纯电动汽车电机的选择

来源:用户上传      作者: 邓钦文

　　【摘 要】所谓的纯电动汽车是指利用动力电池作为储能动力源，通过电池向电机提供电能，驱动电机运转，从而推动汽车前进的一种新能源汽车。近年来纯电动汽车的发展越来越迅速，电动汽车离我们也越来越近。在响应国家节能减排的形式下，大力发展电动汽车是中国汽车发展的一大趋势和主题。
　　【关键词】驱动电机 纯电动汽车 电池等
　　目前，新能源汽车主要包括混合动力汽车、燃料电池汽车、纯电动汽车。这三类各有优缺点，发展都很有前景。其中纯电动汽车优势明显，国内比较有代表性的车型有比亚迪E6。纯电动汽车共同的特性为：电机、电池技术较为成熟，零排放；其缺点是充电时间长、远距离行驶充电麻烦、成本较同等级油车高等。电动汽车最不可缺少的部分就是电机驱动系统，在驾驶员的控制下，电机驱动系统能高效率地将蓄电池的能量转化为车轮的动能，或者将车轮上的动能反馈到蓄电池中。一辆电动汽车的好与坏与其配置的电机有着密不可分的关系。下面就介绍下纯电动汽车电机的选择。
　　电动汽车驱动系统对电机的要求：高电压、小质量、较大的起动转矩和较大的调速范围、良好的起动性能和加速性能、高效率，低损耗、高可靠性。在选择电动汽车电机驱动系统时，需要考虑的几个关键问题：成本、可靠性、效率、维护、耐用性、重量和尺寸、噪声等。在纯电动汽车选择电机时包括有电机类型、功率、扭矩、转速的选择。
　　目前在电动汽车上应用的电机主要有直流电机、交流感应电机、永磁电机和开关磁阻电机。
　　直流电机优点：是起动加速转巨大，电磁转矩控制特性良好，调速方便，控制装置简单，成本较低。缺点：有机械换向器，当在高速大负荷下运行时，换向器表面有火花出现，因此不宜太高的电机转速。比较与其他驱动系统而言处于劣势，已经逐渐被淘汰。
　　交流感应电机定子用于产生磁场，由定子铁芯、定子绕组、铁芯外侧的外壳、支撑转子轴的轴承组成。交流电机有价格低、以维护、体积小的优点，但是交流电机的控制比较复杂。已经成为交流驱动电动汽车的首选。
　　永磁电机，采用永磁体来产生气隙磁通量，永磁体代替了直流电机中的磁场线圈和感应电机中定子的励磁体。永磁同步电机具有高效率、高力矩惯量比、高能量密度，尤其是其低速大扭矩的优点能满足车辆在复杂多变的道路下行驶，是个高性能而且低碳环保电机随着稀土永磁材料的出现有望与交流感应电机争夺市场。特别是在中小功率范围内等到了广泛的应用。
　　开关磁阻电机定、转子都是普通硅钢片叠压成的双凸极结构。
　　开关磁阻电机的优点：简单可靠、可调速范围宽、效率高、控制灵活、成本低。缺点：转矩波动大、噪声大、需要位置检测器、有非线性特性等。应用受到限制。
　　电动汽车的动力性能的好坏与电动汽车功率的大小有着直接的关系，功率越大，电动汽车的加速性能和最大爬坡能力就越好，质量也会更好，同时电机的体积也会增加；但是电机不可长期在高效率下工作，会使电动汽车的能力利用率降低，汽车的行驶里程也会降低。一般而言，选择电机的额定功率应该满足我们汽车的最高车速的要求，电机的峰值功率要满足汽车最大爬坡度和加速性能的要求。按以下公式可算出我们电机所需要的功率。
　　式中：―最高车速，km/h；―传动系机械效率；―电动汽车整备质量，kg；―滚动阻力系数；―空气阻力系数；―迎风面积，m2；―最大爬坡度，（）；―爬坡车速，km/h；―汽车的加速末速度，km/h；―汽车加速时间s。计算出的为电机的额定功率，Pa和Pc中的较大者为电机的峰值功率。
　　车辆的驱动力全部来自车载电机，在不同的工况下汽车需要的驱动力也不相同，按以下公式可以计算出电机所需要的不同驱动力。
　　电机只能输出扭矩，车辆在各工况下所需力都是由电机输出扭矩经过传动系过后，在驱动轮上以扭矩的形式推动车辆前进。由汽车所需驱动力可以计算出驱动电机所需要的扭矩。
　　电机的转速的选择与赛车的车速有直接的关系。其最高转速应满足汽车的最高车速要求。
　　式中：i――汽车传动比；R――汽车车轮半径，m；
　　参考文献：
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　　[4]刘清虎，郭孔辉.动力参数的选择对纯电动汽车性能的影响.湖南大学学报.2003.6
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