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看完这篇文章 才发现电动车电机竟这么多

发布时间:2019-10-12 20:03:00

【中国新闻】十年前,在汽车杂志上,电动汽车还只是未来的一个概念和想法。十年后的今天,电动汽车成为人们购车的另一种选择。那么你真的了解电动汽车吗?它究竟与传统汽车有何不同?为什么人们认为电动汽车才是汽车的未来?带着这些问题,剥开电动汽车的外壳看本质,跟着小编一起了解什么是电动汽车。

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根据GGII发布的数据报告显示:2017年中国新能源汽车产量达到81.1 万辆,同比增长56%。其中新能源乘用车产量达到55.16万辆,同比增长70.92%。新能源专用车同比增长高达152.49%,产量达到15.45万辆。但是新能源客车产量10.52万辆,同比下降22.22%。从数据上来看,新能源汽车成为更多人的选择。

与传统汽车发动机、变速箱不同的是,新能源汽车更重要的是三大核心部件。分别为电池、电机和电控系统。其中驱动电机的种类和性能,直接决定了电动汽车的加速、爬坡、最高速度、能耗等各类主要性能指标。今天小编就从电机入手,为大家解析电动汽车当中究竟有哪些电机。

图片来自网络

对于电动汽车上的电机来说,要满足以下几个方面,首先就是基速以下输出大转矩,以满足车辆频繁启动、制动、低速和爬坡时要求的高扭矩。第二点是基速以上为恒功率运行,以适应最高车速、车辆超车等工况要求。也就是说速度越高、转矩越低。恒功率的范围要足够的宽,这个单位影响汽车的调速区间。

恒功率区间图

第三点就是在较宽转速和转矩范围内都有较高的效率,以提高整车的经济性。传统电机通常关注的是一个额定点的效率,而在电动汽车上,更多的是关注于这个区域的效率,高效区越宽,电机运行效率越好。

电机内部结构

第四点就是,在电动汽车上,要求驱动电机结构坚固、体积小、质量轻,从而降低车重,延长续航里程。这一点就很好理解了,电机在保证自身功效和安全性的前提下,能够做到越轻越好。

而化汽车也是在保证自身结构强度和功能性的前提下,进行轻量化设计。毕竟1.8T的发动机拉1.5吨的汽车还是拉2吨的汽车,完全是不同的两种车况,这一点放在电动汽车上也是同理的。

第五个就是要有良好的环境适应性和可靠性。以适应车辆运行的各种复杂工况。这一点就不用再多说了吧,不能因为这个地方冰天雪地零下三十多度汽车就抛锚啊。但是目前电动汽车的面临的情况是,在冬天的环境下,电机能够保证正常的工作,但是电池却不行,这也是未来电动汽车主要解决的一个问题。

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目前能够满足以上几点的驱动电机有一下几种,直流电动机、笼型感应电动机(异步电机)、开关磁阻电动机和永磁同步电动机。其中市面上主要配备的是交流感应电动机和永磁感应电动机。欧美市场使用异步电机较多,日本车企则大部分选择使用永磁感应电机。

其中我国2017年新能源汽车电机装机车辆中,永磁同步电机装机占78.4%,主要应用于乘用车。异步交流电机装机占比21.5%,主要应用于商用车。那么为什么车企都偏爱这两种电机呢?其他的电机究竟有哪点不好,请接着往下看。

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实际上,直流电机是最早汽车上使用的电机,欧洲早期的电动车都采用直流电动机。它的驱动性是最好的,具有优于其他电机的性能。并励DM容易实现弱磁,并且容易控制。但问题在于,直流电动机的体积过大,有悖于现代汽车轻量化的思路,此外直流电动机由于其结构特性,具有电刷和换向器,需要定期维护,这也是直流电机致命的弊端。现代的电动汽车上已经几乎不使用直流电动机,直流电动机更多使用在旅游观光车上。

对于笼型感应电动机来说,结构简单、坚固、可靠性高等优点。但是感应电机在低速时需要采用先进的控制技术,并且效率比较低、续航里程较短。此外具有较大的转子损耗,并且冷却困难。目前由于其结构简单、成本较低、多用在老人代步车上。

笼型感应电动机

开关磁阻电动机的优点在于,结构比较简单,但除了这一有点之外,好像剩下的就都是缺点了。功率密度较低,力能指标不高,在这一点上具有和感应电机同样的问题。此外噪声和振动问题比较严重,由于这是结构上的缺陷,现在的技术还无法做到避免。这一类电动机此前多用于客车上,现在正在被逐渐的淘汰掉了。

最后就是最常见的,永磁同步电机,在控制上比感应同步电机还要简单。在转子上面基本没有损耗,仅定子存在损耗,效率很高,能达到94%甚至是95%以上。当然世上没有完美无缺的事物,在永磁同步电机上,由于永磁体的特性,对于温度比较敏感,高温容易使永磁体消磁,并且难以弱磁,所以设计难度较大。

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除此之外,电机还分为同步电机和异步电机,其中异步电机特点是虽然成本低,但转速区间小,效率低。同步电机在转速区间和效率都有优势。同步电机可按励磁方式分为电磁式、永磁式、混合励磁;按起动方式分为异步启动、同步启动;按电流波形分为方波和正弦波。永磁同步电动机转子结构通常分为三种,分别为表贴式、插入式和内置式。

表贴式、插入式、内置式三种电机

磁钢表贴式电机特点为没有磁阻转矩,不能高速运行,弱磁比较困难,极少用于电动汽车中。磁钢插入式电机特点为磁钢易于安装有磁阻转矩,和表贴式一样弱磁比较困难。

插入式电机

对于磁钢内置式电动机来说,有一字型磁钢和V字型磁钢。有磁阻转矩,能够高速运行,但是还是有弱磁困难问题。所以说传统的磁钢同步电机都具有弱磁困难问题,这也是目前电机上等待解决的问题。

图片来自58

说了这么多的电机,小编想在最后提一下我们的电机供应商。国内的供应商可以分为三大类型,第一是具有传统整车及其零部件生产经验的企业,如比亚迪、北京新能源、中车时代、上汽等。第二是在其他领域具有电机或相关生产经验的企业,其中的代表是大洋电机、方正电机等企业。第三就是专门针对新能源汽车成立的专业电机企业,其中包括上海电驱动、深圳大地等公司。

德国大陆集团

国外方面电机著名供应商有西门子( SIEMENS ),其代表产品为功率密度可到95%的SIVETEC 感应电机和永磁同步电机能效高达 96%的SIVETEC 永磁电机。日立也在电机上具有深厚的技术积累。当然还少不了我们的德国制造,大陆集团和博世都是电机具有雄厚实力的公司。从历史上看,国外企业尤其是日本企业在电机方面还处于技术领先的位置。当年丰田普锐斯发布之初,整套混动系统和电气设备成为全球车企研究的对象。而当时国内的技术实力甚至无法逆推出这套系统。现在伴随着新能源汽车行业越来越受到重视,我国在电机方面的技术已经赶超上来,毕竟现在处于同一起跑线上,中国电动车的未来可期。

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