純電動汽車驅動電機的主要類型
『壹』 電動汽車有哪幾種驅動電機
直流電動機、交流電動機、永磁同步電動機交流非同步電動機等等
『貳』 純電動汽車的電機電壓是多少電機是哪種類型
電動汽車一般是336V,384V,電動大客車一般是580-600V
母線電壓越高,電機恆功率的轉速區越寬。
電機現在越來越多的使用永磁電機。因為這種電機體積小,易於在汽車上布置。
『叄』 純電動汽車電機驅動系統有哪幾部分組成
電機驅動系統主要由中央控制器、驅動控制器、電動機、冷卻系統、機械傳動裝置等組成。
『肆』 什麼是純電動汽車 ,純電動汽車可分為哪些類型
你好,純電動汽車可分為2種類型,即用純蓄電池作為動力的純電動汽車和裝有輔助動力的電動汽車。
『伍』 純電動汽車的主要類型
1,純電動汽車的動力源
(1)用單一車載動力電池作為動力源的純電動汽車,該車型純電動汽車只裝置了動力電池,
(2 )裝有輔助動力源的純電動汽車,用單一動力電池作為動力源的純電動汽車,會存在電池的效率較低,電池組的質量和體積較大。
2.純電動汽車的動力布置形式;
(1)替代內燃機布置只是將內燃機換成電動機,仍然保留了離合器,變速器和驅動橋部分,
(2)電機齒輪機構集成布置取消了離合器和變速器,但保留減速差速機構,
(3)輪轂電機布置是將電動機直接裝到驅動軸上,直接由電動機實現變速和差速轉換,
『陸』 電動汽車主要有哪三種類型
純電動汽車(BEV)、混合動力汽車(HEV)、燃料電池汽車(FCEV)。。
1、純電動汽車,以車載電源為動力,用電機驅動車輪行駛,符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。
電動汽車的組成包括:電力驅動及控制系統、驅動力傳動等機械繫統、完成既定任務的工作裝置等。電力驅動及控制系統是電動汽車的核心,也是區別於內燃機汽車的最大不同點。電力驅動及控制系統由驅動電動機、電源和電動機的調速控制裝置等組成。電動汽車的其他裝置基本與內燃機汽車相同。
2、混合動力汽車,燃料(汽油,柴油)和電能的混合,是有電動馬達作為發動機的輔助動力驅動汽車,屬於一種優勢互補的技術。
混合動力汽車的燃油經濟性能高,而且行駛性能優越,混合動力汽車的發動機要使用燃油,而且在起步、加速時,由於有電動馬達的輔助,所以可以降低油耗。
3、燃料電池汽車「電池」是氫氧混合燃料電池。和普通化學電池相比,燃料電池可以補充燃料,通常是補充氫氣。一些燃料電池能使用甲烷和汽油作為燃料,但通常是限制在電廠和叉車等工業領域使用。
(6)純電動汽車驅動電機的主要類型擴展閱讀:
電動汽車的技術原理:
純電動汽車以電動機代替燃油機,由電機驅動而無需自動變速箱。相對於自動變速箱,電機結構簡單、技術成熟、運行可靠。
傳統的內燃機能把高效產生轉矩時的轉速限制在一個窄的范圍內,這是為何傳統內燃機汽車需要龐大而復雜的變速機構的原因;而電動機可以在相當寬廣的速度范圍內高效產生轉矩,在純電動車行駛過程中不需要換擋變速裝置,操縱方便容易,噪音低。
與混合動力汽車相比,純電動車使用單一電能源,電控系統大大減少了汽車內部機械傳動系統,結構更簡化,也降低了機械部件摩擦導致的能量損耗及噪音,節省了汽車內部空間、重量。
電機驅動控制系統是新能源汽車車輛行駛中的主要執行結構,驅動電機及其控制系統是新能源汽車的核心部件(電池、電機、電控)之一,其驅動特性決定了汽車行駛的主要性能指標,它是電動汽車的重要部件。
電動汽車中的燃料電池汽車FCV、混合動力汽車HEV 和純電動汽車EV 三大類都要用電動機來驅動車輪行駛,選擇合適的電動機是提高各類電動汽車性價比的重要因素,因此研發或完善能同時滿足車輛行駛過程中的各項性能要求,並具有堅固耐用、造價低、效能高等特點的電動機驅動方式顯得極其重要。
『柒』 目前純電動汽車驅動電機模塊的類型有哪些
有兩種類型,一種僅用於控制驅動電機,簡稱MCU,另一種是更具有集成控制功能的驅動電機控制模塊,即MCU與DCDC轉換功能。
『捌』 請問目前電動汽車使用的電機種類有哪些
電動汽車電機
