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四轮驱动轮毂电机与集中式电机经济性对比

楼主 myvipb2b081

 

一、 前言




传统内燃机汽车的高度发展,在促进社会经济繁荣、提高人类生活质量方面发挥巨大作用,同时也产生了环境和能源危机等问题,而电动汽车具有集中处理废气、能源源头多样及未来可充分利用绿电、帮助电网“削峰填谷”的优点等,越来越成为人们关注的焦点,全球各国已经纷纷加入抢占电动汽车技术和市场制高点的行列,我国有关部门及各地政府也积极响应行业趋势,把发展电动汽车作为战略产业的重大举措。



电动汽车按照驱动方式,可分为集中式电机驱动和分布式电机驱动,分布式电机驱动又包含轮边电机驱动和轮毂电机驱动。



二、 集中式电机



集中式电机驱动由传统内燃机汽车驱动直接演变而来,用电动机直接取代或辅助内燃机,其他零部件基本保持不变,技术方面相对容易实现,可以借助传统汽车已经成熟的汽车总成进行电动车的开发。电动机大致可分类为:



其中永磁电机作为驱动电机具有特定优势能更好满足电动汽车的使用,其优越性表现为:1、转矩、功率密度大、起动力矩大。永磁电机气隙磁密度可大大提高,电机指标可实现最佳设计,使得电机体积缩小、重量减轻,同容量的稀土永磁电机体积、重量、所用材料可以减轻 30%左右。永磁驱动电机起动转矩大,在汽车启动时能提供有效地启动转矩,满足汽车的运行需求。2、力能指标好。Y系列笼型异步转子电机在60%的负荷下工作时,效率下降15% ,功率因数下降 30%,力能指标下降 40%。而永磁电机的效率和功率因数下降甚微,当电机只有 20%负荷时,其力能指标仍为满负荷的 80%以上。同时永磁无刷同步电机的恒转矩区比较长,一直延伸到电机最高转速的50%左右,这对提高汽车的低速动力性能有很大帮助。3.高效节能。在转子上嵌入稀土永磁材料后,在正常工作时转子与定子磁场同步运行,转子绕组无感生电流,不存在转子电阻和磁滞损耗,提高了电机效率。永磁电机不但可减小电阻损耗,还能有效地提高功率因数。如在25%-120%额定负载范围内永磁同步电机均可保持较高的效率和功率因素。4、结构简单、可靠性高。用永磁材料励磁,可将原励磁电机中励磁线圈由一块或多块永磁体替代,零部件大量减少,在结构上大大简化,改善了电机的工艺性,而且电机运行的机械可靠性大为增强,寿命增加。转子绕组中不存在电阻损耗,定子绕组中几乎不存在无功电流,电机温升低,这样也可以使整车冷却系统的负荷降低,进一步提高整车运行的效率。



三、 分布式电机



轮边电机驱动是将电动机与固定速比减速器一起安装在车架上,减速器的输出轴通过万向节与车轮半轴相连,以此来单独驱动车轮,技术相比传统电机较复杂,轮边电机驱动较集中式电机驱动可省去部分动力传动装置,具有其独特的优势。但轮边驱动系统体积相对较大,且主要问题集中在电机的控制上,哪台电机需要工作,在什么样的工况下工作,这需要很长的时间来研究。车辆转弯时两侧车轮转动的速度不一致,分布式驱动取消差速器之后,需要电子差速控制器来完成转弯,然而目前国内这项技术还达不到使用要求。轮边驱动系统的驱动精细程度很高,甚至能够精确到多少转矩和扭力,但是越精细控制起来就会越复杂。

    

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