近年來,伴隨著行業的發展,新能源汽車逐漸被廣泛使用,各大廠商也推出了自家的明星產品。電機作為電動汽車最重要的部件之一,各大廠商紛紛選擇合宜的電機,運用在自家的產品上。而到底不同的電機有什麼差別?又各自被運用到哪些車型上去了?
什麼是電機?
所謂電機,就是將電能與機械能相互轉換的一種電力元器件。
當電能被轉換成機械能時,電機表現出電動機的工作特性;當機械能被轉換成電能時,電機表現出發電機的工作特性。大部分電動汽車在剎車制動的狀態下,機械能將被轉化成電能,通過發電機來給電池回饋充電。
電動機的發展狀態及分類
電動汽車經常採用的驅動電機有直流電機、異步電機、永磁同步電機和開關磁阻電機四類。最早應用於電動汽車的是直流電機,這種電機的特點是控制性能好、成本低。隨著電子技術、機械製造技術和自動控制技術的發展,異步電機、永磁同步電機和開關磁阻電機表現出比直流電機更加優越的性能,這些類型的電機正在逐步取代直流電機。
下表是電動汽車常用的四種驅動電機性能比較:
★直流電動機
優點:成本低、易控制、調速性能良好
缺點:結構複雜、轉速低、體積大、維護頻繁
特性:在電動汽車發展早期,直流電機被作為驅動電機廣泛應用,但是由於其結構複雜,導致它的瞬時過載能力和電機轉速的提高受到限制,長時間工作會產生損耗,增加維護成本。此外,電動機運轉時電刷冒出的火花使轉子發熱,會造成高頻電磁干擾,影響整車其他電器性能。因此,目前電動汽車行業已經基本將直流電動機淘汰。
應用代表車型:早期部分車型
■ 小結:基本上處於淘汰階段,應用車型都是早期上市車型。
★永磁同步電機
優點:效率高、結構簡單、體積小、重量輕
缺點:成本較高、高溫下磁性衰退
特性:所謂永磁,是指在製造電機轉子時加入永磁體,使電機的性能得到進一步提升。而所謂同步,則指的是轉子的轉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,電動汽車的車速將最終被控制。
與其他類型的電機相比較,永磁同步電機最大優點就是具有較高的功率密度與轉矩密度,說白了,就是相比於其他種類的電機,在相同質量與體積下,永磁同步電機能夠為新能源汽車提供最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,永磁同步電機成為首選的主要原因。
但是,它也有自身的缺點,轉子上的永磁材料在高溫、震動和過流的條件下,會產生磁性衰退的現象,使得電機容易發生損壞。
應用車型:比亞迪秦、比亞迪宋DM、宋EV300、北汽EV系列、騰勢400、眾泰E200、榮威ERX5等。
■ 小結:被廣泛使用,成為主流電機,目前被各大新能源汽車品牌車型選用。
★異步電機
優點:結構簡單、可靠性好、成本易控
缺點:效率低、調速性差
特性:相比於永磁同步電機,異步電機的優點是成本低、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。儘管在重量和體積方面,異步電動機並不佔優,但其轉速範圍廣泛以及高達20000rpm左右的峰值轉速,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速需求,至於重量對續航里程的影響,高能量密度的電池能夠“掩蓋”電機重量的優勢。
應用車型:特斯拉Model S、Modle X、江鈴E200、江鈴E100、江鈴E160、眾泰雲100S、芝麻E30等。
■ 小結:只是少量車型選用,但也不乏主流車型,從目前來看,該類電機不會成為趨勢。
★開關磁阻電機
優點:結構簡單、體積小輕便、效率高、成本低
缺點:噪聲振動大、輸出扭矩脈動
特性:開關磁阻電機作為一種新型電機,相比其他類型的驅動電機而言,它的結構最為簡單,定、轉子均為普通硅鋼片疊壓而成的雙凸極結構,轉子上沒有繞組,定子裝有簡單的集中繞組,具有結構簡單堅固、可靠性高、質量輕、成本低、效率高、溫升低、易於維修等優點。而且它具有直流調速系統可控性好的優良特性,同時適用於惡劣環境,適合作為電動汽車的驅動電機使用。業內人士預測,開關磁阻電機將成為電動汽車領域的一匹黑馬。
應用代表車型:無
■ 小結:暫未被廣泛應用,但未來有可能因為其優良特性,而成為主流電機。
作為電動汽車重要組成部件,不同電機的選用,會決定該電動車生產成本與使用情況。對於時下來講,被廣泛應用的尚屬永磁同步電機,最主要的兩點是可靠性好和成本易控。
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