題詞:用技術創新來降低電動汽車之成本
摘要:電動國汽車的主要成本在電池、充電機、電機和控制器,以快速充電的電池和充電網路之保障,減少電池車載量,以組合電機和磁力驅動器來替代主電機和電子調速控制器,機械變速箱和離合器,以降低成本,用自主知識產權的驅動技術來取代汽車電子控制技術,免得日後受制於外國專利。
國內中低檔轎車價格日趨下降,2004年10月份國內奧托和吉利競爭推出極低價轎車,3萬元/輛以內,相比這下:電動汽車目前成本仍高居不下,究其原因是:電動汽車目前尚處於研發階段,樣車和試運行階段,根本無批量可言,這是與流水線生產燃油汽車所不能比擬的,這是現實,也是可以理解的。
同時目前各式電動汽車能示範運行的,都是在原燃油汽車的底盤、車廂之基礎上改裝而成的,即將發動機、油箱等系統全數拆下,然後裝上電動機,電池等相關配套設備就形成電動汽車,而混合動力是在原然油系統基礎上加裝一套電池、電氣驅動系統,形成了油、電混合驅動系統。那麼,電動汽車成本主要就在電池、充電機、驅動電機、控制器和電源轉換設備等產品組成,約佔到整車造價成本50—60%。
目前以純電動汽車為例,電池有採用鉛酸電池、鎳氫電池、鋰電池,電源有的採用直流電源、驅動直流電機,有的將車載直流電源經逆變器轉換成交流電三相380V,供給三相非同步電機,採用變頻設備來調速。
電池品種不同和儲電量不同,其總體造價差異很大,另外電動汽車之儲電量加大多少,使成本成倍增長,如鋰電池裝備轎車,如續行里程300km,電池成本約4萬元以上,500km以上續行里程,電池成本為8萬元以上,這種研發思路是白天行駛晚上充電,為了使續行里程不亞於燃油汽車,就構成了電池成本的居高不下。
電動汽車驅動電機不同,其成本也差異甚大,若採用直流有刷電機,車載電源可直接供給電機,使用這種電機採用晶閘管式控制器斬波方式調速。目前電動汽車用直流有刷電機已經能滿足電動汽車使用要求,但由於產量有限成本很高,品種規格不多,選擇餘地較小,晶閘管控制器原採用外國公司如義大利和美國產品,現在可以國產化,成本較高,同時關鍵元器件均採用外國公司生產和控制。
若用直流無刷電機,其必須與控制器一體製成,成本更高。以調電源脈沖寬度來調電機轉速,優點是體積小,重量輕。電機能國產化,控制器的關鍵元器件均由國外公司生產,成本降下來可能性不大,且目前這種電機與電動汽車一樣屬研發階段,形不成批量,成本高就在情理之中。
若用交流非同步電機作為電動汽車驅動電機,其優點:體積小、重量輕,國產質量不差,由於車載電源系直流電,需將電源經逆變器轉換成交流電,汽車電機電壓380V左右,功率在幾十kw不等,其逆變器功率不小,成本也不會低到哪裡去,交流電機調速由變頻方式調速,交流非同步電機採用變頻變壓控制(VVVF)和磁場定向控制(FOC)也稱矩量控制或解耦控制、變極控制。變頻控制器國產、進口都有,但關鍵元器件均為進口,因此,要降低成本也不太可能。
至於正在研發中的磁阻電機,也要由電子控制器來控制調速,其成本情況與上述相同。開關磁阻電機採用模糊滑模控制(FSMC)方法來控制電機和調速,它若沒有這種電子控制設備,電機就不能工作。
電動機的轉速越高則電樞繞且切割磁場越快,產生的反電勢越高。反而限制了電流,使轉矩降低,低轉速下卻可輸出較大轉矩。因此在阻力較大的路面或走上坡路時,由於轉矩較大,所以要消耗較大的電流,換句話說,電動機在低速運動,電動車在慢速行駛時,電流輸出並不小,只是電壓降低了。
電動機要調速度,就得通過改變電壓來實現,這是電動機調速的理論基礎。而將車載電源之電壓降低至電機調速之低電壓,將有限的電源消耗在頻繁的調速中,是一種浪費。
電機最高效率在額定轉速那裡,往下調速就效率低,轉速越低效率越低。而為了提高車載電源的利用率,應該希望電機的效率越高越好。
電動汽車驅動電機,要求啟動、爬坡時高轉矩,高速行駛時要求低轉矩,要求變速范圍大。直流有刷電機、直流永磁無刷電機、交流非同步電機、磁阻電機是目前電動汽車驅動電機的主流技術和首選機型,它們有一個不可避開的設備,電子控制設備和微機控制技術,這個構成了電動汽車成本的主要部份之一和技術障礙,目前核心技術掌握在外國人手中,我們要就得向他們購買,將來中國各種電動汽車推開形成產業,或有朝一日中國能出口電動汽車時,國外控制器核心技術擁有者會象彩電、DVD一樣,來收專利費,這是後話,但這種可能並非天方夜譚。
