在全球氣候與環(huán)境問題被日益重視的大背景下,推動(dòng)新能源汽車的發(fā)展已成為幾乎所有國(guó)家的共識(shí)。新能源汽車包含純電動(dòng)汽車(BEV)、插電式混合動(dòng)力汽車(PHEV)、混合動(dòng)力汽車(HEV)、增程式電動(dòng)汽車(REEV)、燃料電池汽車(FCEV)等。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池和電控組成的三電系統(tǒng)被視為新能源汽車明顯區(qū)別于傳統(tǒng)燃油車的核心零部件。其中,驅(qū)動(dòng)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,直接驅(qū)動(dòng)車輪或通過傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)車輪,是新能源汽車不可或缺的核心組成部分。隨著新能源汽車的滲透率的迅猛增長(zhǎng),也帶動(dòng)了驅(qū)動(dòng)電機(jī)市場(chǎng)的繁榮。
現(xiàn)階段驅(qū)動(dòng)電機(jī)的類型有哪些?國(guó)內(nèi)主機(jī)廠采取哪些不同的解決方案?該領(lǐng)域的核心技術(shù)是什么?未來(lái)還將朝著哪些方向發(fā)展?本文將一一解答上述問題。
永磁同步電機(jī)成為主流,感應(yīng)電機(jī)未來(lái)可期
目前在新能源汽車上搭載的電機(jī)主要分為永磁同步電機(jī)(永磁電機(jī))和交流異步電機(jī)(感應(yīng)電機(jī))。前者國(guó)內(nèi)的主機(jī)廠較多采用,而后者則在特斯拉、蔚來(lái)的部分車型上有所應(yīng)用。
永磁同步電機(jī)由轉(zhuǎn)子、端蓋及定子組成,其定子結(jié)構(gòu)與感應(yīng)電機(jī)的差異并不大,差異在于其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子上有著高質(zhì)量的永磁體磁極,通電可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
相較于永磁同步電機(jī),感應(yīng)電機(jī)依靠電流產(chǎn)生磁場(chǎng),在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流,載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生電磁力作用在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩,驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。雖然感應(yīng)電機(jī)在效率上不如永磁同步電機(jī),體積也相對(duì)較大,但是依靠強(qiáng)大的過載能力,感應(yīng)電機(jī)能提供更強(qiáng)勁的加速能力,因此在高端高性能的電動(dòng)車型上被廣泛應(yīng)用。
能否兼顧永磁同步電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)的優(yōu)勢(shì),隨著市場(chǎng)需求、技術(shù)水平、產(chǎn)品性能的提升,尋找到一個(gè)更好的解決方案?
雙電機(jī)車型滲透率攀升
國(guó)內(nèi)某知名造車新勢(shì)力企業(yè)創(chuàng)始人曾公開表示,從考慮降低動(dòng)力系統(tǒng)失效的風(fēng)險(xiǎn)看,雙電機(jī)和多電機(jī)方案具有顯著的優(yōu)勢(shì),如同飛機(jī)一樣,兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)比一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)要安全得多,特別是在高級(jí)自動(dòng)駕駛場(chǎng)景下,動(dòng)力系統(tǒng)上的冗余是有助于提高安全性的。
單電機(jī)的優(yōu)勢(shì)是續(xù)航與成本,在新能源車的普及階段較多采用;而雙電機(jī)的優(yōu)勢(shì)則是高效、靈活性、與安全。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,是未來(lái)新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展方向之一。
首先,雙電機(jī)可以靈活調(diào)節(jié)工作狀態(tài),兩臺(tái)電機(jī)根據(jù)各自的特點(diǎn),可以在不同的工況下充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì),兼顧能效與加速性能。其次,雙電機(jī)可以顯著提升新能源汽車的安全性。在面臨動(dòng)力系統(tǒng)失效的場(chǎng)景時(shí),單電機(jī)始終不能像雙電機(jī)那樣提供冗余的可能性;而搭載雙電機(jī)的四驅(qū)系統(tǒng),在高速行駛中失控時(shí),可以向車輪提供更強(qiáng)動(dòng)力,增加其與路面的附著力,讓車輛快速地恢復(fù)正常姿態(tài)。
事實(shí)上,采取雙電機(jī)在新能源車上的滲透率已經(jīng)有了大幅的攀升。在20萬(wàn)以下的低端新能源車上還是以單電機(jī)為主,但在20萬(wàn)以上的中高端新能源車,基本會(huì)提供高配雙電機(jī)的選擇,根據(jù)車型的需要選擇“前感后永”或“前永后感”的配置方式。
更高效的銅轉(zhuǎn)子電機(jī)
說(shuō)到電機(jī)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),除了扁線電機(jī)、輪轂電機(jī)這些早已火熱的概念,近些年一個(gè)新的名詞越來(lái)越受到行業(yè)的聚焦——銅轉(zhuǎn)子電機(jī)。與傳統(tǒng)鋁轉(zhuǎn)子電機(jī)相比,銅轉(zhuǎn)子電機(jī)有著損耗低、效率高、溫升低、穩(wěn)定性高、噪聲低等方面的優(yōu)勢(shì)。在能效、安全和可靠性方面,銅轉(zhuǎn)子電機(jī)均領(lǐng)先于傳統(tǒng)感應(yīng)電機(jī)。
銅轉(zhuǎn)子通常應(yīng)用在感應(yīng)電機(jī)上,采用了高性能銅材制造轉(zhuǎn)子導(dǎo)電通路來(lái)替代傳統(tǒng)鋁轉(zhuǎn)子,由于銅的電導(dǎo)率比鋁更高,因此采用銅轉(zhuǎn)子的異步感應(yīng)電機(jī)能取得更高的效率。根據(jù)在工業(yè)電機(jī)領(lǐng)域的實(shí)踐,銅轉(zhuǎn)子電機(jī)比相同的鋁轉(zhuǎn)子電機(jī)效率提升3%以上。銅的電導(dǎo)率更高,反之銅的電阻率就更低,在75℃的條件下,銅的電阻率僅為鋁的一半,可以有效降低熱量的產(chǎn)生,防止發(fā)生過熱等熱失控風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。
未來(lái)隨著新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大,銅在電機(jī)轉(zhuǎn)子的應(yīng)用前景非常廣闊,在進(jìn)一步克服成本、工藝的障礙后,銅材料將推動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)的進(jìn)步。
免責(zé)聲明:市場(chǎng)有風(fēng)險(xiǎn),選擇需謹(jǐn)慎!此文僅供參考,不作買賣依據(jù)。
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