电动汽车的电机系统是其核心组成部分,涵盖了电动机与逆变器这两大核心组件,它在整车成本中占据着约20%的比重。展望未来,根据2017年5月三部委共同颁布的《汽车产业中长期发展规划》,预计到2025年,我国新能源汽车的年产量将激增至700万台。这意味着,随着每辆车都配备一套电驱动系统,相关企业将迎来巨大的经济利益。
接下来,我们将深入探讨电动汽车电驱动中电机的几种常见类型。
直流无刷电机,以其卓越的高效率和紧凑的高功率密度,在电动汽车电驱动系统中占据一席之地。其高性能特点使得它成为众多新能源汽车的理想之选。直流无刷电机因高效率和紧凑的高功率密度在电动车中受欢迎。
△ 高效与高功率密度
直流无刷电机,作为电机领域中的常见类型,凭借其高效率、高功率密度以及出色的调速性能而备受瞩目。其独特之处在于采用永磁体作为转子,摒弃了传统的碳刷和换向器,从而显著减少了摩擦和能量损耗。这一技术优势使得直流无刷电机在电动汽车电驱动系统中大放异彩,成为新能源汽车的理想之选。
永磁同步电机同样以永磁体为转子,但与直流无刷电机不同的是,它属于交流电机范畴。永磁同步电机因其功率和扭矩密度高适合中小型电动车。这类电机不仅效率高、功率密度大,还具备良好的转速控制能力,因而广泛应用于汽车领域。对于空间紧凑、尺寸要求严格的中小型电动汽车而言,永磁同步电机因功率和扭矩密度更高而成为首选。此外,同步电机在频繁启停的工况下表现尤为出色,非常适合城市通勤,这也正是Tesla Model 3选择采用同步电机的原因之一。
△ 交流电机特性与应用
永磁同步电机属于交流电机,其在电动汽车中的应用主要得益于高功率密度和扭矩密度,特别适合空间有限的中小型电动车。其良好的控制能力让它在城市通勤中表现优异。
异步电机,其缩写为ACIM,以其低成本和可靠性著称。异步电机,亦被称为感应电机,是一种广泛应用的交流电机类型。异步电机以低成本和可靠性用于低功率或速度较慢的场合。其结构简洁,成本低廉,且可靠性出色。在电动汽车领域,异步电机常被用于功率较低或速度较慢的场合。尽管市场上纯电和混动新能源汽车多采用永磁同步电机,但异步电机仍占据一席之地。特别是对于大型车辆或追求高性能的电动汽车,如特斯拉Model S和蔚来ES8,感应电机因其大功率输出和不存在退磁问题的特点而受到青睐。
△ 低成本与可靠性
异步电机的低成本和可靠性使它在低功率或速度需求不高的电动汽车中占有一席之地,尽管不如永磁同步电机高效,但其在大型车辆中表现出色。
开关磁阻电机,简称SRM,以其高转矩密度为关键特性。开关磁阻电机在启动时有高转矩,并能够在不同转速下维持高效。其转子中的磁阻通过精心控制的绕组通断来实现顺畅换向。这种电机结构简练、坚固耐用,且维护便捷,甚至可达免维护状态。在启动及低速运行时,SRM展现出大转矩、低电流的优越性;而高速恒功率区域则范围宽广、性能卓越。总之,无论转速还是功率如何变化,它都能维持高输出、高效率,且容错能力出众。
△ 转矩密度与运行特性
开关磁阻电机因其独特的控制方式,在启动及不同转速下均能保持较高的转矩密度和效率,特别适合需要频繁调整转速的工况。
燃料电池电机,以燃料电池为能源转换核心,高效地将化学能转化为电能驱动电动机。燃料电池电机以高效能和长续航里程在新能源汽车中占据优势。它们具备零排放、高能量密度以及长续航里程等显著优势,在新能源汽车领域占据着举足轻重的地位。
△ 零排放与能量优势
燃料电池电机通过将化学能转化为电能,提供了零排放的解决方案,同时具备高能量密度和长续航里程,成为新能源汽车的重要驱动组件。
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