若要降低電動汽車總成本,只能在電池、充電器、電機、控制器產品方面作文章。要用技術創新的思路來改變這一局面,發明出一種新的電機驅動,變速機構系統和電池充電模式,走自己特色的路。
如果在電動汽車上電池裝的少,在確保電機正常運作,同時在各種路況運行條件下,不損害電池壽命的前提下,以一次充電續行里程200km左右,也即所載電池供電機,整車工作2—3小時,然後在快速充電機上補充電源,這就要求電池能以1C以上或2C--3C電流充電。另外電動車應在一個城市一個區域行駛,在它們的行駛范圍內有公用充電站,在極短時間內如10分種、15分鍾將電池組充至80%--90%,能行使100km--150km。電動汽車本身配有車載充電器,回家在車庫里慢充電,車載電池裝得少,整車質量就小,能有效增載入荷,造價也低。
電動機應採用直流有刷電機,稍作改進後直接驅動,不用逆變電源,削去這一塊成本,電機調速問題不採用暫波,調脈,調頻率的通常做法,改用調內燃機油門的原理,車用驅動電機之功率,分解成若干個小功率電機,組成一個組合電機,該組合內的各個電機功率相等或功率大小不一,在啟動、加速、輕載、重載、爬坡、怠速時分別啟動或關閉其中幾個電機,使之工作或停機。即駕駛員根據電動汽車實際運行狀況來調節電機工作的數量和總功率,而工作的電機始終以額定轉速恆定輸出轉速和扭矩,而不必對其進行調速,這樣就不再用電子控制器和調速器。
多電機驅動能減小整車主電機的電流和額定值功率,減小單個電機驅動時所需大電流對車載電池的沖擊,這點對已使用較長時間壽命的電池和車載電池組內所儲電量不多時的電池情況猶為重要和關鍵,能延長電池使用壽命。
目前在研製的電動汽車,其驅動機構中,有的仍保留原汽車中的機械變速器和離合器,這主要是電動機調速控制的不是很理想所致,因而保留了它。應取消原機械變速箱和離合器,採用磁性驅動器,來無極變速,通過調節主動和從動器件的間距,就能達到變速箱離合器的作用,與組合電機二者配合,就成了一個有機整體的電機驅動系統。磁力驅動器調速可和單個大電機進行匹配也可與組合電機之幾個小功率電機進行匹配,在這種匹配中,電機始終以額定轉速在工作,由於磁力驅動器的調節,電動車的車速快、慢有變化,這時電機的負載,轉矩就跟著變化,即整車需要大的轉矩,電機或電機組就輸出大轉矩,反之就輸出小轉矩,電機的轉矩變化隨整車之需要而變化,電機的功耗也隨之變化,這樣就做到整車需多少轉矩,電機就輸出多少轉矩,就耗多少電,既節能又不必通過復雜的電機控制系統。電機運行時,轉速越高,轉矩越小,轉速越低,轉矩越大,這就是載重負載大,或爬坡時要降低轉速加大轉矩,而和電動機正好達到了統一。中國稀土永磁材料在世界上 居優勢地位,應著力開發應用,而用直流稀土永磁有刷電機與磁力驅動器,就完全利用稀土永磁材料,完全具有中國自主知識產權,整個成本也大大低於「電機、控制器、機械變速箱、離合器」的總成本。而且將來也不受制於外國公司。
電動汽車包括純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車,它們都以電動機來驅動行駛的,若組合電機和磁力驅動器能應用到這些車上,對這種車型的總成本會降低很多,這樣就容易為市場所接受,與內燃機汽車相比,更具競爭力。因此組合電機和磁力驅動器的研發,將對電動汽車研發,產業化起到推動作用,具積極意義。
