dòng)機(jī)

　　電動(dòng)汽車直流電動(dòng)機(jī)主要包括永磁直流電動(dòng)機(jī)和電勵(lì)磁直流電動(dòng)機(jī)，電勵(lì)磁直流電動(dòng)機(jī)根據(jù)勵(lì)磁方式不同，可分為它勵(lì)直流電機(jī)、串勵(lì)直流電機(jī)、并勵(lì)直流電機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電機(jī)。
　　優(yōu)點(diǎn)：
　　直流電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的電磁轉(zhuǎn)矩控制特性，控制裝置簡(jiǎn)單、價(jià)廉。
　　缺點(diǎn)：
　　直流電動(dòng)機(jī)效率較低、可靠性低(有換向器和電刷)、比功率較小。
　　控制系統(tǒng)：
　　直流電動(dòng)機(jī)控制器一般稱為斬波器，相當(dāng)于在直流電源與直流電機(jī)之間的一個(gè)周期性通斷電子開(kāi)關(guān)。

02異步電動(dòng)機(jī)

　　優(yōu)點(diǎn)：
　　異步電動(dòng)機(jī)具有效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)實(shí)可靠、免維護(hù)、體積小、重量輕、易于冷卻(可直接向定子和轉(zhuǎn)子噴油)、壽命長(zhǎng)、能有效的實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)等 。
　　控制方法：
　　采用變頻調(diào)速技術(shù)，可以方便的實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)的無(wú)極調(diào)速，常用控制方法有：變壓變頻調(diào)節(jié)(VVVF)；矢量控制調(diào)節(jié)(VC)；直接轉(zhuǎn)矩控制(DSC)等。

03永磁同步電動(dòng)機(jī)

　　電動(dòng)汽車用永磁同步電動(dòng)機(jī)包括基于方波驅(qū)動(dòng)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)（BLDCM）和基于正弦波驅(qū)動(dòng)的永磁同步電機(jī)（PMSM），兩者機(jī)械部分本質(zhì)上都是交流電機(jī)，由于控制器的輸入為直流，將直流輸入交流輸出的控制器和交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)合體稱為直流電動(dòng)機(jī)，控制器執(zhí)行有刷直流電機(jī)換向器和電刷的作用。
　　優(yōu)點(diǎn)：
　　永磁同步電機(jī)效率高，比功率大。
　　缺點(diǎn)：
　　控制系統(tǒng)復(fù)雜，成本高，功率范圍較小等。
電動(dòng)汽車用直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)
圖2 電動(dòng)汽車用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)

04開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)

　　優(yōu)點(diǎn)：
　　啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、起動(dòng)電流小
　　電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)，成本低
　　電機(jī)功率電路簡(jiǎn)單
　　可靠性好
　　良好的適應(yīng)性
　　缺點(diǎn)：
　　控制系統(tǒng)復(fù)雜，輸出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)較大，振動(dòng)大、噪聲大等。

二電動(dòng)汽車電機(jī)性能對(duì)比

表1、電動(dòng)汽車用直流電機(jī)、異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的性能對(duì)比

項(xiàng)目 直流電機(jī) 感應(yīng)電機(jī) 永磁電機(jī) 開(kāi)關(guān)磁阻機(jī)
比功率 低 中 高 較高
峰值效率(%) 85~89 94~95 95~97 90
負(fù)荷效率(%)  80~87  90~92  85~97  78~86 
功率因數(shù)(%)  -  82~85  90~93  60~65 
恒功率區(qū)  -  1:5  1:2.25  1:3 
轉(zhuǎn)速范圍(r/min)  4000~6000  12000~15000  4000~10000  可>15000 
可靠性  一般  好  優(yōu)良  好 
結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性  差  好  一般  優(yōu)良 
電機(jī)外廓  大  中  小  小 
電機(jī)質(zhì)量  大  中  小 小 
電機(jī)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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