電動汽車用電機的國內外發(fā)展狀況及發(fā)展趨勢

1、.,1,電動汽車用電機的國內外發(fā)展狀況及發(fā)展趨勢,2,.,目錄,1.電動汽車對電動機的基本要求 2.電動汽車用電動機的種類和控制方法 2.1有刷直流電動機 2.2永磁無刷直流電動機 2.3交流三相感應電動機 2.4開關磁阻電動機 3.電動汽車用驅動電機系統(tǒng)的研究現狀 4.電動汽車用驅動電機的發(fā)展趨勢,3,.,引言,驅動電機系統(tǒng)是電動汽車的關鍵技術之一。在新能源汽車中，一般情況下是電機取代發(fā)動機并在電機控制器的控制下，將電能轉化為機械能來驅動汽車行駛。其中，在純電動汽車、太陽能電動汽車和燃料電池電動汽車中，電機作為純驅動裝置；在串聯式混合動力汽車中，電機作為主要動力裝置；在并聯式混合動力汽車中，

2、電機作為輔助動力裝置。新能源汽車與普通燃油汽車的最重要區(qū)別就在于電機驅動系統(tǒng)。,4,.,電動汽車對電動機的基本要求,（1）電動汽車用電動機應具有瞬時功率大，過載能力強、過載系數應為34，加速性能好，使用壽命長的特點。 （2）電動汽車用電動機應具有寬廣的調速范圍，包括恒轉矩區(qū)和恒功率區(qū)。在恒轉矩區(qū)，要求低速運行時具有大轉矩，以滿足起動和爬坡的要求；在恒功率區(qū)，要求低轉矩時具有高的速度，以滿足汽車在平坦的路面能夠高速行駛的要求。 （3）電動汽車用電動機應能夠在汽車減速時實現再生制動，將能量回收并反饋回蓄電池，使得電動汽車具有最佳能量的利用率，這在內燃機汽車上是不能實現的。 （4）電動汽車用電動機應

3、在整個運行范圍內，具有高的效率，以提高1次充電的續(xù)駛里程。,.,5,電動汽車驅動系統(tǒng)組成及結構：,結構形式： 傳統(tǒng)的驅動系統(tǒng) 簡化的傳統(tǒng)驅動系統(tǒng) 電動機驅動橋整體式驅動系統(tǒng) 雙電動機驅動系統(tǒng) 內轉子電動輪驅動系統(tǒng) 外轉子電動輪驅動系統(tǒng),組成：,6,.,2.電動汽車用電動機的種類和控制方法 2.1有刷直流電動機,主要優(yōu)點：控制簡單、技術成熟。具有交流電機不可比擬的優(yōu)良控制特性。在早期開發(fā)的電動汽車上多采用直流電動機，即使到現在，還有一些電動汽車上仍使用直流電動機來驅動。 缺點：存在電刷和機械換向器，不但限制了電機過載能力與速度的進一步提高，而且如果長時間運行，要經常維護和更換電刷和換向器。由于損

4、耗存在于轉子上，使得散熱困難，限制了電機轉矩質量比的進一步提高。 在新研制的電動汽車上已基本不采用直流電動機。,7,.,2.2永磁無刷直流電動機,永磁無刷直流電動機性能優(yōu)點： 它是一種高性能的電動機。它的最大特點就是具有直流電動機的外特性而沒有電刷組成的機械接觸結構。采用永磁體轉子，沒有勵磁損耗，發(fā)熱的電樞繞組又裝在外面的定子上，散熱容易，因此，永磁無刷直流電動機沒有換向火花，沒有無線電干擾，壽命長，運行可靠，維修簡便。 轉速不受機械換向的限制，如果采用空氣軸承或磁懸浮軸承，可以在每分鐘高達幾十萬轉運行。永磁無刷直流電動機機系統(tǒng)相比具有更高的能量密度和更高的效率，在電動汽車中有著很好的應用前景

5、。,8,.,永磁無刷直流電動機的不足： 受永磁材料工藝的影響和限制，使得永磁無刷直流電動機的功率范圍較小，最大功率僅幾十千瓦。永磁材料在受到振動、高溫和過載電流作用時，其導磁性能可能會下降或發(fā)生退磁現象，將降低永磁電動機的性能，嚴重時還會損壞電動機，在使用中必須嚴格控制，使其不發(fā)生過載。 永磁無刷直流電動機在恒功率模式下，操縱復雜，需要一套復雜的控制系統(tǒng)，從而使得永磁無刷直流電動機的驅動系統(tǒng)造價很高。,9,.,2.3交流三相感應電動機,交流三相感應電動機優(yōu)點： 交流三相感應電動機是應用得最廣泛的電動機。其定子和轉子采用硅鋼片疊壓而定子之間沒有相互接觸的滑環(huán)、換向器等部件。結構簡單，運行可靠，經

6、久耐用。交流感應電動機的功率覆蓋面很寬廣，轉速達到1200015000r/min?？刹捎每諝饫鋮s或液體冷卻方式，冷卻自由度高。對環(huán)境的適應性好，井能夠實現再生反饋制動。與同樣功率的直流電動機相比較，效率較高，質量減輕一半左右，價格便宜，維修方便。,10,.,交流三相感應電動機的不足： 交流三相感應電動機的耗電量較大，轉子容易發(fā)熱，在高速運轉時需要保證對交流三相感應電動機的冷卻，否則會損壞電動機。 交流三相感應電動機的功率因數較低，使得變頻變壓裝置的輸入功率因數也較低，因此需要采用大容量的變頻變壓裝置。交流三相感應電動機的控制系統(tǒng)的造價遠遠高于交流三相感應電動機本身，增加了電動汽車的成本。并且調