如果用價格甚低的汽車如奧托、吉利,3萬元/輛,撤除發動機、離合器、變速箱、油箱、供油系統等,那麼扣去這一塊成本約5000—6000元左右,那麼整車成本約2.5萬元/輛左右,然後配上電池組,車載充電機、電機、磁力驅動器等,其總成本在3萬—3.5萬元套,那麼經濟型家用或出租用電動轎車,其成本在6—7萬元左右是可以實現的。這種轎車是有競爭力的,而且電費經測算約10元/100km,每100km耗電18kw/h左右。一般普通轎車每百公里耗油為8升/100km,按2004年10月份油價3.63元/升計,約30元/100kw的耗油費。前者是後者的1/3,如果2005年實施燃油稅,那麼油耗用將進一步增加,而電動汽車目前應屬扶持對象,而且電費2005年變化不會太大,其耗電費也不會增加,兩者相較,電動汽車在運行費用方面是有競爭力的。
電動汽車驅動電機性能比較
摘要:驅動電機系統是電動汽車的關鍵技術之一。本文對電動汽車的幾種典型驅動系統進行了定性分析,對它們的性能進行了比較,指出了它們各自的優缺點。
關鍵詞:電動汽車;驅動電機;分析;性能比較
人類與環境共存和全球經濟的可持續發展使人們迫切希望尋求到一種低排放和有效利用資源的交通工具,使用電動汽車無疑是一種很有希望的方案。
現代電動汽車是融合了電力、電子、機械控制、材料科學以及化工技術等多種高新技術的綜合產品。整體的運行性能、經濟性等首先取決於電池系統和電機驅動控制系統。電動汽車的電機驅動系統一般由4個主要部分組成,即控制器。功率變換器、電動機及感測器。目前電動汽車中使用的電動機一般有直流電動機、感應電動機、開關磁阻電動機以及永磁無刷電動機等。
1 電動汽車對電動機的基本要求
電動汽車的運行,與一般的工業應用不同,非常復雜。因此,對驅動系統的要求是很高的。
1.1 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3~4),加速性能好,使用壽命長的特點。
1.2 電動汽車用電動機應具有寬廣的調速范圍,包括恆轉矩區和恆功率區。在恆轉矩區,要求低速運行時具有大轉矩,以滿足起動和爬坡的要求;在恆功率區,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。
1.3 電動汽車用電動機應能夠在汽車減速時實現再生制動,將能量回收並反饋回蓄電池,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。
1.4 電動汽車用電動機應在整個運行范圍內,具有高的效率,以提高1次充電的續駛里程。
另外還要求電動汽車用電動機可靠性好,能夠在較惡劣的環境下長期工作,結構簡單適應大批量生產,運行時雜訊低,使用維修方便,價格便宜等[1-2]。
2 電動汽車用電動機的種類和控制方法
2.1 直流電動機
有刷直流電動機的主要優點是控制簡單、技術成熟。具有交流電機不可比擬的優良控制特性。在早期開發的電動汽車上多採用直流電動機,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。但由於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,勢必要經常維護和更換電刷和換向器。另外,由於損耗存在於轉子上,使得散熱困難,限制了電機轉矩質量比的進一步提高。鑒於直流電動機存在以上缺陷,在新研製的電動汽車上已基本不採用直流電動機[3]。
2.2 交流三相感應電動機
2.2.1 交流三相感應電動機的基本性能
交流三相感應電動機是應用得最廣泛的電動機。其定子和轉子採用硅鋼片疊壓而定子之間沒有相互接觸的滑環、換向器等部件。結構簡單,運行可靠,經久耐用。交流感應電動機的功率覆蓋面很寬廣,轉速達到12000~15000r/min。可採用空氣冷卻或液體冷卻方式,冷卻自由度高。對環境的適應性好,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。
2.2.2 交流感應電動機的控制系統
由於交流三相感應電動機不能直接使用蓄電池供給的直流電,另外交流三相感應電動機具有非線性輸出特性。因此,在採用交流三相感應電動機的電動汽車上,需要應用逆變器中的功率半導體器件,將直流電變為頻卒和幅值都可以調節的交流電來實現對交流三相電動機的控制。主要有v/f控製法、轉差頻率控製法。
