不止电池,电动机也会影响续航里程

国家自从年推广新能源车以来,最大的一个标志就是“电动化”,首先我们要明确一个概念,“电动化”的概念是电机驱动车辆,并非是要求完全“纯电池”作为能源。因此所有消费者在疯狂讨论着“续航焦虑”的时候,我们其实忽视一个更重要的东西——电机。今天,我们就来看看,各类电机又会对续航里程造成多大的影响!

电动汽车电机在能量方面是非常简单的。电能是输入量,机械功是输出量,其中伴随着还有一些转变为热能。然而电机的效率并不会像想象的那样测量和定义,它会随不同的环境而显著变化,具体影响因素有以下几点:

功率越大,效率越高?

表6.2显示了三相、四极感应电动机的最小效率。表中所给出的效率数据,是依据欧盟的规定划分为工类效率之前所能获得的效率最小值。尽管这些数据是对于感应电机而言的,但同样适用于其他形式的电机,包括BLDC电机和SRM,不过不管怎么比,即便是最差的电机,效率也远高于汽油机(汽油机热效率一般在35%左右)。

转速更高,电机效率更高?

第二个比电机类型更能控制其效率的因素是电机转速。高速电机比低速电机效率更高,其中的原因是有一种严重的损失正比于扭矩,而不是功率。低速电机有很高的扭矩,因此在功率相同的情况下会有更高的损失。

温度越冷,效率越高?

第三个重要的因素是冷却方法。大家都知道冬季由于天气寒冷,会导致电动车续航大打折扣,而对于电机来说,却恰恰相反。在低温运转时电机是用液体冷却的,电机磁铁的温度越低,线圈电阻将会越小,电机输出峰值功率的时间就越长,从而达到提高工作效率的目的。

了解了提高电机效率的方法后,工程师们为此也做出了很多努力进行研发,目前最具代表的电机种类有三种。具体厂商们会选择哪些电机效率更高,可以有效提升续航里程的驱动电机呐,笔者做了一个表格,为您整体对比解析。

为何直流电机被淘汰?

直流电机技术较为成熟,具备控制方式容易,调速优良的特点。但是由于其结构复杂,导致它的瞬时过载能力和电机转速提升能力有限,而且在长时间工作的情况下,电机自身结构会产生损耗,电机效率较低,不适用于汽车上使用。

为何部分车企选择交流异步电机?

在前几年,交流异步电机的应用较为普遍,很多大家熟知的车型都采用这种电机,包括特斯拉在内的部分品牌车型,至今还在沿用这一类型的电机。

大多数电动汽车都是采用了单速减速器来代替变速箱,这也和电机的变频调速功能有着密不可分的关系。而异步电机的变频调速能力出色,它的调速效果类似于CVT无级变速箱,比直流电动机更广泛的转速范围也使得它不用搭载变速箱就可以满足日常需求的动力输出。

大家都知道,新能源车尤其是纯电动车是具备动能回收功能,交流异步电机在动能回收的实现上,也要更加简单。当车辆进入滑行或者制动状态时,车轮带动电机转动,从而将电机变成了发电机,再将产生的电力,经过逆变器转换后,储存到电池组中,以增强车辆的续航能力。

为何永磁同步电机是厂家首选?

所谓永磁,是指在制造电机转子时加入了永磁体,使电机的性能得到进一步的提升;所谓同步,则指的是转子的转速与定子绕组的电流频率始终保持一致。这样一来,只要控制电机的定子绕组输入的电流频率,即可控制车速,非常便捷。而且永磁同步电机的结构与直流电机相似,这使得它具备了无刷直流电机结构简单、运行可靠、调速性能好的特点。

其实,永磁同步电机的最大优点是相比于其他种类的电机,在相同质量与体积下,永磁同步电机能够为车辆提供最大的动力输出,效率更高,并且它体积更小、重量更轻,可以将更多的空间贡献给车内,带来更加舒适的乘坐空间。

任何产品都不可能做到尽善尽美,永磁同步电机也有自身的缺点。由于受到永磁材料自身性能的限制,转子上的永磁材料在高温、震动和过流的情况下,会产生退磁现象,所以在相对复杂的工况下,其易发生损坏。而且永磁材料价格较高,因此整个电机及其控制系统的成本也相对较高。但在电机效率方面,永磁同步电机更加出色,可以为整车续航里程提供正相关的作用。

通过以上图表可以看出,异步电机在低速时相比永磁同步电机的效率要更低,这也是MODEL3相比于特斯拉MODELX在低速下更省电的原因。

总体来说,电机厂商在提高电机效率的同时,提出了多种电机结构方案,以获得更多续航里程。根据分析,目前永磁同步电机是最符合我国电动汽车发展的一类电机,它在电机效率、重量、体积的控制,还有调速性能上都有着一定的优势,所以采用永磁同步电机顺理成章的成为了时下最流行的方案。不过交流异步电机也不是没有翻身的机会,在未来,经过进一步的优化之后,赶超永磁同步电机也是很有可能的。说到底,其实电机类型没有绝对的好坏,只不过每家企业对于车辆的定位不同、性能需求不同,所以和燃油车一样,不同价位与级别的车型采用的动力方案也不尽相同。每款车型的电机如何选择,都是综合考量续航、成本、耐用性的结果。




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