汽车行驶的特点是频繁地起动、加速、减速和停车等。在低速或爬坡时需要高转矩,在高速行驶时需要低转矩。电机的转速范围应能满足汽车从零到最大行驶速度的要求,即要求电机具有高的比功率和功率密度。电动汽车电机应满足的主要要求可归纳为如下10个方面。
1)高电压。在允许的范围内,尽可能采用高电压,这可以减小尺寸,特别是可以降低逆变器的成本。图2-4所示为安装THS(Toyota Hybrid System)和THSⅡ系统的丰田普锐斯混合动力汽车采用的永磁同步交流电机的功率—转速、转矩—转速曲线。工作电压由THS的274V提高到THSⅡ的500V。在尺寸不变的条件下,最高功率由33kW提高到50kW,最大转矩由350N·m提高到400N·m。可见,应用高电压系统对汽车动力性能的提高极为有利。
图2-4 永磁同步交流电机的功率—转速、转矩—转速曲线
2)转速高。电动汽车所采用的感应电机的转速可以达到8000~12000r/min。高转速电机的体积较小,质量较轻,有利于降低装车的装备质量。
3)质量轻,体积小。电机可通过采用铝合金外壳等途径减轻其质量,各种控制装置和冷却系统的材料等也应尽可能选用轻质材料。电动汽车驱动电机要求有高的比功率(电机单位质量的输出功率)和在较宽的转速和转矩范围内都有较高的效率,以实现降低车重,延长续驶里程;而工业驱动电机通常对比功率、效率及成本进行综合考虑,在额定工作点附近对效率进行优化。
4)电机应具有较大的起动转矩和较大范围的调速性能,以满足起动、加速、制动等所需的功率与转矩。电机应具有自动调速功能,以减轻驾驶人的操纵强度,提高驾驶的舒适性,并且能够达到与内燃机汽车加速踏板同样的控制响应。(www.daowen.com)
5)电动汽车驱动电机需要有4~5倍的过载能力,以满足短时加速行驶与最大爬坡度的要求,而工业驱动电机需要两倍过载就可以了。
6)电动汽车驱动电机应具有高的可控性、稳态精度、动态性能,以满足多部电机协调运行,而工业驱动电机只要求满足某一种特定的性能。
7)电机应具有高效率、低损耗,并在车辆减速时,可进行制动能量回收。
8)电气系统和控制系统的安全性应达到有关的标准和规定。电动汽车的各种动力电池组和电机的工作电压可以达到300V以上。
9)能够在恶劣条件下可靠工作。电机应具有高的可靠性、耐温和耐潮性,并且运行时噪声低,能够在较恶劣的环境下长期工作。
10)结构简单,适合大批量生产,使用维修方便,价格便宜等。
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