用矢量控製法,對交流三相感應電動機的勵磁繞組交流電的頻率和輸入交流三相感應電動機的端調控制,控制交流三相感應電動機旋轉磁場的磁通量和轉矩,實現改變交流三相感應電動機轉速和輸出轉矩,來滿足負載變化特性的要求,並能夠獲得最高效率,從而使得交流三相感應電動機能夠在電動汽車上得到廣泛應用。
2.2.3 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,因此需要採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的造價遠遠高於交流三相感應電動機本身,增加了電動汽車的成本[2-4]。另外,交流三相感應電動機的調速性也較差。
2.3 永磁無刷直流電動機
2.3.1永磁無刷直流電動機的基本性能
永磁無刷直流電動機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刷組成的機械接觸結構。加之,它採用永磁體轉子,沒有勵磁損耗:發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。此外,它的轉速不受機械換向的限制,如果採用空氣軸承或磁懸浮軸承,可以在每分鍾高達幾十萬轉運行。永磁無刷直流電動機機系統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。
2.3.2 永磁無刷直流電動機的控制系統
典型的永磁無刷直流電動機是一種准解耦矢量控制系統,由於永磁體只能產生固定幅值磁場,因而永磁無刷直流電動機系統非常適合於運行在恆轉矩區域,一般採用電流滯環控制或電流反饋型SPWM法來完成。為進一步擴充轉速,永磁無刷直流電動機也可以採用弱磁控制。弱磁控制的實質是使相電流相位角超前,提供直軸去磁磁勢來削弱定子繞組中的磁鏈。
2.3.3 永磁無刷直流電動機的不足
永磁無刷直流電動機受到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,使其不發生過載。永磁無刷直流電動機在恆功率模式下,操縱復雜,需要一套復雜的控制系統,從而使得永磁無刷直流電動機的驅動系統造價很高[5-10]。
2.4 開關磁阻電動機
2.4.1 開關磁阻電動機的基本性能
開關磁阻電動機是一種新型電動機,該系統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、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,電機易於冷卻;轉子元永磁體,調速范圍寬,控制靈活,易於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。
2.2.4 開關磁阻電動機的控制系統
開關磁阻電動機具有高度的非線性特性,因此,它的驅動系統較為復雜。它的控制系統包括功率變換器。
a. 功率變換器
開關磁阻電動機的勵磁繞組,無論通過正向電流或反向電流,其轉矩方向不變,期換向,每相只需要一個容量較小的功率開關管,功率變換器電路較簡單,不會出現直通故障,可靠性好,易於實現系統的軟啟動和四象限運行,具有較強的再生制動能力。成本比交流三相感應電動機的逆變器控制系統要低。
b.控制器
控制器由微處理器、數字邏輯電路等元件組成。微處理器根據駕駛員輸入的命令,同時對位置檢測器、電流檢測器所反饋的電動機轉子位置,進行分析、處理,並在瞬間做出決策,發出一系列執行命令,來控制開關磁阻電動機適應電動汽車不同條件下運行。控制器性能好壞和調節的靈活性,取決於微處理器的軟體和硬體的性能配合關系。
c.位置檢測器
開關磁阻電動機需要高精度的位置檢測器,來為控制系統提供電動機轉子的位置、轉速和電流的變化信號,並要求有較高的開關頻率以降低開關磁阻電動機的雜訊。
2.4.3 開關磁阻電動機的不足
