電動車驅動系統的重要性
驅動系統是純電動汽車最關鍵的子系統,擔負著將電能轉變為機械能,并通過傳動裝置(或直接)將能量傳遞到車輪進而驅動車輛按照駕駛員意志行駛的重任。電動機是驅動系統的心臟。當電動機控制器選擇恰當時,驅動系統的性能就取決于驅動電動機。
由于電動機的選擇是設計純電動汽車驅動系統的基礎性工作,所以有必要了解驅動系統對于電動機的要求,掌握常用的純電動汽車驅動電動機的工作原理、基本特點、運行特性和正確的使用方法。
純電動汽車的驅動系統對于電動機有以下的要求:
①高電壓。在允許的范圍內,盡可能采用高電壓,這樣可以減小電動機的尺寸和導線等裝備的尺寸,特別是可以降低功率變換器的成本。
②小質量。電動機應盡量采用鋁合金外殼,以降低電動機的質量,還要設法降低電動機控制器的質量和冷卻系統的質量。
③較大的啟動轉矩和較大的調速范圍,使純電動汽車有好的啟動性能和加速性能,從而獲得所需要的啟動、加速、行駛、減速、制動等所需的功率與轉矩。
④高效率、低損耗。應在車輛減速時,實現再生制動將制動能量回收,再生制動回收能量能達到總能量的10%-15%。
⑤電氣系統的安全性和控制系統的安全性都必須符合國家或國際有關車輛電氣控制的安全性能的標準和規定,裝備有高壓保護設備。
⑥高可靠性。耐溫和耐潮性能強,運行時噪聲低,能夠在較惡劣的環境下長時期工作,結構簡單,適合大批量生產,使用維修方便。
純電動汽車的驅動電動機最早是采用控制性能好和成本較低的直流電動機。隨著電子技術、機械制造技術和自動控制技術的發展,交流電動機、永磁電動機和開關磁阻電動機明顯比直流電動機更加優越的性能,這些電動機已經逐步取代了直流電動機。
早期純電動汽車由蓄電池供電,采用的是直流有刷電動機,其主要優點是控制簡單、技術成熟,具有優良的控制特性,即使到現在仍有一些純電動汽車使用直流電動機來驅動。雖然直流有刷電動機控制系統簡單,成本低,但由于電動機本身存在電刷和機械換向器,不但限制了電動機過載能力與速度的進一步提高,而且如果長時間運行,勢必要經常維護和更換電刷和換向器。由于損耗存在于轉子上,使得散熱困難,限制了電動機轉矩質量比的進一步提高。而且直流電動機效率低,維護麻煩,尤其是電刷產生的火花,會給汽車的其他電器帶來高頻電磁干擾。此外,機械換向器的換向能力限制了直流有刷電動機的容量、電壓和轉速。鑒于直流電動機存在以上缺陷,在新研制的純電動汽車上已基本不采用直流有刷電動機。