交流感應(yīng)電機驅(qū)動系統(tǒng)的性能價格比最高,最值得在大功率電動汽車上優(yōu)先推廣應(yīng)用;直流電機驅(qū)動系統(tǒng)由于成本低、技術(shù)成熟,在目前或今后相當一段時期內(nèi)仍將廣泛應(yīng)用,但隨著功率半導(dǎo)體器件性能的不斷提高及價格的大幅度降低,在電動汽車上,直流電機驅(qū)動系統(tǒng)的使用范圍將逐漸縮小;隨著成本的降低和可靠性的進一步提高,永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)在電動汽車上也將在一定范圍內(nèi)得到應(yīng)用,特別是小功率的永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng);開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)最為簡單,適合于高速運行,調(diào)速控制比較容易,但是電磁噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動仍然是開關(guān)磁阻電機面臨的兩大難題。
對比來看,交流感應(yīng)電機和開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)相對簡單、堅固,可以免維護,允許高速旋轉(zhuǎn)。與同容量直流電機相比,其具有體積小、重量輕、價格便宜的優(yōu)點,電動汽車采用交流驅(qū)動是一個發(fā)展方向。
目前電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)的研究趨勢主要集中在以下幾個方面:
1.電動汽車要求驅(qū)動系統(tǒng)在零速時有足夠大的轉(zhuǎn)矩,所以在目前的交流驅(qū)動系統(tǒng)中,電機端部都裝有速度傳感器或轉(zhuǎn)子位置傳感器,但這增加了成本,而且給安裝帶來不便。無速度傳感器、無位置傳感器的交流驅(qū)動系統(tǒng)是發(fā)展方向之一。
2.效率優(yōu)化控制在電動汽車上顯得特別重要。在交流感應(yīng)電機控制中,某個轉(zhuǎn)矩可看成由定子電流的勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量產(chǎn)生的,優(yōu)化這兩個分量的組合可使定子電流最小,從而獲得最高效率控制。
3.電機參數(shù)的自動測量、控制系統(tǒng)參數(shù)的自動整定是高性能控制系統(tǒng)的一個標志。當運行環(huán)境發(fā)生變化后,系統(tǒng)各種參數(shù)會發(fā)生變化,從而會偏離最佳運行狀態(tài)。
4.參數(shù)自動辨識、自動整定功能能便控制系統(tǒng)自動調(diào)整在最佳狀態(tài)。
5.高效率、大容量和高可靠性的永磁體材料、設(shè)計和制造,以及永磁同步電機寬范圍恒功弱磁算法也是目前研究的熱點。
6.數(shù)字化是未來電機驅(qū)動技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。數(shù)字化不僅包括驅(qū)動控制的數(shù)字化,驅(qū)動到數(shù)控系統(tǒng)接口的數(shù)字化,而且還應(yīng)該包括測量單元數(shù)字化。隨著微電子學(xué)及計算機技術(shù)的發(fā)展,高速、高集成度、低成本的微機專用芯片以及DSP等的問世及商品化,使得全數(shù)字的控制系統(tǒng)成為可能。用軟件最大程度上地代替硬件,除完成要求的控制功能外,還可以具有保護、故障監(jiān)控、自診斷等其他功能。全數(shù)字化是電動車控制乃至交流傳動系統(tǒng)的重要發(fā)展方向之一。
7.電機驅(qū)動系統(tǒng)的集成化。包含有兩個方面:其一是電機與發(fā)動機總成或電機與變速箱的集成,電機驅(qū)動技術(shù)向著集成化的方向發(fā)展有利于減小整個系統(tǒng)的重量和體積,并可以有效地降低系統(tǒng)的制造成本;將電動汽車驅(qū)動控制器的開關(guān)器件、電路、控制、傳感器、電源和無源器件都集成到標準的模塊中構(gòu)成電力電子組件,這種集成方法可以較好地解決不同工藝的電路之間的組合和高電壓隔離等問題,具有較高的集成度,也可以比較有效地減小體積和重量,但目前還存在分布參數(shù)、電磁兼容、傳熱等具有較高難度的技術(shù)問題,并且尚不能有效地降低成本,達到較高的可靠性。
總之,新能源汽車離不開動力電池,也同樣離不開驅(qū)動電機,作為電動汽車結(jié)構(gòu)中機械能與電能之間的轉(zhuǎn)換者,驅(qū)動電機的作用無以替代。在進行新能源汽車的整車設(shè)計時,要根據(jù)整車性能要求和產(chǎn)品市場定位來確定使用哪種型號的驅(qū)動電機,沒有最好的,只有最合適的,這樣才能在保證整車質(zhì)量的同時,最大限度地減輕消費者的經(jīng)濟負擔,同時又可以做到資源的合理分配。
Tips
比功率:比功率是衡量汽車動力性能的一個綜合指標,具體是指汽車發(fā)動機最大功率與汽車總質(zhì)量之比。一般來講,對同類型汽車而言,比功率越大,汽車的動力性越好。
5分鐘比功率峰值:指電動機在指定工作狀態(tài)下連續(xù)工作5分鐘所表現(xiàn)出來的最大比功率,是衡量電動機性能的指標之一。
功率因數(shù):在交流電路中,電壓與電流之間的相位差的余弦叫做功率因數(shù)。功率因數(shù)的大小與電路的負荷性質(zhì)有關(guān),一般具有電感性負載的電路功率因數(shù)都小于1。
功率因數(shù)是衡量電氣設(shè)備效率高低的一個系數(shù)。功率因數(shù)低,說明電路用于交變磁場轉(zhuǎn)換的無功功率大,從而降低了設(shè)備的利用率,增加了線路供電損失。
磁阻:就是磁通通過磁路時所受到的阻礙作用。