開關磁阻電動機的控制系統比其他電動機的控制系統復雜一些,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。由於開關磁阻電動機為雙凸極結構,不可避免地存在轉矩波動,雜訊是開關磁阻電動機最主要的缺點。但近年來的研究表明,採用合理的設計、製造和控制技術,開關磁阻電動機的雜訊完全可以得到良好的抑制。另外,由於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[2,11-13]
3 電動汽車採用的備種驅動電動機性能比較
電動汽車在不同的歷史時期採用了不同的電動是採用了控制性能最好和成本較低的直流電動機。隨著電機技術、機械製造技術、電力電子技術和自動控制技術的不斷發展,交流電動機。永磁元刷直流電動機和開關磁阻電動機顯示出比直流電動機更加優越的性能,在電動汽車上,這些電動機逐步取代了直流電動機。表1為現代電動汽車所採用的各種電動機的基本性能比較。目前交動機、永磁電動機和開關磁阻電動機以及它們的控制裝置,成本還比較高,形成批量生產以後,這些電動機和單元控制裝置的價格會迅速降低,將能夠滿足經濟效益的要求,並使電動汽車整車價格降低[2]。
『玖』 純電動汽車電機的類型
姑且不論EV,就是在電車中,感應電機也是最常用的電機。
圖1
圖1 是筆者所在的公司為小型EV 試制的感應電機(最大功率為7.3kW,額定功率為3kW)。感應電機的最大特徵是磁場中(在電機上產生磁場的定子部分)不使用永久磁鐵,不會被稀土問題所左右。並且,因為沒有永久磁鐵,用於EV 時還沒有「空駛拖曳現象」(鐵損),空駛時的效率高。因為要輸入3 相交流電,所以感應電機要與產生3 相交流電的逆變器(電力變換器)的電子電路部分配合使用。
感應電機沒有永久磁鐵,所以從原理上講,電機旋轉時不產生感應電壓,容易控制驅動電流的波形。這可以說是優點。但是與後述的無刷電機相比,效率還是稍有不及。並且,與無刷電機相比,功率密度稍低,所以質量偏重。在工業和家電產品方面早已普及,可以說是成本最優的電機。在市售EV 中,美國特斯拉電機公司的特斯拉活動頂蓬轎車採用了這種形式的電機。
無刷電機(BLM)
包含前述的感應電機,這里介紹的4 種類型的電機中的3 種沒有電刷,所以,哪一個都可以說是無刷電機的一種。但是,通常所說的「無刷電機」,是指採用永久磁鐵的無刷直流電機(Brushless DCMotor)。盡管叫做直流電機,其實電機本身也是輸入三相交流電而工作的,所以,可以歸類於交流電機。
因為分類比較復雜,所以這里把這種電機簡稱為無刷電機(Brushless Motor,BLM)。輸入到無刷電機的交流電,不是固定波形的工頻電源,而是被稱為逆變器的電力變換器生成的。
逆變器持續判斷電機狀態,同時從直流電源生成適當波形的三相交流電。逆變器上裝有微處理器,用程序精確地控制波形的生成。
圖2
圖2是筆者試制的小型EV 用無刷電機(額定功率為20kW )。無刷電機的磁場採用了永久磁鐵,考慮到旋轉中感應電壓的影響(作為電機,在電動的同時也伴生發電),所以要求使用先進的控制技術。無刷電機的特點是效率高、控制性能優良,近來經常用於家電產品中。現在日本市售EV 幾乎都是使用無刷電機的。
圖3
圖3 是使用了無刷電機的試制EV(燃油汽車改裝)。
開關磁阻電機(SRM)
還有一種類型的無刷電機—— 開關磁阻電機(Switched Reluctance Motor,SRM), 簡稱SR 電機或SRM。
圖4
圖4 是筆者所在的公司試制的開關磁阻電機(最大功率為4.3kW,額定功率約2kW)。開關磁阻電機的最大特徵是,磁場不使用
『拾』 電動汽車的主要種類
電動汽車的種類:純電動汽車(BEV)、混合動力汽車(PHEV)、燃料電池汽車(FCEV)。 純電動汽車由電動機驅動的汽車。
純電動汽車,相對燃油汽車而言,主要差別(異)在於四大部件,驅動電機,調速控制器、動力電池、車載充電器。相對於加油站而言,它由公用超快充電站。純電動汽車之品質差異取決於這四大部件,其價值高低也取決於這四大部件的品質。純電動汽車的用途也在四大部件的選用配置直接相關。
