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新能源汽车、商务车驱动电机有哪些分类

文章出处:宇轩车业 | 作者:宇轩车业 | 发表时间:2022-04-07

  中国汽车电机在全球资源条件下具有明显的比较优势,发展潜力巨大。从新能源汽车产业链来看,受益方将主要集中在核心零部件上。国内汽车驱动电机行业现状:电机行业行业逐步增长,像新能源商务车、新能源物流车等,但制造门槛高,电机驱动系统还存在不少差距和短板,但国内政策扶持将加快行业步伐。

  作为新能源汽车的核心部件之一(电池、电机、电控),驱动电机及其控制系统具有广阔的发展前景。

  驱动电机系统介绍

  新能源汽车具有环保、经济、简单三大优势。在新能源商务车、纯电动汽车中尤其如此:用电动机代替燃油机是由电动机驱动,而不需要自动变速器。与自动变速器相比,该电机结构简单,技术成熟,运行可靠。

  传统内燃机能够有效产生扭矩的速度被限制在一个狭窄的范围内,这就是传统内燃机车辆需要大而复杂的换档机构的原因;该电动机可以在较宽的速度范围内有效地产生扭矩。纯电动汽车在行驶过程中无需换档,操作简单,噪音低。

  与混合动力汽车相比,纯电动汽车使用单一的电能来源。该电控系统大大减少了汽车内部的机械传动系统,简化了结构,同时也降低了机械零件摩擦产生的能量损失和噪音,从而节省了汽车的内部空间。重量。电机驱动控制系统是新能源汽车运行中的主要执行结构。驱动电机及其控制系统是新能源汽车的核心部件(电池、电机、电控)之一。驾驶特性决定了汽车的主要性能。指标,是电动汽车的重要组成部分。

  电动汽车中的燃料电池汽车FCV、混合动力汽车HEV和纯电动汽车EV均采用电动机驱动车轮。选择合适的电机是提高各类电动汽车性价比的重要因素。因此,研发可以提高的同时,满足车辆在行驶过程中的性能要求,拥有耐用、成本低、性能高的电机驱动器是极其重要的。

  驱动电机系统是新能源汽车三大核心部件之一。电机驱动控制系统是新能源汽车的主要执行结构。它的行驶特性决定了汽车的主要性能指标。它是电动汽车的重要组成部分。电动汽车的整个驱动系统包括电机驱动系统及其机械传动机构两部分。电机驱动系统主要由电机、功率转换器、控制器、各种检测传感器和电源组成。

  电机一般需要两个功能:发电和发电。可根据类型选择直流、交流、永磁无刷或开关磁阻等电机类型。电源转换器有DC/DC电源转换器、DC/AC电源转换器等,根据选择的电机类型。其作用是根据选定的电机驱动电流要求,将电池的直流电转换为相应电压等级的直流和交流电。或脉冲电源。

  电动机是一种利用电磁感应原理工作的旋转电磁机器,用于将电能转化为机械能。在运行期间从电气系统吸收电能,并将机械动力输出到机械系统。电机驱动系统主要由电机和控制器(逆变器)组成。驱动电机和电机控制器的成本之比约为1:1。根据设计原理和分类方法,组成了电机的具体结构和成本。也有区别。电机控制系统主要是调整电机的运行状态,以满足整车不同的运行要求。

  比较四种常见的电机驱动系统的应用、优缺点等。

  1、对电机电机的基本要求如下:

  (1)电机结构紧凑,体积小,封装尺寸有限,必须根据具体产品专门设计。

  (2)轻量化,减轻整车重量。尽量采用铝合金外壳,转速高,降低整车质量,增加电机与车身的适应性,扩大车身可用空间,从而提高乘坐的舒适度。

  (3)高可靠性和可控故障模式,确保乘客安全。

  (4)提供精确的转矩控制,动态性能好。

  (5) 高效率和高功率密度。确保在广泛的速度和扭矩范围内保持高效率,减少功率损失并增加单次充电的行驶里程。

  (6)低成本,降低整车生产成本。

  (7) 速度范围广。应包括恒转矩区和恒功率区。低速运行恒转矩输出大,满足汽车快速启动、加速和负载爬坡的要求;高速运行输出恒功率,速度范围大,满足平路、超车等高速行驶要求。

