一、概述
1.对驱动电机的要求
(1)体积小、重量轻。采用铝合金电机外壳,电机控制器和冷却系统重量轻。
(2)电压高。高电压可以减小电机和导线的尺寸和重量,降低逆变器成本。
(3)转矩特性优良。满足汽车频繁起步、停车、加速、减速、低速大转矩爬坡、高速小转矩恒定功率等行驶工况。
(4)调速范围宽。宽的调速范围能够高速行驶,通常只设一级减速器或者不设减速器(例如特斯拉)。
(5)能量回收。减速和制动时对电池回馈能量,增加
电动汽车的行驶里程。
(6)安全性高。电气安全性高、耐高温、耐潮湿、低噪声、低故障率。
2.驱动系统类型
(1)集中驱动系统
集中驱动系统也称集成集中驱动系统,如图1所示,包括电机、减速器和差速器,有些车型还集成电机控制器。电动乘用车一般将集中驱动系统安装在前机舱,电动大客车、货车将集中驱动系统安装在后桥。
(2)分布驱动系统
分布驱动系统与集中驱动系统相比,具有结构紧凑、质量小、机件简化、传动效率高等优点,从而提高电动车的动力性,增加续驶里程。该系统省去差速器、半轴,驱动桥的每侧电机分别驱动每侧车轮,在车辆曲线行驶时两侧电机以不同转速工作。四轮驱动车辆每个车轮安装一个电机,但是对4个电机转速要求控制精度高。该系统尽量降低电机质量,轮下质量降低可以获得良好的乘坐舒适性。分布驱动系统有轮边电机、
轮毂电机两种类型。
①轮边电机,又分为两种型式,一种是电机轴线与车轮轴线不重合,两个轴线之间是减速齿轮;另一种是电机轴线与车轮轴线重合,采用行星齿轮减速机构。
②
轮毂电机,将电机集成在轮毂上,电机轴线与车轮轴线重合,采用内转子的带有减速机构,采用外转子的不带有减速机构。
轮毂电机可以改善电机与独立悬架在有限空间内的布置困难问题,与轮边电机相比可降低空气阻力、提高通过性。
3.驱动电机类型
(1)直流电机
直流电机又分为他励式直流电机、并励式直流电机、串励式直流电机、复励式直流电机。优点是结构简单、技术成熟、控制容易,主要用于电动自行车、老年代步车、电动叉车、低速电动车等。缺点是耗电高、效率低,不适合
电动汽车。
(2)永磁同步电机
永磁同步电机又分为交流永磁同步电机和直流永磁同步电机,
电动汽车采用交流永磁同步电机。该电机采用永磁体励磁,不采用线圈励磁,优点是效率高、控制精度高、转矩大和平稳、低噪声。
交流永磁同步电机主要由铝合金外壳、定子组件(硅钢片铁芯、三相线圈,通入三相交流电后产生旋转磁场)、转子组件(转子轴、硅钢片铁芯、永久磁铁)、前端盖、后端盖、温度传感器、旋变传感器、接线盒、安装支架等组成。
转子是励磁组件,又分为两种:①嵌入式永磁铁芯,在转子的硅钢片中镶嵌永久磁铁,硅钢片用来固定磁铁并具有良好导磁性,没有剩磁、电阻大;硅钢片一片片叠集,使得内部环形电流小、产生的热量低;②凸装式永磁铁芯,磁铁高于硅钢片,磁铁两侧没有支撑,在圆周方向固定作用差。
(3)交流异步电机
交流异步电机又称作交流感应电机,转子转速低于定子旋转磁场的转速,所以称为异步。优点是结构简单、制造成本低、整体坚固、维修方便,当逆变器损坏时电机不会产生反电动势而出现汽车紧急制动;缺点是重量大、体积大。特斯拉
电动汽车采用交流异步电机,该车以高能量密度的18650电池弥补电机重量大的缺点。
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