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新能源汽车对驱动电机有什么特殊要求?

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问题描述

驱动电机作为新能源汽车三大核心部件之一,其驱动特性对整车性能有决定性的影响。在我国新能源汽车产业发展过程中,驱动电机技术的工程化与产业化问题一直是各大研究机构和众多企业关心的重点。那么,新能源汽车对驱动电机有什么特殊要求?

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Tesla有点爱迪生·150.00

2017-08-06 09:19:24提问

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      尽管早期的车辆驱动电机多采用有刷直流电机,但受到机械换向性能的制约,其功率密度和电磁兼容性难以满足新能源汽车驱动系统的要求,现已被变频调速交流电机取代。目前新能源汽车驱动电机主要有永磁同步和笼型异步两种类型。在新能源汽车的发展历史中,永磁无刷直流电机和开关磁阻电机等非正弦波电机也曾一度受到广泛的关注,但随着数字控制和高频开关技术的兴起,正弦波交流电机的性能优势突显,迅速占据了主流地位。

      永磁同步电机由于具有结构紧凑、质量轻、功率密度高且运行效率高,特别是在低速区输出转矩大等特点,成为新能源汽车驱动电机的首选。永磁同步电机的转子分为表面贴永磁和内置永磁两种基本结构。与表面贴永磁不同的是,内置永磁转子表现出明显的磁凸极特征,使同步电机中不但存在永磁转矩,还附加了磁阻转矩。

      因此,内置永磁转子同步电机也被称为永磁磁阻电机。永磁磁阻电机通过合理的设计和控制,可以兼顾低速大转矩和高速宽恒功的要求,满足新能源汽车驱动的需求。反之,表面贴永磁转子同步电机仅适合于恒功转速范围较窄的场合,在新能源汽车驱动中应用较少。需要指出的是,永磁同步电机中适当增加极对数有助于提高电机的带载能力。

      笼型异步电机也是新能源汽车驱动系统的优先选择之一。其转子结构简单可靠,材料与制造成本较低。低速区输出转矩较大;且弱磁方便,具有很宽的恒功运行范围。新能源汽车驱动异步电机的转子一般使用铜质鼠笼,以减小转子绕组的电阻,提高电机的运行效率。采用铸铜工艺制造的转子,其电磁性能稳定,而且转子结构更加牢靠,非常适合于高速运行。

      另外,功率因数也是电机的关键指标之一。较高的功率因数即可提高电机本体的运行效率,也可减小电机对逆变器电流的需求。异步电机的功率因数与极对数有关。极对数越多,则功率因数越低。因此,新能源汽车驱动异步电机的极对数不宜过多。

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  梁正威·510.00

2017-08-06 09:27:13回答

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与普通电机相比,新能源汽车中驱动电机系统的运行条件和技术要求较为特殊,归纳下来主要有以下几点:

(1)低速大转矩和高速宽恒功。新能源汽车由于取消了变速箱,为了保证其加速和爬坡性能,要求驱动电机在低速时输出大转矩;而高速巡航时则应具有较宽的恒功率输出调速范围;

(2)高功率密度和高转矩密度。为了满足整车安装空间和重量限制,要求驱动电机尽可能轻量化和小型化,国家节能与新能源汽车产业发展规划对新能源汽车电驱动系统的功率和转矩密度做出了明确的规定;

(3)高运行效率。为了获得长的续驶里程,新能源汽车要求驱动电机不但在额定工况具有较高的运行效率,而且在转速-转矩负载平面上的高效率运行区域面积应尽可能大。

(4)高控制精度和快动态响应。新能源汽车的电驱动系统一般采用转矩控制模式,转矩控制精度对驾驶感觉影响较大;为了适应路面快速变化工况,保证车辆驾驶的灵敏性,要求转矩控制的动态响应速度较快;

(5)高可靠性、安全性与舒适性。考虑到驾驶安全和乘客的人身安全,新能源汽车电机驱动系统应具有比地面电机系统更高的可靠性和安全性,特别是电力电子器件等可靠性相对薄弱的功率变换电路须采用冗余设计;距离人员较近的300V-600V高压电气系统,必须符合相关车辆电气控制的安全性能标准和规定;此外,为了保证乘车舒适性,对电机驱动系统的振动和噪声性能指标也有严格限制。

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  Lucifer·0.00

2017-08-06 09:23:25回答

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