7、速性也較差。,11,.,2.4開關磁阻電動機,開關磁阻電動機優(yōu)點： 它是一種新型電動機，該系統(tǒng)具有很多明顯的特點：它的結構比其它任何一種電動機都要簡單，在電動機的轉子上沒有滑環(huán)、繞組和永磁體等，只是在定子上有簡單的集中繞組，繞組的端部較短，沒有相間跨接線，維護修理容易。因而可靠性好，轉速可達15000 r/min。效率可達85%93%呢，比交流感應電動機要高。 損耗主要在定子，電機易于冷卻；轉子元永磁體，調速范圍寬，控制靈活，易于實現各種特殊要求的轉矩一速度特性，而且在很廣的范圍內保持高效率。更加適合電動汽車動力性能要求。,12,.,開關磁阻電動機的不足： 控制系統(tǒng)比其他電動機的控制系統(tǒng)復雜一

8、些，位置檢測器是開關磁阻電動機的關鍵器件，其性能對開關磁阻電動機的控制操作有重要影響。由于開關磁阻電動機為雙凸極結構，不可避免地存在轉矩波動，噪聲是開關磁阻電動機最主要的缺點。 但近年來的研究表明，采用合理的設計、制造和控制技術，開關磁阻電動機的噪聲完全可以得到良好的抑制。另外，由于開關磁阻電動機輸出轉矩波動較大，功率變換器的直流電流波動也較大，所以在直流母線上需要裝置一個很大的濾波電容器。,13,.,電動汽車用驅動電機特性比較,14,.,3.電動汽車用驅動電機系統(tǒng)的研究現狀,電動乘用車方面，我國目前主要應用的是永磁無刷電機及交流異步電機，開關磁阻式電機在乘用車方面還沒有應用，永磁及異步電機目

9、前技術都已經很成熟，也具有批量配套的能力，但是國內目前的電動汽車市場還沒有實現量產，只是處于小批量試制及實驗階段，因此國內的車用驅動電機系統(tǒng)也是小批量生產的水平，包括上述的各種類型電機以及風冷、水冷等冷卻形式，涵蓋5KW-180KW功率范圍。,15,.,現我國主要電動乘用車驅動電機生產企業(yè)電機類型一覽表：,16,.,部分國內電機廠商為電動車生產商供應情況,湖南南車時代電機類型及配套廠商,17,.,4.電動汽車用驅動電機的發(fā)展趨勢,新能源汽車的發(fā)展，純電動汽車所用電機市場已經成為重點銷售方向，雖然很多國內企業(yè)都宣稱自己擁有全產業(yè)鏈的科研實力，但是真正好的電機一定是需要長期的技術積累，然后才能試制

10、、測試，最終才能走向批量生產。國內真正有實力做新能源電機的整車企業(yè)很少，尤其是在乘用車領域，在各企業(yè)大力宣揚擁有核心自主的背景下，大家都不愿對外展示作為新能源汽車核心部件之一的電機環(huán)節(jié)仍處于受制于人的境況。,18,.,新能源汽車所用電機分為異步電機和永磁電機兩種，前者主要用于公交、客運等商用車，而后者主要用于乘用車。 由于異步電機的轉子無繞組，也無電刷，沒有磁感應，功率轉換效率低，構造也簡單，價格也比較便宜，主要應用于大型客車; 永磁電機電機的轉子有繞組，有電刷向轉子供電，功率轉換效率大，結構較復雜，價格也貴，主要用于對轉速要求嚴厲的環(huán)境，比如純電動乘用車。在此過程中很多電機配套企業(yè)都是急忙上

11、馬，將傳統(tǒng)工業(yè)電機進行簡單的技術改進，當作新能源汽車電機提供給整車廠。但在國外，生產新能源汽車電機存在著多項嚴格的技術指標。,19,.,電動汽車生產現狀對電機生產商的要求：,新能源汽車，尤其是純電動汽車在爬坡、下坡、平坦路面、顛簸路面等不同路況行駛時，電機的輸出功率不一樣。國內很多電機廠僅僅是在傳統(tǒng)工業(yè)電機的生產經驗上稍加改進，完全沒有考慮到新能源汽車電機的使用環(huán)境，會大大縮短使用壽命，且易造成局部過熱、線路短路等危險情況。既然都意識到電動汽車電機今后將有廣闊的市場，何不嚴格的從電機的研發(fā)、試驗、投產進行把控，盡早進行基礎性研究，“靜下心來”從零做起，真正形成電動汽車電機產業(yè)鏈，以健全的姿態(tài)面對觸手可得的機遇。,20,.,中國電動汽車電機控制器供應模式,21,.,22,.,目前車用驅動電機系統(tǒng)尚需提高的地方：,（1） 全運行范圍內的轉矩、轉速控制精度，效率最優(yōu)化； （2） 系統(tǒng)可靠性及耐久性尚未