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新能源汽车?

发布时间:2019-10-23 14:14 来源:未知 编辑:admin

  北京万通汽车学校隶属于新华教育集团,办学31年老品牌院校。学校针对企业定向培养高端技能型人才,入校即签订就业协议,毕业包分配工作,后期创业提供帮扶。新能源汽车动力系统是由驱动电机、动力电池、转向电机、车载充电器、PEU总成组成的。

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  永磁同步电动机其具有转速范围广、功率密度高、工艺简单、体积小且运行可靠耐用的特点,成为主流实至名归。

  在电动汽车发展早期,直流电机被作为驱动电机广泛应用,但是由于其结构复杂,导致它的瞬时过载能力和电机转速的提高受到限制,长时间工作会产生损耗,增加维护成本。此外,电动机运转时电刷冒出的火花使转子发热,会造成高频电磁干扰,影响整车其他电器性能。因此,目前电动汽车行业已经基本将直流电动机淘汰。

  异步电机虽然成本低、维修方便,但效率低、调速性差。只是少量车型选用,但也不乏主流车型,从目前来看,该类电机不会成为趋势。

  永磁同步电动机的结构与直流电动机相似,这样便可具备无刷直流电动机结构简单、运行可靠、功率密度大、调速性能好等特点。与此同时,由于永磁同步电动机采用的驱动方式不同于直流电动机,所以,在噪音以及控制环节上,永磁同步电动机更胜一筹。

  最早应用于电动汽车的是直流电机,这种电机的特点是控制性能好、成本低。随着电子技术、机械制造技术和自动控制技术的发展,异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机表现出比直流电机更加优越的性能,这些类型的电机正在逐步取代直流电机。

  特性:在电动汽车发展早期,直流电机被作为驱动电机广泛应用,但是由于其结构复杂,导致它的瞬时过载能力和电机转速的提高受到限制,长时间工作会产生损耗,增加维护成本。

  此外,电动机运转时电刷冒出的火花使转子发热,会造成高频电磁干扰,影响整车其他电器性能。因此,目前电动汽车行业已经基本将直流电动机淘汰。

  永磁式电动机根据定子绕组的电流波形的不同可分为两种类型,一种是无刷直流电机,它具有矩形脉冲波电流;另一种是永磁同步电机,它具有正弦波电流。

  这两种电机在结构和工作原理上大体相同,转子都是永磁体,减少了励磁所带来的损耗,定子上安装有绕组通过交流电来产生转矩,所以冷却相对容易。由于这类电机不需要安装电刷和机械换向结构,工作时不会产生换向火花,运行安全可靠,维修方便,能量利用率较高。

  永磁式电动机的控制系统相比于交流异步电机的控制系统来说更加简单。但是由于受到永磁材料本身的限制,在高温、震动和过流的条件下,转子的永磁体会产生退磁现象,所以在相对复杂的工作条件下,永磁式电机容易发生损坏,故这一块还有待继续发展改善。

  而且永磁材料价格较高,因此整个电机及其控制系统成本较高,目前只有稀土资源丰富的中国比较倾向于使用永磁电机的电动汽车驱动方案。像日本、欧洲,要么是使用轻稀土的永磁材料做永磁电机,要么是直接改用无需稀土材料但对控制器设计要求更高的开关磁阻电机。

  特性:所谓永磁,是指在制造电机转子时加入永磁体,使电机的性能得到进一步提升。而所谓同步,则指的是转子的转速与定子绕组的电流频率始终保持一致。因此,通过控制电机的定子绕组输入电流频率,电动汽车的车速将最终被控制。

  与其他类型的电机相比较,永磁同步电机最大优点就是具有较高的功率密度与转矩密度,说白了,就是相比于其他种类的电机,在相同质量与体积下,永磁同步电机能够为新能源汽车提供最大的动力输出与加速度。这也是在对空间与自重要求极高的新能源汽车行业,永磁同步电机成为首选的主要原因。

  但是,它也有自身的缺点,转子上的永磁材料在高温、震动和过流的条件下,会产生磁性衰退的现象,使得电机容易发生损坏。

  交流异步电机是目前工业中应用十分广泛的一类电机,其特点是定、转子由硅钢片叠压而成,两端用铝盖封装,定、转子之间没有相互接触的机械部件,结构简单,运行可靠耐用,维修方便。

  交流异步电机与同功率的直流电动机相比效率更高,质量约轻了二分之一左右。如果采用矢量控制的控制方式,可以获得与直流电机相媲美的可控性和更宽的调速范围。由于有着效率高、比功率较大、适合于高速运转等优势,交流异步机是目前大功率电动汽车上应用最广的电机。

  但在高速运转的情况下电机的转子发热严重,工作时要保证电机冷却,同时异步电机的驱动、控制系统很复杂,电机本体的成本也偏高,另外运行时还需要变频器提供额外的无功功率来建立磁场,故相与永磁电机和开关磁阻电机相比,异步电机的效率和功率密度偏低,不是能效最优化的选择。

  异步电动机应用的较多的地区是美国,这也被人为是和路况有关。在美国,高速公路已经具有一定的规模,除了大城市外,汽车一般以一定的高速持续行驶,所以能够让高速运转而且在高速时有较高效率的异步电动机得到广泛应用。

  特性:相比于永磁同步电机,异步电机的优点是成本低、工艺简单、运行可靠耐用、维修方便,而且能忍受大幅度的工作温度变化。

  反之,温度大幅变化会损坏永磁同步电动机。尽管在重量和体积方面,异步电动机并不占优,但其转速范围广泛以及高达20000rpm左右的峰值转速,即使不匹配二级差速器也能够满足该级别车型高速巡航的转速需求,至于重量对续航里程的影响,高能量密度的电池能够“掩盖”电机重量的优势。

  开关磁阻电机作为一种新型电机,相比其他类型的驱动电机而言,它的结构最为简单,定、转子均为普通硅钢片叠压而成的双凸极结构,转子上没有绕组,定子装有简单的集中绕组,具有结构简单坚固、可靠性高、质量轻、成本低、效率高、温升低、易于维修等优点。

  它具有直流调速系统可控性好的优良特性,同时适用于恶劣环境,适合作为电动汽车的驱动电机使用。业内人士预测,开关磁阻电机将成为电动汽车领域的一匹黑马。

  特性:但开关磁阻电机有转矩波动大、需要位置检测器、系统非线性特性,磁场为跳跃性旋转,控制系统复杂;对直流电源会产生很大的脉冲电流等缺点。另外开关磁阻电动机为双凸极结构,不可避免地存在转矩波动,噪声是开关磁阻电动机最主要的缺点。

  但近年来的研究表明,采用合理的设计、制造和控制技术,开关磁阻电动机的噪声完全可以得到良好的抑制。像目前日本对开关磁阻电机的研究比较深入,日本电产的开关磁阻电机也广泛应用于电动汽车、家电等各类行业中。目前中国国内也渐渐有厂家关注这块电动汽车驱动电机的未来发展方向

  作为电动汽车重要组成部件,不同电机的选用,会决定该电动车生产成本与使用情况。对于时下来讲,被广泛应用的尚属永磁同步电机,最主要的两点是可靠性好和成本易控。

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