驅電系統是新能源汽車核心系統之一,其性能決定了爬坡能力、加速能力以及最高車速等汽車行駛的主要性能指標。驅動電機系統主要是由電機及其控制器組成,其中電機主要由定子、轉子、機殼、連接器、旋轉變壓器等零部件裝配而成。
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驅動電機行業總述
1、驅動電機基本概念
驅動電機系統是新能源汽車核心系統之一,其性能決定了爬坡能力、加速能力以及最高車速等汽車行駛的主要性能指標。驅動電機系統主要是由電機及其控制器組成,其中電機主要由定子、轉子、機殼、連接器、旋轉變壓器等零部件裝配而成。
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驅動電機組成
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電動機一般要求具有電動、發電兩項功能,按類型可選用直流、交流、永磁無刷或開關磁阻等幾種電動機,功率轉換器按所選電機類型,有DC/DC功率變換器、DC/AC功率變換器等形式,其作用是按所選電動機驅動電流要求,將蓄電池的直流電轉換為相應電壓等級的直流、交流或脈沖電源。電機是應用
電磁感應原理運行的旋轉電磁機械,用于實現電能向機械能的轉換。運行時從電系統吸收電功率,向機械系統輸出機械功率。
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電動機驅動系統的基本組成框圖
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電動汽車電機的基本要求有以下幾點:
(1)電機結構緊湊、尺寸小,封裝尺寸有限,必須根據具體產品進行特殊設計;重量輕,以減輕車輛的整體重量。應盡量采用鋁合金外殼,同時轉速要高,以減輕整車的質量,增加電機與車體的適配性,擴大車體可利用空間,從而提高乘坐的舒適性;
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(2)提供精確的力矩控制,動態性能較好,效率高,功率密度較高。要保證在較寬的轉速和轉矩范圍內都有很高的效率,以降低功率損耗,提高一次充電的續駛里程;
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(3)調速范圍寬。應包括恒轉矩區和恒功率區,低速運行輸出的恒定轉矩大,以滿足汽車快速啟動、加速、負荷爬坡等要求;高速運行輸出恒定功率,有較大的調速范圍,以滿足平坦的路面、超車等高速行駛的要求;瞬時功率大,過載能力強。要保證汽車具有4~5倍的過載能力,以滿足短時內加速行駛與最大爬坡的要求;
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(4)環境適應性好。要適應汽車本身行駛的不同區域環境,即使在較惡劣的環境中也能夠正常工作,具有良好的耐高溫、耐潮濕性能;
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(5)制動再生效率高。在汽車減速時,能夠實現反饋制動,將能量回收并反饋回電池,使得電動汽車具有最佳能量利用率;
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2、驅動電機分類
驅動電機按電機類型可分為直流驅動電機和交流驅動電機兩大類。在車輛運行時,由于直流驅動電機中帶有的機械換向器表面易產生火花,產生較大的電磁干擾,嚴重影響新能源汽車的使用性能,因此目前新能源汽車中直流驅動電機已很少被采用,并逐步被交流驅動電機取代。
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(1)驅動電機類型
目前,應用于新能源汽車的驅動電機主要包括直流電機、交流電機和開關磁阻電機三類,其中在乘用車、商用車領域應用較為廣泛的電機包括直流(無刷)電機、交流感應(異步)電機、永磁同步電機、開關磁阻電機等。
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其他特殊類型的驅動電機包括輪轂電機、混合勵磁電機、多相電機、雙機械端口能量變換器(Dmp-EVT),目前市場化應用較少,是否能夠大規模推廣需要更長時間的車型驗證。
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新能源汽車驅動電機分類
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(2)主要類型驅動電機特點、應用情況及未來技術趨勢
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就目前發展水平,各類驅動電機基本性能比較如下:
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