
在全球氣候與環(huán)境問題被日益重視的大背景下,推動新能源汽車的發(fā)展已成為幾乎所有國家的共識。新能源汽車包含純電動汽車(BEV)、插電式混合動力汽車(PHEV)、混合動力汽車(HEV)、增程式電動汽車(REEV)、燃料電池汽車(FCEV)等。
驅(qū)動電機、動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)動電機將電能轉(zhuǎn)化為機械能,直接驅(qū)動車輪或通過傳動裝置驅(qū)動車輪,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,也帶動了驅(qū)動電機市場的繁榮。
現(xiàn)階段驅(qū)動電機的類型有哪些?國內(nèi)主機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。
永磁同步電機成為主流,感應(yīng)電機未來可期
目前在新能源汽車上搭載的電機主要分為永磁同步電機(永磁電機)和交流異步電機(感應(yīng)電機)。前者國內(nèi)的主機廠較多采用,而后者則在特斯拉、蔚來的部分車型上有所應(yīng)用。
永磁同步電機由轉(zhuǎn)子、端蓋及定子組成,其定子結(jié)構(gòu)與感應(yīng)電機的差異并不大,差異在于其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的設(shè)計。永磁同步電機的轉(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。
相較于永磁同步電機,感應(yīng)電機依靠電流產(chǎn)生磁場,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)磁場作用下產(chǎn)生電磁力作用在電機轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩,驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動。雖然感應(yīng)電機在效率上不如永磁同步電機,體積也相對較大,但是依靠強大的過載能力,感應(yīng)電機能提供更強勁的加速能力,因此在高端高性能的電動車型上被廣泛應(yīng)用。
能否兼顧永磁同步電機和感應(yīng)電機的優(yōu)勢,隨著市場需求、技術(shù)水平、產(chǎn)品性能的提升,尋找到一個更好的解決方案?
雙電機車型滲透率攀升
國內(nèi)某知名造車新勢力企業(yè)創(chuàng)始人曾公開表示,從考慮降低動力系統(tǒng)失效的風(fēng)險看,雙電機和多電機方案具有顯著的優(yōu)勢,如同飛機一樣,兩個發(fā)動機比一個發(fā)動機要安全得多,特別是在高級自動駕駛場景下,動力系統(tǒng)上的冗余是有助于提高安全性的。
單電機的優(yōu)勢是續(xù)航與成本,在新能源車的普及階段較多采用;而雙電機的優(yōu)勢則是高效、靈活性、與安全。從長遠看,是未來新能源汽車驅(qū)動電機的發(fā)展方向之一。
首先,雙電機可以靈活調(diào)節(jié)工作狀態(tài),兩臺電機根據(jù)各自的特點,可以在不同的工況下充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢,兼顧能效與加速性能。其次,雙電機可以顯著提升新能源汽車的安全性。在面臨動力系統(tǒng)失效的場景時,單電機始終不能像雙電機那樣提供冗余的可能性;而搭載雙電機的四驅(qū)系統(tǒng),在高速行駛中失控時,可以向車輪提供更強動力,增加其與路面的附著力,讓車輛快速地恢復(fù)正常姿態(tài)。
事實上,采取雙電機在新能源車上的滲透率已經(jīng)有了大幅的攀升。在20萬以下的低端新能源車上還是以單電機為主,但在20萬以上的中高端新能源車,基本會提供高配雙電機的選擇,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
說到電機未來的發(fā)展趨勢,除了扁線電機、輪轂電機這些早已火熱的概念,近些年一個新的名詞越來越受到行業(yè)的聚焦——銅轉(zhuǎn)子電機。與傳統(tǒng)鋁轉(zhuǎn)子電機相比,銅轉(zhuǎn)子電機有著損耗低、效率高、溫升低、穩(wěn)定性高、噪聲低等方面的優(yōu)勢。在能效、安全和可靠性方面,銅轉(zhuǎn)子電機均領(lǐng)先于傳統(tǒng)感應(yīng)電機。
銅轉(zhuǎn)子通常應(yīng)用在感應(yīng)電機上,采用了高性能銅材制造轉(zhuǎn)子導(dǎo)電通路來替代傳統(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)電機能取得更高的效率。根據(jù)在工業(yè)電機領(lǐng)域的實踐,銅轉(zhuǎn)子電機比相同的鋁轉(zhuǎn)子電機效率提升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)險的發(fā)生。
未來隨著新能源汽車驅(qū)動電機的市場規(guī)模不斷擴大,銅在電機轉(zhuǎn)子的應(yīng)用前景非常廣闊,在進一步克服成本、工藝的障礙后,銅材料將推動驅(qū)動電機技術(shù)的進步。
免責(zé)聲明:市場有風(fēng)險,選擇需謹慎!此文僅供參考,不作買賣依據(jù)。
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