電動汽車電機和工業(yè)電機總體而言都是是電機的一種,分類及控制的理論和方法相同。而與工業(yè)電機不同的是,電動汽車電機通常要求頻繁起停,快速動態(tài)響應(yīng),低速恒轉(zhuǎn)矩運行且過載能力強,轉(zhuǎn)速變化范圍寬,可以四象限運行,在充分滿足汽車運行功能的同時還應(yīng)滿足行駛時的舒適性,適應(yīng)環(huán)境的能力等。
一、電動汽車電機與工業(yè)電機基本要求的區(qū)別
電動汽車電機所用驅(qū)動器相比于工業(yè)用電機的驅(qū)動器來說,在尺寸、工作環(huán)境、可靠性、功率密度、冷卻方式等方面有較大差異,對電動汽車電機驅(qū)動技術(shù)的基本要求總結(jié)如下:
1、電動汽車電機有嚴(yán)格的體積要求和重量要求:因為是車載,所以這方面要求突出。普通工業(yè)電機對于體積尺寸和重量沒有這么嚴(yán)格的要求,一般以滿足工業(yè)目標(biāo)為第一目的。電動汽車不同,尺寸和重量決定了汽車的動力性能和駕駛體驗,直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。所以,電動汽車電機的難點就在于提高功率重量密度和功率體積密度。越小,越輕,功率越大的電機,越好。
2、電動汽車電機有獨特的轉(zhuǎn)矩特性:啟動或低速時要求超高轉(zhuǎn)矩,將汽車速度以最快的方式泵升至期望速度。一般工業(yè)電機并沒有這么高的啟動速度要求。同時,高速時需要提供足夠的功率,使得汽車可以高速巡航。
3、電動汽車電機有寬調(diào)速范圍:最高速度可能是電機基速的4倍甚至更高。目前電動汽車最好的方案莫過于省去多檔變速箱,只使用固定檔的齒輪組。如此,則要求電機的調(diào)速范圍越寬越好。以特斯拉的Model S 基本款為例,電機最高RPM能達(dá)到18000轉(zhuǎn)/分鐘,相當(dāng)可怕。這對于電力電子調(diào)速器來說是一個非常大的考驗。
4、電動汽車電機有全范圍效率要求:電動汽車不像電力機車由受電弓供電,電動汽車由電池供電,巡航范圍完全取決于電機效率。電機效率每提高1%,巡航里程就可相應(yīng)增加1%。所以對于電機的效率要求很高。能高一點,就是勝利,每一點能量都要優(yōu)化。
5、電動汽車電機讓車輛運行過程中具備高可靠性和穩(wěn)定性:任何情況下都應(yīng)確保具有高度的安全性,尤其是失效模式下可控。
6、電動汽車電機低噪聲:包括電磁噪聲和音頻噪聲,滿足車輛電磁兼容性和駕駛舒適性需要。
7、電動汽車電機成本合理:對電動汽車的普及來說成本始終是一大障礙。
評價一個電機驅(qū)動系統(tǒng)的指標(biāo)主要有外特性(最大輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速關(guān)系)、恒功率調(diào)速范圍、驅(qū)動系統(tǒng)效率分布圖(非某一點效率,也不是單獨的電機本體或控制器的效率)、驅(qū)動系統(tǒng)功率密度與轉(zhuǎn)矩密度等。
二、電動汽車電機與工業(yè)電機的其他區(qū)別
1、封裝尺寸。電動汽車電機布置空間有限,一般需要根據(jù)具體產(chǎn)品進(jìn)行特殊設(shè)計;工業(yè)電機空間不受限制,可用標(biāo)準(zhǔn)封裝配套各種應(yīng)用;
2、工作環(huán)境。電動汽車電機環(huán)境混度變化范圍大(-40~105℃),振工作環(huán)境動劇烈;工業(yè)電機環(huán)境溫度適中(-2040℃),靜止應(yīng)用,振動較小;
3、可靠性。電動汽車電機可靠性很高,以保證乘用者安全;工業(yè)電機可靠性較高,以保證生產(chǎn)效率;
4、冷卻方式。電動汽車電機通常為水冷,體積小;工業(yè)電機通常為風(fēng)冷,體積大;
5、控制性能。電動汽車電機有精確的力矩控制,動態(tài)性能較好;工業(yè)電機多為變頻調(diào)速控制,動態(tài)性能較差;
6、功率密度。電動汽車電機功率密度較高;工業(yè)電機功率密度較低;
7、效率。電動汽車電機要求工作范圍高效率;工業(yè)電機只要要求額定工作點效率高;
8、性價比。電動汽車電機性價比極高;工業(yè)電機性價比一般。
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