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电机在新能源汽车上应用的思考与实践

2019-10-21毛朋涛

科学导报·科学工程与电力 2019年27期
关键词:新能源汽车电机应用

毛朋涛

【摘  要】新能源汽车代表着世界汽车工业的发展趋势。在新能源汽车中,通常情况下都是使用电机代替发动机并且在电机控制器的有效控制之下,把电能转化成机械能进而是使汽车启动并且行驶。因此,驱动电机的性能直接的决定了新能源汽车的运行性能。

【关键词】电机;新能源汽车;应用

为了能够缓和资源匮乏以及环境污染等日益突出的问题,新能源汽车获得了迅猛发展,并且逐渐成为当今汽车产业发展的重要趋势。因此,以新能源汽车的电机类型的应用状况入手,对新能源电机的发展方向进行相关的研究和分析是极其重要的。

一、新能源汽车驱动电机的性能要求

新能源汽车在使用电机对汽车的行驶性能进行一定满足的过程中,还应该对形式过程中的舒适程度、环境适应能力以及充电续航等功能进行一定的思考,这就比普通的工业电机提出了更高的要求与技术上的规范,对电机的性能方面的要求有:

1、调速范围宽。应该包含恒功率区和恒转矩区两个部分,在低速运行的过程中所输出的恒定转矩相对较大,从而能够让汽车更快的启动、加速、爬坡等,在高速运行过程中所输出的恒定功率,通常有着相对较大的调速区间,从而能够满足在平坦路面以及高速行驶时超车等需求。

2、效率以及功率密度较高。要确定能够在较宽的转速以及转速的区间中都有着极高的效率,从而减少功率的消耗,增强一次性充电的行驶路程。

3、可靠性高。无论是在什么条件下都要保证汽车拥有极高的安全性能以及很好的抗震功能[1]。

4、质量轻,体积小、尽可能的使用钛合金制作的外壳,并且要保持较高的转速,从而使汽车的质量变得相对较轻,强化电机和车体之间的匹配能力,使车体的可以利用的空间变大,进而使乘坐时的舒适程度得到保证。

5、瞬时功率大,过载能力强。确保汽车可以拥有4-5倍的过载能力,从而能够实现短时间里的快速行驶以及爬坡。

6、电压高。如果条件许可的话尽可能的使用高电压,从而进一步使导线以及单机等设备的尺寸降到最低,尤其是可以使逆变器的成本得到大大减少,并且与此同时还要具有相应的高压保护装置。

7、环境适应性好。要符合汽车自身形式的具有差异性的环境,尽管是处于较差的环境中也可以顺利运行,有着较好耐潮湿以及高温的功能。

8、制动再生效率高。在汽车减速的过程中,可以对制动进行一定的反应,把能量收回来并且返回电池,让电动汽车的最佳使用效率能够获得充分展现。

二、电动汽车启动电机的应用现状

(一)感应电动机

感应电动机主要是凭借转子所产生的电磁感应,之后产生了感应电流,把电能转变成机械能,感应电动机的主要优点就是有着相对较高的可靠性并且生产费用相对较少,因此在电动汽车的启动电机中是比较常见的[2]。

(二)开关磁阻电动机

开关磁阻电机的优点是生产成本相对较低,调速功能好、使用系数相对较高等等,将这种电机应用在对汽车的驱动中是有着一定的优势性的。但是开关磁阻电机的转子组转矩是稳恒不变的,容易产生谐波分量,再刺激的端部极易产生饱和,并且线头也相对较多,这样一来就会使控制器的规划变得困难,進而带来一定的噪音。

(三)永磁同步电机

永磁同步电机虽然应用体积不是很大,但是是一种功率相对较大的电机,它的主要优点还是转速的区间范围相对较广,能够进行迅速启动,运行时的效率也是极高的,并且有着较宽大转矩范围。所以,这种电机适用于作为电动汽车的电机,并且在未来的发展也是相对较好的[3]。

三、驱动电机的未来展望

(一)混合励磁电机

混合励磁电机是在维持住电机效率的基础下,对电机拓扑构造进行一定的改变和完善,在两种电机励磁的共同作用之下产生电机主磁场,达到使电机主磁场能够进行控制以及调整的目标,使电机的调速、调压性以及驱动性能够得到一定的变化和完善。这不但延续了永磁电机的各种优势以及特征,并且还拥有平滑以及可调整性等优势。

(二)双定子永磁电机

双定子永磁电机是原有电机体积不变的条件下增多定子的数量,让气隙数量有原有的一层变成两层甚至是多层的一种全新的永磁无刷电机。因为转矩的增加,对转子产生一定影响的转矩也会在一定程度上增加,进而使电机整体性的功率以及转矩密度获得一定程度的增强。因为这种电机的机械集成度是相对较高的,因此它也就具有了动态性强、响应迅速、驱动灵活以及构成材料能够合理利用等优势[4]。

(三)记忆电机

记忆电机也被叫做可控永磁电机,和普通的永磁电机有着一定的差别就是永磁材料的自身磁化性可以在短时间里进行相应的充磁、加磁以及去磁使电动势能获得一定的变化,并且在充磁以及去磁之后它的磁化也可以被保存。所以也就有了更加广泛的调速区间以及范围,与此同时还能够防止产生除此之外的相应的消耗,其本质是一种全新的简洁但是高效的弱磁控制技术。

(四)非晶电机

这是一种使用非晶合金对传统的以硅钢片为中心的材料进行代替的节能、高效的全新种类的电机。它在高频下的消耗是相对较少的,并且有着极高的效率,和同样标准的其他电机相比较,不管是在体积还是在质量上都减少了,使能源资源的利用效率获得了显著提高。对于相同种类的新能源汽车,如果使用非晶电机的话,可以进一步增加行驶路程,如果行驶路程相同的话,则可以使电池的消耗得到进一步的节约。因此,非晶电机借助更高的效率以及功率密度的特点替代传统模式下的高效电机。

结束语

经济的迅猛发展,使人们生活水平日益提升,所以这也就对环境质量有着相对较高的要求。为了可以进一步促进社会的持续稳定发展,新能源汽车将会取代传统形势下的是由燃料汽车,例如混合动力或者是电动汽车、氢燃料或者是太阳能汽车,这也是汽车行业在将来的重要发展方向,新能源汽车的发展愿景是相对较好的,但是在技术上水平还应该进行一定的研究和发展。新能源汽车作为当今社会节约节能的具有一定优势的产品,它的进一步发展也为低碳环保以及经济的可持续稳定发展有着重要影响。同时也为世界汽车产业的进一步发展带来了全新的希望。

参考文献:

[1]罗柏松.浅谈电机在新能源汽车上的应用[J].科技视界,2017(9):250-250.

[2]段壳,沈天赐.新能源汽车中交流永磁电动机技术的应用[J].汽车实用技术,2017(16):105-107.

[3]徐金.新能源汽车电机的发展分析[J].现代制造技术与装备,2017(9):19-20.

[4]严蓓兰.新能源汽车电机发展趋势及测试评价研究[J].电机与控制应用,2018(6):109-116.

(作者单位:郑州铁路职业技术学院)

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