純電動汽車時速快慢,和啟動速度取決於驅動電機的功率和性能,其續行里程之長短取決於車載動力電池容量之大小,車載動力電池之重量取決於選用何種動力電池如鉛酸、鋅碳、鋰電池等,它們體積,比重、比功率、比能量、循環壽命都各異。這取決於製造商對整車檔次的定位和用途以及市場界定、市場細分。
純電動汽車的驅動電機有直流有刷、無刷、有永磁、電磁之分,再有交流步進電機等,它們的選用也與整車配置、用途、檔次有關。另外驅動電機之調速控制也分有級調速和無級調速,有採用電子調速控制器和不用調速控制器之分。電動機有輪轂電機、內轉子電機、有單電機驅動、多電機驅動和組合電機驅動等。
優點:技術相對簡單成熟,只要有電力供應的地方都能夠充電。
缺點:蓄電池單位重量儲存的能量太少,還因電動車的電池較貴,又沒形成經濟規模,故購買價格較貴,至於使用成本,有些使用價格比汽車貴,有些價格僅為汽車的1/3,這主要取決於電池的壽命及當地的油、電價格。 指能夠至少從下述兩類車載儲存的能量中獲得動力的汽車:
可消耗的燃料或可再充電能/能量儲存裝置。
根據動力系統結構形式可分為以下三類:
串聯式混合動力汽車(SHEV):車輛的驅動力只來源於電動機的混合動力(電動)汽車。結構特點是發動機帶動發電機發電,電能通過電機控制器輸送給電動機,由電動機驅動汽車行駛。另外,動力電池也可以單獨向電動機提供電能驅動汽車行駛。
並聯式混合動力汽車(PHEV):車輛的驅動力由電動機及發動機同時或單獨供給的混合動力(電動)汽車。結構特點是並聯式驅動系統可以單獨使用發動機或電動機作為動力源,也可以同時使用電動機和發動機作為動力源驅動汽車行駛。
混聯式混合動力汽車(CHEV):同時具有串聯式、並聯式驅動方式的混合動力(電動)汽車。結構特點是可以在串聯混合模式下工作,也可以在並聯混合模式下工作,同時兼顧了串聯式和並聯式的特點。
(註:隨著混合動力電動汽車技術的發展,其類型不局限於以上幾種,還可按照其它型式劃分。)
那些通常採用傳統燃料的,同時配以電動機/發動機來改善低速動力輸出和燃油消耗。國內市場上,混合動力車輛的主流都是汽油混合動力,而國際市場上柴油混合動力車型發展也很快。
優點:
1.採用混合動力後可按平均需用的功率來確定內燃機的最大功率,此時處於油耗低、污染少的最優工況下工作。需要大功率內燃機功率不足時,由電池來補充;負荷少時,富餘的功率可發電給電池充電,由於內燃機可持續工作,電池又可以不斷得到充電,故其行程和普通汽車一樣。
2.因為有了電池,可以十分方便地回收制動時、下坡時、怠速時的能量。
3.在繁華市區,可關停內燃機,由電池單獨驅動,實現「零」排放。
4.有了內燃機可以十分方便地解決耗能大的空調、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題。
5.可以利用現有的加油站加油,不必再投資。
6.可讓電池保持在良好的工作狀態,不發生過充、過放,延長其使用壽命,降低成本。
缺點:長距離高速行駛基本不能省油。 以燃料電池作為動力電源的汽車。燃料電池的化學反應過程不會產生有害產物,因此燃料電池車輛是無污染汽車,燃料電池的能量轉換效率比內燃機要高2~3倍,因此從能源的利用和環境保護方面,燃料電池汽車是一種理想的車輛。
單個的燃料電池必須結合成燃料電池組,以便獲得必需的動力,滿足車輛使用的要求。
近幾年來,燃料電池技術已經取得了重大的進展。世界著名汽車製造廠,如戴姆勒-克萊斯勒、福特、豐田和通用汽車公司已經宣布,計劃在2004年以前將燃料電池汽車投向市場。當下,燃料電池轎車的樣車正在進行試驗,以燃料電池為動力的運輸大客車在北美的幾個城市中正在進行示範項目。在開發燃料電池汽車中仍然存在著技術性挑戰,如燃料電池組的一體化,提高商業化電動汽車燃料處理器和輔助部汽車製造廠都在朝著集成部件和減少部件成本的方向努力,並已取得了顯著的進步。
與傳統汽車相比,燃料電池汽車具有以下優點:
1.零排放或近似零排放。
2.減少了機油泄露帶來的水污染。
3.降低了溫室氣體的排放。
4.提高了燃油經濟性。
5.提高了發動機燃燒效率。
6.運行平穩、無雜訊。