直流电机启航揭秘电动汽车驱动系统的秘密力场

导语:电动汽车驱动电机是其核心组件,至关重要。四种主要类型的电机分别是直流有刷、永磁无刷、交流感应和开关磁阻,每种都有其独特之处。

直流有刷电机

直流有刷电机结构简单且技术成熟,其转矩控制能力远超交流电机,这使得它在20世纪80年代中期仍然是主导的研发对象。不过,由于成本较高、体积和质量大,它们在应用上受到限制。

永磁无刷电机

永磁无刷系统分为由方波驱动的无刷直流(BLD—CM)和由正弦波驱动的(PMSM),这两者都拥有较高功率密度,并与感应电机共享相似的控制方式。它们优点明显,比如效率比交流感应更高6个百分点,因此广泛用于新能源车辆,是当前研究热点。这类设备具有良好的能量密度、高效率,体积小、惯性低且响应迅速,对于快速反应所需来说非常适合。但价格昂贵,并且通常只能耐受12°C=0I以下温度。此外,日本目前的大多数研制中的新能源车辆采用这种设计。

交流感应電機

交流感应電機早已被用於新能源車輛,它們具有簡單結構、小體積輕質、高可靠性以及轉矩脈動小等優點,但因轉速調節範圍有限而無法適應頻繁加減速的情況。因此,這種設計並不適用於需要頻繁啟動或加減速的車輛。在美國及歐洲研發中的許多新能源車輛採用了這種設計。

开关磁阻電機(SRM)

SRM以其简洁可靠、灵活调节转矩范围以及响应速度快著称,但由于存在噪声大、大量转矩波动以及需要位置检测器等缺陷,使得实际应用受到限制。

每一种这些不同的 电机类型各自具备优势与不足,但是由于对于新能源车辆而言,提供给它们的是昂贵但宝贵的能量,因此使用最高效率(即最节能)的永磁无刷型号变得更加合理,这种设计已经广泛地应用到功率小于100kW的小型现代新能源汽车中。在国外,有越来越多的地面车辆采用了性能卓越的“轮毂式”(又名“整合式”)设计,其中直接将一个或几个能够产生巨大扭矩并支持高速行驶的小型马达安装在轮子上,从而省略掉传统汽车复杂传送系统的一切机械部件,从而极大的减少重量和大小。然而,这样的方案要求马达在低转速下能够提供强劲扭矩,而对于军事装备尤其是在越野任务上的坦克或者其他履带推进战术车辆来说,对马达性能要求更为严格——特别是在牵引力方面,该类任务对该部分需求非常迫切。而近年来美国、英国、法国德国等国家成功将这种技术用于军用越野车和轻型坦克项目中取得了重大突破。

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