  (8) 瞬时功率大,过载能力强。需要保证汽车有4~5倍的过载能力,才能满足短时加速和最大爬坡的要求。

  (9)环境适应性好。适应汽车本身行驶的不同区域环境,即使在恶劣环境下也能正常工作,具有良好的耐高温和防潮性能。

  (10)制动再生效率高。当汽车在减速时,可实现反馈制动,将能量回收并回馈给电池,使电动汽车得到最佳的能量利用。

  (11) 其他。本实用新型具有结构简单、价格低廉、适合大批量生产、运行噪音低、使用维修方便等优点。

  (12)与一般工业电机不同,汽车用驱动电机应具有调速范围广、启动转矩大、后备功率大、效率高等特点。此外,它还要求高可靠性、耐高温和防潮。结构简单,成本低,维护简单,适合大批量生产。未来,我国电机驱动电机系统将朝着永磁化、数字化、集成化方向发展。

  2、异步电机(感应电机)在新能源汽车中的应用

  (一)异步电动机简介

  感应电动机也称为“异步电动机”,即将转子置于旋转磁场中,在旋转磁场的作用下,获得转动力矩,从而使转子转动。转子是可旋转的导体,通常呈鼠笼形。定子是电机中不转动的部分。主要任务是产生旋转磁场。旋转磁场不是机械实现的。而是通过交流电与一对电磁铁相连,使其磁极性质周期性变化,因此相当于一个旋转磁场。这种电动机没有直流电动机那样的电刷或集电环,根据使用的交流电的种类,有单相电动机和三相电动机。

  (2)异步电动机

  的特点异步电动机具有以下优点:结构紧凑、坚固耐用;运行可靠,维护方便;价格低、体积小、重量轻;良好的环境适应性;低转矩脉动和低噪音。交流异步电动机成本低、可靠性高,逆变器即使因损坏短路也不产生反电动势,因此不存在突然制动的可能。

  因此,它被广泛应用于大型高速电动汽车。三相笼式异步电动机的功率范围很广,从几瓦到几千瓦不等。可采用风冷或液冷,冷却自由度高,环境适应性好,可再生制动。与同等功率的直流电机相比,效率更高,重量减轻一半左右。

  同时具有以下缺点:功率因数低,运行时必须从电网中吸收无功电流建立磁场;控制复杂,易受电机参数和负载变化的影响;转子不易散热;调速性能差,调速范围窄。

  优势分析:新能源汽车电机通过从电池获取有限的能量来产生动作,因此要求在各种环境下都具有高效性。因此,性能要求比一般工业电机更为严格。适用于电动汽车,需要满足几个特点:体积小、重量轻(坚固)、效率高(一次充电后续驶里程长)、低速大扭矩下续航里程宽。恒定输出特性、长寿命和高可靠性、低噪音和低成本。然而,在现实中,并没有开发出所有满足上述特性的电机。目前比较适合新能源汽车的电机是交流异步电机和永磁电机。

  (3) 异步电动机控制系统

  由于交流三相感应电机不能直接使用直流电,因此需要逆变装置进行转换控制。新能源汽车在减速或制动时,电机处于产生制动状态,为电池充电,将机械能转化为电能。在新能源汽车中,由功率半导体器件组成的PWM功率逆变器将电池电源提供的直流电转换为频率和幅值可调的交流电。

  三相异步电动机逆变器的控制方法主要有V/f恒定控制法、滑差率控制法、矢量控制法和直接转矩控制法(DTC)。1990年代以前主要采用前两种控制方式,但扭矩控制范围小,扭矩特性不理想,不适合需要频繁启动和加减速的电动汽车。现在,后两种控制方式是目前的主流。

  (4)异步电动机的应用现状

  在美国,异步电机的应用较多,这也是人为地与路况相关。在美国,高速公路已经具备了一定的规模。除大城市外,汽车一般以一定的高速继续行驶,因此可以实现高速运转和高速高效率的异步电动机被广泛使用。在我国,随着高速公路规模的发展,交流异步电动机在新能源汽车中的应用将变得越来越重要。

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