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1、电动汽车用电机的国内外 发展状况及发展趋势,目录,1.电动汽车对电动机的基本要求 2.电动汽车用电动机的种类和控制方法2.1有刷直流电动机2.2永磁无刷直流电动机2.3交流三相感应电动机2.4开关磁阻电动机 3.电动汽车用驱动电机系统的研究现状 4.电动汽车用驱动电机的发展趋势,引言,驱动电机系统是电动汽车的关键技术之一。在新能源汽车中，一般情况下是电机取代发动机并在电机控制器的控制下，将电能转化为机械能来驱动汽车行驶。其中，在纯电动汽车、太阳能电动汽车和燃料电池电动汽车中，电机作为纯驱动装置；在串联式混合动力汽车中，电机作为主要动力装置；在并联式混合动力汽车中，电机作为辅助动力装置。新能源汽
2、车与普通燃油汽车的最重要区别就在于电机驱动系统。,电动汽车对电动机的基本要求,（1）电动汽车用电动机应具有瞬时功率大，过载能力强、过载系数应为34，加速性能好，使用寿命长的特点。 （2）电动汽车用电动机应具有宽广的调速范围，包括恒转矩区和恒功率区。在恒转矩区，要求低速运行时具有大转矩，以满足起动和爬坡的要求；在恒功率区，要求低转矩时具有高的速度，以满足汽车在平坦的路面能够高速行驶的要求。 （3）电动汽车用电动机应能够在汽车减速时实现再生制动，将能量回收并反馈回蓄电池，使得电动汽车具有最佳能量的利用率，这在内燃机汽车上是不能实现的。 （4）电动汽车用电动机应在整个运行范围内，具有高的效率，以提高
3、1次充电的续驶里程。,电动汽车驱动系统组成及结构：,组成：,结构形式： 传统的驱动系统简化的传统驱动系统电动机驱动桥整体式驱动系统双电动机驱动系统内转子电动轮驱动系统外转子电动轮驱动系统,2.电动汽车用电动机的种类和控制方法 2.1有刷直流电动机,主要优点：控制简单、技术成熟。具有交流电机不可比拟的优良控制特性。在早期开发的电动汽车上多采用直流电动机，即使到现在，还有一些电动汽车上仍使用直流电动机来驱动。缺点：存在电刷和机械换向器，不但限制了电机过载能力与速度的进一步提高，而且如果长时间运行，要经常维护和更换电刷和换向器。由于损耗存在于转子上，使得散热困难，限制了电机转矩质量比的进一步提高。在
4、新研制的电动汽车上已基本不采用直流电动机。,2.2永磁无刷直流电动机,永磁无刷直流电动机性能优点：它是一种高性能的电动机。它的最大特点就是具有直流电动机的外特性而没有电刷组成的机械接触结构。采用永磁体转子，没有励磁损耗，发热的电枢绕组又装在外面的定子上，散热容易，因此，永磁无刷直流电动机没有换向火花，没有无线电干扰，寿命长，运行可靠，维修简便。转速不受机械换向的限制，如果采用空气轴承或磁悬浮轴承，可以在每分钟高达几十万转运行。永磁无刷直流电动机机系统相比具有更高的能量密度和更高的效率，在电动汽车中有着很好的应用前景。,永磁无刷直流电动机的不足：受永磁材料工艺的影响和限制，使得永磁无刷直流电动机
5、的功率范围较小，最大功率仅几十千瓦。永磁材料在受到振动、高温和过载电流作用时，其导磁性能可能会下降或发生退磁现象，将降低永磁电动机的性能，严重时还会损坏电动机，在使用中必须严格控制，使其不发生过载。永磁无刷直流电动机在恒功率模式下，操纵复杂，需要一套复杂的控制系统，从而使得永磁无刷直流电动机的驱动系统造价很高。,2.3交流三相感应电动机,交流三相感应电动机优点：交流三相感应电动机是应用得最广泛的电动机。其定子和转子采用硅钢片叠压而定子之间没有相互接触的滑环、换向器等部件。结构简单，运行可靠，经久耐用。交流感应电动机的功率覆盖面很宽广，转速达到1200015000r/min。可采用空气冷却或液体
6、冷却方式，冷却自由度高。对环境的适应性好，井能够实现再生反馈制动。与同样功率的直流电动机相比较，效率较高，质量减轻一半左右，价格便宜，维修方便。,交流三相感应电动机的不足：交流三相感应电动机的耗电量较大，转子容易发热，在高速运转时需要保证对交流三相感应电动机的冷却，否则会损坏电动机。交流三相感应电动机的功率因数较低，使得变频变压装置的输入功率因数也较低，因此需要采用大容量的变频变压装置。交流三相感应电动机的控制系统的造价远远高于交流三相感应电动机本身，增加了电动汽车的成本。并且调速性也较差。,2.4开关磁阻电动机,开关磁阻电动机优点：它是一种新型电动机，该系统具有很多明显的特点：它的结构比其它
