(湖北工业大学湖北武汉430068)
摘要:新能源汽车代表着汽车行业最为先进的发展方向,作为新能源汽车的动力元件,电机取代了传统的发动机作为电力汽车的主体,将电能转换为机械能以供新能源汽车行驶启动。驱动电机的性能直接影响到新能源汽车的使用性能,是关系到新能源汽车发展前景的重要基础。本文从各种电机在新能源汽车的应用入手,分析各种类电机的优劣势和使用情况。
关键词:电机;新能源汽车;永磁电机
引言:
相较于传统内燃机汽车,新能源汽车最大的亮点就是改变了能源驱动方式,使用清洁无公害的电力对汽车进行驱动,在新能源汽车发展过程中,随着电力系统技术水平的不断提升,电机已经不仅仅应用于新能源汽车的发动机,而是被应用在更为广泛的汽车零件中。在新能源汽车所使用的电机中,驱动电机系统、底盘电机系统和零件电机系统是最为常见的系统,也是本文介绍和研究的重点。
一、电机在新能源汽车上的应用
(一)电机在发动机中的应用
新能源汽车显著区别于传统内燃机车的一个特点就是使用清洁的电力进行驱动行驶。传统汽车使用的燃油为不可再生资源,且燃油在燃烧过程中会产生大量的有害气体,危害大气环境,造成酸雨,大气层洞,雾霾等环境污染。使用新能源的汽车可以有效的改善生态环境,绿色出行体验。目前我国的新能源汽车主要为混合能源汽车,使用乙醇等清洁能源作为动力源,利用电动机代替传统燃油机进行驱动,达到高效、迅速、环保的行驶特点。电机在发动机的应用中是完全代替了内燃机的驱动作用,并不受内燃机的安装限制,可以根据不同种类的新能源汽车放置于不同位置,利用清洁的电能代替传统热能驱动汽车行驶。
(二)电机在底盘中的应用
电机的便利安装特性使其可以在驱动系统外的模块发挥出更为广阔的作用,一是在底盘中电机可以通过助力与底盘转向装置来帮助汽车进行转向,二是汽车电机可以有效的提高汽车防抱死系统的租用。在底盘中,传统的转向系统由内燃汽车中的蓄电池发电控制,费时费力且控制效果一般,在新能源汽车中,为保持安装的简洁和系统动力最大化的应用,直接使用汽车电机进行转向控制,由新能源汽车中微型控制系统直接管理电机输出时间段内的转矩和电力供应,以此来管理汽车驱动转向时的动力,直接控制汽车底盘转向。底盘的防抱死系统也是电机在底盘系统的主要应用,防抱死的信号由安置在车轮的传感器进行传输,并通过汽车的系统智能化进行管理。电机系统可以有效的为防抱死系统提供优质的电力,以此来实时检测汽车车轮状态,及时反馈给新能源汽车相对应的响应部件和汽车控制系统,来保证车辆行驶的健康。
(三)电机在汽车零部件中的应用
新能源汽车中电机系统的发展使其应用越发地广泛,新能源汽车中各种传统由人工控制的部件也开始趋近于智能化,通过一个完整的电力驱动装置进行控制。常见的有电力后视镜,电动玻璃升降器,电力车门锁等部件。
二、电机驱动系统在新能源汽车中的应用
(一)新能源汽车对于电机驱动系统的要求
新能源汽车要求电机驱动系统在满足正常行驶需求之外,还要提供乘客舒适性,环境适应性和充电续航性,因此较于普通的工业用电机,新能源电机需要更为优质的性能来匹配新能源汽车提供的功用。
一是可靠性要高,电机在新能源汽车的应用中,长时间的工作状态和各种突发情况要求汽车电机拥有更好的稳定性和良好的抗震能力,可以在适用于不同路况和工作状态,保证新能源汽车的使用安全。
二是质量与体积,为保证行驶速度和车内扩展空间,新能源汽车要求使用的电机具有质量轻,体积小的特点,要保证电机转速的同时尽量选择体积符合新能源汽车使用标准,形状方便新能源汽车安装的电机。电机外壳通常采用铝合金制,既保证了电机外壳强度,又大幅度了降低电机外壳重量。并减少电机的体积,扩展车内空间,提高行驶舒适度。
三是效率和功率密度,新能源汽车使用电力进行驱动和控制,需要在较宽转速的保证下降低功率损耗,提高电力的使用性能,来保证一次充电可以行使较长的距离,避免多次充电,影响行驶效率
。四是瞬时功率大,在新能源汽车的行驶路况中,经常出现一些爬坡,负重和短期加速的需求,这就要求新能源汽车中的电机系统要有四倍左右的过载能力,来应对汽车行驶中的各种突发状况。其他的需求还有环境适应性要高,在工作中产生的噪音和振动要小,制动效率要高,回收利用和维修方便等特性。
(二)永磁同步电机驱动系统
永磁同步电机是这一种损耗小、效率高的电机,在电动汽车领域发展迅速。永磁同步电机系统在新能源汽车中应用主要分为正弦永磁同步电机和矩形波无刷直流电机两种。矩形波无刷直流电机是同类电机中效率最高的一种电机,输出功率高且工作状态稳定,适用于大部分汽车行驶路况,续航时间较长,且在转向控制中不受电火花等因素的干扰,转向稳定性优异。在长时间使用中也不易受到电磁波的干扰,具有很长时间的使用寿命。但永磁同步电机在使用过程中容易出现退磁现象,影响电机的正常使用。且永磁同步电机操作复杂,造价和维护成本较高,影响其在新能源汽车中的使用。
(三)交流感应驱动电机系统
交流感应驱动电机系统是目前较为常用的新能源汽车驱动系统,常见的电动汽车驱动大致分为两种,一种是集中电机驱动,成本较低且容易控制,使用电机完全替代传统内燃机,但缺点是不容易大量生产。另一种就是交流感应电机,是新能源汽车中最为稳定的驱动方式,多数应用的电机是三相异步电机,在新能源驱动系统工作进程中,性能稳定,维护费用低,使用寿命相较于传统的直流无刷电机强,是新能源汽车发展中最具性价比的一款电机系统,缺点是使用电量大,行驶成本增加,无法满足电力汽车长时间行驶的需求。
三、结束语
随着不可再生资源的逐渐减少和生态环境的污染,传统的内燃汽车注定被淘汰,新能源汽车是未来汽车行业的发展方向也是汽车行业的发展希望。我们要加强电机驱动系统在新能源汽车中的应用,不断改进各种电机系统的使用性能,为制造出轻量化、转矩性能高、使用寿命长且安全可靠的电机而不懈奋斗。
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