新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的優(yōu)劣對(duì)比

　　電機(jī)：將電能與 機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的一種電力元器件。當(dāng)電能被轉(zhuǎn)換成機(jī)械能時(shí)，電機(jī)表現(xiàn)出電動(dòng)機(jī)的工作特征；當(dāng)機(jī)械能被轉(zhuǎn)換成電能時(shí)，電機(jī)表現(xiàn)出發(fā)電機(jī)的工作性能。大部分電機(jī)汽車在剎車制動(dòng)的狀態(tài)下，機(jī)械能將被轉(zhuǎn)化成電能，通過發(fā)電機(jī)來給電池回饋充電。

　　電動(dòng)汽車上的電機(jī)需要滿足哪些特點(diǎn)?

　　基于電動(dòng)汽車的特點(diǎn),對(duì)所采用的電機(jī)也有較高的要求。為了提升高時(shí)速,電機(jī)應(yīng)有較高的瞬時(shí)功率和功率密度(W/kg);為了增加1次充電行駛距離,電機(jī)應(yīng)有較高的效率;而且電動(dòng)汽車是變速工作的,所以電機(jī)應(yīng)有較高的高低速綜合效率;此外有很強(qiáng)的過載能力、大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)要快。電動(dòng)車起動(dòng)和爬坡時(shí)速度較低,但要求力矩較大;正常運(yùn)行時(shí)需要的力矩較小,而速度很高。低速時(shí)為恒轉(zhuǎn)矩特性,高速時(shí)為恒功率特性,且電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度范圍應(yīng)該較寬。另外,電機(jī)還應(yīng)具備堅(jiān)固、可靠,有一定的防塵防水能力,且成本不能過高。

　　目前,從現(xiàn)已成熟的電機(jī)技術(shù)來看,開關(guān)磁阻電機(jī)在各個(gè)技術(shù)特性方面似乎更符合電動(dòng)車的使用需要,但尚未得到普及。永磁同步電機(jī)應(yīng)用較廣泛,如起亞K5混動(dòng)、榮威E50、騰勢(shì)、北汽EU260等。特斯拉Model X、Model S均采用異步電機(jī)。此外,如果按電流類型劃分還可分為直流電機(jī)和交流電機(jī)兩種。通過下面的表格,我們可以先大致了解一下4種較為典型的電動(dòng)機(jī)的特性。

　　在電動(dòng)汽車發(fā)展的早期，大部分電動(dòng)汽車都采用直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。這類電機(jī)技術(shù)較為成熟，具備控制方式容易，調(diào)速優(yōu)良的特點(diǎn)，曾經(jīng)在調(diào)速電動(dòng)機(jī)領(lǐng)域內(nèi)有著為廣泛的應(yīng)用。但是由于直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致它的瞬時(shí)過載能力和電機(jī)轉(zhuǎn)速的進(jìn)一步提高受到限制，而且在長(zhǎng)時(shí)間工作的情況下，電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生損耗，增加維護(hù)成本。此外，電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電刷冒出的火花使轉(zhuǎn)子發(fā)熱，會(huì)造成高頻電磁干擾，影響整車其他電器性能。由于直流電動(dòng)機(jī)有著以上缺點(diǎn)，目前的電動(dòng)汽車已經(jīng)基本將直流電機(jī)淘汰。

　　在新能源汽車領(lǐng)域，永磁同步電機(jī)被廣泛使用。所謂永磁，是指在制造電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)加入永磁體，使電機(jī)的性能得到進(jìn)一步的提升。而所謂同步，則指的是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與定子繞組的電流頻率始終保持一致。因此，通過控制電機(jī)的定子繞組輸入電流頻率，電動(dòng)汽車的車速將終被控制。與其他類型的電機(jī)相比較，永磁同步電機(jī)的大優(yōu)點(diǎn)就是具有較高的功率密度與轉(zhuǎn)矩密度，說白了，就是相比于其他種類的電機(jī)，在相同質(zhì)量與體積下，永磁同步電機(jī)能夠?yàn)樾履茉雌囂峁┐蟮膭?dòng)力輸出與加速度。這也是在對(duì)空間與自重要求極高的新能源汽車行業(yè)，為什么永磁同步電機(jī)是廣大汽車制造商的主要原因。但是，永磁同步電機(jī)也有自身的缺點(diǎn)。轉(zhuǎn)子上的永磁材料在高溫、震動(dòng)和過流的條件下，會(huì)產(chǎn)生磁性衰退的現(xiàn)象，所以在相對(duì)復(fù)雜的工作條件下，電機(jī)容易發(fā)生損壞。而且永磁材料價(jià)格較高，因此整個(gè)電機(jī)及其控制系統(tǒng)成本較高。

　　相比于永磁同步電機(jī)，異步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是成本低，工藝簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠耐用、維修方便，而且能忍受大幅度的工作溫度變化。反之，溫度大幅變化會(huì)損壞永磁同步電動(dòng)機(jī)。盡管在重量和體積方面，異步電動(dòng)機(jī)并不占優(yōu)勢(shì)，但其轉(zhuǎn)速范圍廣泛以及高達(dá)20000rpm左右的峰值轉(zhuǎn)速，即使不匹配二級(jí)差速器也能夠滿足該級(jí)別車型高速巡航的轉(zhuǎn)速需求，至于重量對(duì)續(xù)航里程的影響，高能量密度的18650電池能夠“掩蓋”電機(jī)重量的劣勢(shì)。此外，異步電機(jī)穩(wěn)定性也是被特斯拉選用的重要原因。

　　開關(guān)磁阻電機(jī)作為一種新型電機(jī)，相比其他類型的驅(qū)動(dòng)電機(jī)而言，它的結(jié)構(gòu)為簡(jiǎn)單，定、轉(zhuǎn)子均為普通硅鋼片疊壓而成的雙凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上沒有繞組，定子裝有簡(jiǎn)單的集中繞組，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固、可靠性高、質(zhì)量輕、成本低、效率高、溫升低、易于維修等諸多優(yōu)點(diǎn)。而且它具有直流調(diào)速系統(tǒng)可控性好的優(yōu)良特性，同時(shí)適用于惡劣環(huán)境，非常適合作為電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)使用，曾被專家預(yù)測(cè)為電動(dòng)車領(lǐng)域的一匹黑馬。