皮下:电动汽车电机技术的层次结构
关于电动汽车的大多数讨论很快就转向了电池技术和充电时间,但是实际驱动电动汽车的电动机很少引起人们的关注。真可惜,因为汽车的心脏跳动,即发动机,传统上一直是驾驶员激动的事情,那么为什么电动马达应该与众不同?
电动汽车的电机(也要使用电动机的专有名称-它也可以用作发电机)对于实现最佳续航里程与电池同样重要。范围直接与电动机的一个关键特性有关:它们的惊人效率(即,它们在将电能转换为机械能方面的表现如何)。即使是最好的内燃机,也无法在将燃料中的能量转化为扭矩方面发挥出色的作用,您放入油箱中的燃料中只有大约三分之一有助于实际使您上路。哎哟。相比之下,复杂的EV电机的效率可超过90%。
电动汽车使用的三种主要电机类型是无刷异步感应(特斯拉Model S),有刷外部励磁同步(雷诺佐伊)和迄今为止最常见的无刷永磁同步(日产Leaf,特斯拉Model 3)。
永磁和感应电机在机械上是相似的。它们都有一个定子(静态–不动),该定子由布置在圆柱体内的电磁线圈组成,并且在中心处有一个转子(旋转)。在永磁电机中,转子由功能强大的钕“超”磁体组成。当定子的电磁体通过控制器顺序打开时,磁场像旋转木马一样围绕转子旋转。转子的磁场以完全相同的速度(因此称为“同步”)追踪运动场。转子转动。
在其他两种类型中,定子和转子均由电磁线圈组成,并且没有永磁体。在感应电动机中,旋转的定子磁场通过比转子的旋转稍快(异步)旋转来“感应”转子绕组中的电流和磁场。在外部励磁电机中,转子线圈通过称为滑环的旋转电触点连接到直流电源以产生磁场,因此它的工作原理与永磁电机一样。
为什么一个或另一个?感应电机更适合大功率应用,这就是特斯拉在Model S中使用一台而Model 3为永磁电机的原因。永磁电机更易于控制,更小,更易于冷却(因为唯一的绕组位于外部)且重量更轻,这使得它们更适合于较小的汽车。转动工作台并使用车轮旋转任一电机,它们将变成发电机(再生制动)。因此,这些电机可能不只是眼球。而2050年的热门产品可能仍在拥挤啤酒争辩哪个更好,感应还是永磁。
动力与控制
EV电机需要一些复杂的电子设备来控制它们。它们以功率电子模块(PEM)的形式出现,例如奥迪(Audi),以及逆变器,可以与PEM或电动机本身集成在一起。逆变器提供交流电机和直流电池之间的接口。