新能源汽車驅(qū)動電機的優(yōu)劣對比

　　電機：將電能與 機械能互相轉(zhuǎn)換的一種電力元器件。當(dāng)電能被轉(zhuǎn)換成機械能時，電機表現(xiàn)出電動機的工作特征；當(dāng)機械能被轉(zhuǎn)換成電能時，電機表現(xiàn)出發(fā)電機的工作性能。大部分電機汽車在剎車制動的狀態(tài)下，機械能將被轉(zhuǎn)化成電能，通過發(fā)電機來給電池回饋充電。

　　電動汽車上的電機需要滿足哪些特點?

　　基于電動汽車的特點,對所采用的電機也有較高的要求。為了提升高時速,電機應(yīng)有較高的瞬時功率和功率密度(W/kg);為了增加1次充電行駛距離,電機應(yīng)有較高的效率;而且電動汽車是變速工作的,所以電機應(yīng)有較高的高低速綜合效率;此外有很強的過載能力、大的啟動轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)要快。電動車起動和爬坡時速度較低,但要求力矩較大;正常運行時需要的力矩較小,而速度很高。低速時為恒轉(zhuǎn)矩特性,高速時為恒功率特性,且電動機的運行速度范圍應(yīng)該較寬。另外,電機還應(yīng)具備堅固、可靠,有一定的防塵防水能力,且成本不能過高。

　　目前,從現(xiàn)已成熟的電機技術(shù)來看,開關(guān)磁阻電機在各個技術(shù)特性方面似乎更符合電動車的使用需要,但尚未得到普及。永磁同步電機應(yīng)用較廣泛,如起亞K5混動、榮威E50、騰勢、北汽EU260等。特斯拉Model X、Model S均采用異步電機。此外,如果按電流類型劃分還可分為直流電機和交流電機兩種。通過下面的表格,我們可以先大致了解一下4種較為典型的電動機的特性。

　　在電動汽車發(fā)展的早期，大部分電動汽車都采用直流電機作為驅(qū)動電機。這類電機技術(shù)較為成熟，具備控制方式容易，調(diào)速優(yōu)良的特點，曾經(jīng)在調(diào)速電動機領(lǐng)域內(nèi)有著為廣泛的應(yīng)用。但是由于直流電動機機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致它的瞬時過載能力和電機轉(zhuǎn)速的進一步提高受到限制，而且在長時間工作的情況下，電機的機械結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生損耗，增加維護成本。此外，電動機運轉(zhuǎn)時電刷冒出的火花使轉(zhuǎn)子發(fā)熱，會造成高頻電磁干擾，影響整車其他電器性能。由于直流電動機有著以上缺點，目前的電動汽車已經(jīng)基本將直流電機淘汰。

　　在新能源汽車領(lǐng)域，永磁同步電機被廣泛使用。所謂永磁，是指在制造電機轉(zhuǎn)子時加入永磁體，使電機的性能得到進一步的提升。而所謂同步，則指的是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與定子繞組的電流頻率始終保持一致。因此，通過控制電機的定子繞組輸入電流頻率，電動汽車的車速將終被控制。與其他類型的電機相比較，永磁同步電機的大優(yōu)點就是具有較高的功率密度與轉(zhuǎn)矩密度，說白了，就是相比于其他種類的電機，在相同質(zhì)量與體積下，永磁同步電機能夠為新能源汽車提供大的動力輸出與加速度。這也是在對空間與自重要求極高的新能源汽車行業(yè)，為什么永磁同步電機是廣大汽車制造商的主要原因。但是，永磁同步電機也有自身的缺點。轉(zhuǎn)子上的永磁材料在高溫、震動和過流的條件下，會產(chǎn)生磁性衰退的現(xiàn)象，所以在相對復(fù)雜的工作條件下，電機容易發(fā)生損壞。而且永磁材料價格較高，因此整個電機及其控制系統(tǒng)成本較高。

　　相比于永磁同步電機，異步電機的優(yōu)點是成本低，工藝簡單、運行可靠耐用、維修方便，而且能忍受大幅度的工作溫度變化。反之，溫度大幅變化會損壞永磁同步電動機。盡管在重量和體積方面，異步電動機并不占優(yōu)勢，但其轉(zhuǎn)速范圍廣泛以及高達20000rpm左右的峰值轉(zhuǎn)速，即使不匹配二級差速器也能夠滿足該級別車型高速巡航的轉(zhuǎn)速需求，至于重量對續(xù)航里程的影響，高能量密度的18650電池能夠“掩蓋”電機重量的劣勢。此外，異步電機穩(wěn)定性也是被特斯拉選用的重要原因。

　　開關(guān)磁阻電機作為一種新型電機，相比其他類型的驅(qū)動電機而言，它的結(jié)構(gòu)為簡單，定、轉(zhuǎn)子均為普通硅鋼片疊壓而成的雙凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上沒有繞組，定子裝有簡單的集中繞組，具有結(jié)構(gòu)簡單堅固、可靠性高、質(zhì)量輕、成本低、效率高、溫升低、易于維修等諸多優(yōu)點。而且它具有直流調(diào)速系統(tǒng)可控性好的優(yōu)良特性，同時適用于惡劣環(huán)境，非常適合作為電動汽車的驅(qū)動電機使用，曾被專家預(yù)測為電動車領(lǐng)域的一匹黑馬。