7、任何一种电动机都要简单，在电动机的转子上没有滑环、绕组和永磁体等，只是在定子上有简单的集中绕组，绕组的端部较短，没有相间跨接线，维护修理容易。因而可靠性好，转速可达15000 r/min。效率可达85%93%呢，比交流感应电动机要高。损耗主要在定子，电机易于冷却；转子元永磁体，调速范围宽，控制灵活，易于实现各种特殊要求的转矩一速度特性，而且在很广的范围内保持高效率。更加适合电动汽车动力性能要求。,开关磁阻电动机的不足：控制系统比其他电动机的控制系统复杂一些，位置检测器是开关磁阻电动机的关键器件，其性能对开关磁阻电动机的控制操作有重要影响。由于开关磁阻电动机为双凸极结构，不可避免地存在转矩波动，
8、噪声是开关磁阻电动机最主要的缺点。但近年来的研究表明，采用合理的设计、制造和控制技术，开关磁阻电动机的噪声完全可以得到良好的抑制。另外，由于开关磁阻电动机输出转矩波动较大，功率变换器的直流电流波动也较大，所以在直流母线上需要装置一个很大的滤波电容器。,电动汽车用驱动电机特性比较,3.电动汽车用驱动电机系统的研究现状,电动乘用车方面，我国目前主要应用的是永磁无刷电机及交流异步电机，开关磁阻式电机在乘用车方面还没有应用，永磁及异步电机目前技术都已经很成熟，也具有批量配套的能力，但是国内目前的电动汽车市场还没有实现量产，只是处于小批量试制及实验阶段，因此国内的车用驱动电机系统也是小批量生产的水平，包
9、括上述的各种类型电机以及风冷、水冷等冷却形式，涵盖5KW-180KW功率范围。,现我国主要电动乘用车驱动电机生产企业电机类型一览表：,部分国内电机厂商为电动车生产商供应情况,湖南南车时代电机类型及配套厂商,4.电动汽车用驱动电机的发展趋势,新能源汽车的发展，纯电动汽车所用电机市场已经成为重点销售方向，虽然很多国内企业都宣称自己拥有全产业链的科研实力，但是真正好的电机一定是需要长期的技术积累，然后才能试制、测试，最终才能走向批量生产。国内真正有实力做新能源电机的整车企业很少，尤其是在乘用车领域，在各企业大力宣扬拥有核心自主的背景下，大家都不愿对外展示作为新能源汽车核心部件之一的电机环节仍处于受制
10、于人的境况。,新能源汽车所用电机分为异步电机和永磁电机两种，前者主要用于公交、客运等商用车，而后者主要用于乘用车。由于异步电机的转子无绕组，也无电刷，没有磁感应，功率转换效率低，构造也简单，价格也比较便宜，主要应用于大型客车;永磁电机电机的转子有绕组，有电刷向转子供电，功率转换效率大，结构较复杂，价格也贵，主要用于对转速要求严厉的环境，比如纯电动乘用车。在此过程中很多电机配套企业都是急忙上马，将传统工业电机进行简单的技术改进，当作新能源汽车电机提供给整车厂。但在国外，生产新能源汽车电机存在着多项严格的技术指标。,电动汽车生产现状对电机生产商的要求：,新能源汽车，尤其是纯电动汽车在爬坡、下坡、平
11、坦路面、颠簸路面等不同路况行驶时，电机的输出功率不一样。国内很多电机厂仅仅是在传统工业电机的生产经验上稍加改进，完全没有考虑到新能源汽车电机的使用环境，会大大缩短使用寿命，且易造成局部过热、线路短路等危险情况。既然都意识到电动汽车电机今后将有广阔的市场，何不严格的从电机的研发、试验、投产进行把控，尽早进行基础性研究，“静下心来”从零做起，真正形成电动汽车电机产业链，以健全的姿态面对触手可得的机遇。,中国电动汽车电机控制器供应模式,目前车用驱动电机系统尚需提高的地方：,（1） 全运行范围内的转矩、转速控制精度，效率最优化； （2） 系统可靠性及耐久性尚未得到充分验证，和汽车行业的严格要求还有一定差距； （3） 动力总成装置的集成度不高,机电一体化不够； （4） 关键材料（如高性能硅钢片，绝缘材料）和关键元器件（如IGBT模块，CPU芯片）仍依靠进口，限制了选择余地和成本降低； （5） 尚未形成完整的、满足汽车工业标准的供应商体系。虽然具备了小批量供货的能力，但产品尚未通过TS16949质量体系标准认证。,
