电动汽车的电机分类

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电动汽车电机

题词：用技术创新来降低电动汽车之成本

摘要：电动国汽车的主要成本在电池、充电机、电机和控制器，以快速充电的电池和充电网络之保障，减少电池车载量，以组合电机和磁力驱动器来替代主电机和电子调速控制器，机械变速箱和离合器，以降低成本，用自主知识产权的驱动技术来取代汽车电子控制技术，免得日后受制于外国专利。

国内中低档轿车价格日趋下降，2004年10月份国内奥托和吉利竞争推出极低价轿车，3万元/辆以内，相比这下：电动汽车目前成本仍高居不下，究其原因是：电动汽车目前尚处于研发阶段，样车和试运行阶段，根本无批量可言，这是与流水线生产燃油汽车所不能比拟的，这是现实，也是可以理解的。

同时目前各式电动汽车能示范运行的，都是在原燃油汽车的底盘、车厢之基础上改装而成的，即将发动机、油箱等系统全数拆下，然后装上电动机，电池等相关配套设备就形成电动汽车，而混合动力是在原然油系统基础上加装一套电池、电气驱动系统，形成了油、电混合驱动系统。那么，电动汽车成本主要就在电池、充电机、驱动电机、控制器和电源转换设备等产品组成，约占到整车造价成本50—60%。

目前以纯电动汽车为例，电池有采用铅酸电池、镍氢电池、锂电池，电源有的采用直流电源、驱动直流电机，有的将车载直流电源经逆变器转换成交流电三相380V，供给三相异步电机，采用变频设备来调速。

电池品种不同和储电量不同，其总体造价差异很大，另外电动汽车之储电量加大多少，使成本成倍增长，如锂电池装备轿车，如续行里程300km，电池成本约4万元以上，500km以上续行里程，电池成本为8万元以上，这种研发思路是白天行驶晚上充电，为了使续行里程不亚于燃油汽车，就构成了电池成本的居高不下。

电动汽车驱动电机不同，其成本也差异甚大，若采用直流有刷电机，车载电源可直接供给电机，使用这种电机采用晶闸管式控制器斩波方式调速。目前电动汽车用直流有刷电机已经能满足电动汽车使用要求，但由于产量有限成本很高，品种规格不多，选择余地较小，晶闸管控制器原采用外国公司如意大利和美国产品，现在可以国产化，成本较高，同时关键元器件均采用外国公司生产和控制。

若用直流无刷电机，其必须与控制器一体制成，成本更高。以调电源脉冲宽度来调电机转速，优点是体积小，重量轻。电机能国产化，控制器的关键元器件均由国外公司生产，成本降下来可能性不大，且目前这种电机与电动汽车一样属研发阶段，形不成批量，成本高就在情理之中。

若用交流异步电机作为电动汽车驱动电机，其优点：体积小、重量轻，国产质量不差，由于车载电源系直流电，需将电源经逆变器转换成交流电，汽车电机电压380V左右，功率在几十kw不等，其逆变器功率不小，成本也不会低到哪里去，交流电机调速由变频方式调速，交流异步电机采用变频变压控制（VVVF）和磁

场定向控制（FOC）也称矩量控制或解耦控制、变极控制。变频控制器国产、进口都有，但关键元器件均为进口，因此，要降低成本也不太可能。

至于正在研发中的磁阻电机，也要由电子控制器来控制调速，其成本情况与上述相同。开关磁阻电机采用模糊滑模控制（FSMC）方法来控制电机和调速，它若没有这种电子控制设备，电机就不能工作。

电动机的转速越高则电枢绕且切割磁场越快，产生的反电势越高。反而限制了电流，使转矩降低，低转速下却可输出较大转矩。因此在阻力较大的路面或走上坡路时，由于转矩较大，所以要消耗较大的电流，换句话说，电动机在低速运动，电动车在慢速行驶时，电流输出并不小，只是电压降低了。

电动机要调速度，就得通过改变电压来实现，这是电动机调速的理论基础。而将车载电源之电压降低至电机调速之低电压，将有限的电源消耗在频繁的调速中，是一种浪费。

电机最高效率在额定转速那里，往下调速就效率低，转速越低效率越低。而为了提高车载电源的利用率，应该希望电机的效率越高越好。

电动汽车驱动电机，要求启动、爬坡时高转矩，高速行驶时要求低转矩，要求变速范围大。直流有刷电机、直流永磁无刷电机、交流异步电机、磁阻电机是目前电动汽车驱动电机的主流技术和首选机型，它们有一个不可避开的设备，电子控制设备和微机控制技术，这个构成了电动汽车成本的主要部份之一和技术障碍，目前核心技术掌握在外国人手中，我们要就得向他们购买，将来中国各种电动汽车推开形成产业，或有朝一日中国能出口电动汽车时，国外控制器核心技术拥有者会象彩电、DVD一样，来收专利费，这是后话，但这种可能并非天方夜谭。若要降低电动汽车总成本，只能在电池、充电器、电机、控制器产品方面作文章。要用技术创新的思路来改变这一局面，发明出一种新的电机驱动，变速机构系统和电池充电模式，走自己特色的路。

如果在电动汽车上电池装的少，在确保电机正常运作，同时在各种路况运行条件下，不损害电池寿命的前提下，以一次充电续行里程200km左右，也即所载电池供电机，整车工作2—3小时，然后在快速充电机上补充电源，这就要求电池能以1C以上或2C--3C电流充电。另外电动车应在一个城市一个区域行驶，在它们的行驶范围内有公用充电站，在极短时间内如10分种、15分钟将电池组充至80%--90%，能行使100km--150km。电动汽车本身配有车载充电器，回家在车库里慢充电，车载电池装得少，整车质量就小，能有效增加载荷，造价也低。电动机应采用直流有刷电机，稍作改进后直接驱动，不用逆变电源，削去这一块成本，电机调速问题不采用暂波，调脉，调频率的通常做法，改用调内燃机油门的原理，车用驱动电机之功率，分解成若干个小功率电机，组成一个组合电机，该组合内的各个电机功率相等或功率大小不一，在启动、加速、轻载、重载、爬坡、怠速时分别启动或关闭其中几个电机，使之工作或停机。即驾驶员根据电动汽车实际运行状况来调节电机工作的数量和总功率，而工作的电机始终以额定转速恒定输出转速和扭矩，而不必对其进行调速，这样就不再用电子控制器和调速器。

多电机驱动能减小整车主电机的电流和额定值功率，减小单个电机驱动时所需大电流对车载电池的冲击，这点对已使用较长时间寿命的电池和车载电池组内所储电量不多时的电池情况犹为重要和关键，能延长电池使用寿命。

目前在研制的电动汽车，其驱动机构中，有的仍保留原汽车中的机械变速器和离合器，这主要是电动机调速控制的不是很理想所致，因而保留了它。应取消原机