纯电动汽车使用永磁同步电机和异步电机的利弊?代表车型?

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-31
纯电动汽车搭载的交流异步电机与永磁同步电机有何区别?

不管是说起特斯拉还是蔚来汽车的动力系统,我们都能听到异步电机、永磁同步电机这两个关键词,那么搭载了这两种不同技术的电机有什么优缺点呢?今天,就通过特斯拉Model S车型来一起聊一聊吧。

当然,我们先来了解一下纯电动汽车的工作原理:电池通过控制系统向电动机供电,在电动机中将电能转换为机械动力并传给系统,最后传送给驱动车轮,使驱动车轮转动,并通过与地面间的相互作用产生使汽车行驶的牵引力。

了解完工作原理后我们就直接进入今天的主题,2019款特斯拉Model S长续航版前轴搭载的是永磁同步电机,后轴搭载的是交流异步电机,同步电机与异步电机的最大区别就在于两者转子速度是不是与定子旋转的磁场速度一致,如果转子的旋转速度与定子是一样的,那就叫同步电机,如果不一致,就叫异步电动机,具体到性能参数以及应用,两者有很大的区别。

永磁同步电机主要是由转子、端盖及定子组成。一般来说,永磁同步电机的最大特点是它的定子结构与普通的感应电机的结构非常的相似,而主要是区别于转子的独特结构与其它电机形成了差别。和常用的异步交流电机的最大不同则是转子独特的结构,在转子上放有高质量的永磁体磁极。当电动机的三相定子绕组通入三相对称交流电后,将产生一个旋转磁场,该旋转磁场切割转子绕组,从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路),载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力,从而在电机转轴上形成电磁转矩,驱动电动机旋转,并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。当导体在磁场内切割磁力线时,在导体内产生感应电流,“感应电机”的名称由此而来。感应电流和磁场的联合作用向电机转子施加驱动力。

异步感应电机的结构可以分为定子、转子两大部分,此外还有端盖、风扇等附属部分。定子就是电机中固定不动的部分,转子是电机旋转部分。由于异步电动机的定子产生励磁旋转磁场,同时从电源吸收电能,并产生且通过旋转磁场把电能转换成转子上的机械能,所以与直流电机不同,交流电机定子是电枢。另外,定、转子之间还必须有一定的间隙(称为空气隙),以保证转子自由的转动。
同步电机优点:
1、转子无励磁绕组,所以无转子铜耗,因此效率较高;
2、高性能永磁材料提供励磁,给定功率小,体积可以减小;
3、转子转动惯量小,故动态性能好;
4、低效率时较大的功率和转矩输出。
同步电机缺点:
成本高,可靠性低,加工工艺复杂,机械强度差,电动车性能受环境影响大。
异步电机优点:
1、 无永磁高温退磁问题,可以将峰值功率、额定功率、峰值功率工作时间延长。
2、 电机特性受环境影响小;
3、 自身就具有启动高转矩、高速转矩调整;
异步电机缺点:
转子磁场来自定子励磁,存在铜耗,能量转化率比永磁同步电机低。
使用交流异步感应电机的纯电动汽车
从电机的特性来说,配备交流异步电机的电动汽车更倾向于性能策略,充分利用这种电机在高转速下的性能输出和效率优势,比如早期的Model S。其特性是:当汽车处于高速行驶时,其能够保持高速运转和高效的电能使用效率,在为汽车保持最大动力输出的同时,减少能耗。

配备永磁同步电机的车型更倾向于能耗策略,充分利用这种电机在低速阶段的性能输出和高效运转,适用于中小型车。其特点是体积小、重量轻,可以大大增加电动汽车的续航里程。并且其调速性能特别好,在面对反复启停、加减速时,仍能够保持较高效率。

异步感应电机和永磁同步电机,它们都有各自的优势,所以一些主机厂就开始考虑综合两种电机的特性进行匹配。比如2019款特斯拉Model S长续航版就同时搭载了两种电机技术,满足了不同电机在不同工作状态时上的技术优势。前轴搭载的是经过优化的偏向于低速高效率的永磁同步电机,最大输出功率为202kw(275Ps),最大扭矩为404N·m,当车速处于中低速时,电脑输出指令永磁同步电机进行工作。后轴搭载的是偏向于高速性能的交流异步电机,最大输出功率为285kw(387Ps),最大扭矩为440N·m,需要高速工况时,双电机同时进行工作,提供强大的加速性能,当减速时智能根据制动需求进行电机调配。普通制动由永磁同步电机进行制动能量回收,急减速则由双电机同时提供制动扭矩时回收能量。

当然,2019款Model S采用这种策略也是基于小改款的开发思路。如果是换代开发,特斯拉势必会为Model S搭载永磁开关磁阻电机。这种新型电机技术,它具有体积小、成本低、功率高等特点,转化效率已经达到了89%。特斯拉已经将他搭载在最新的Model 3上。

综 述
异步感应电机和永磁同步电机有各自的优点、缺点。当汽车处于高速行驶时,异步感应电机能够保持高速运转和高效的电能使用效率。而在面对反复启停、加减速时,调速性能好的永磁同步电机仍能够保持较高效率。而关于电机的选择,取决于主机厂最终的车型的定位以及能耗的策略。但是从目前电机技术的发展来看,特斯拉已经走在了行业的前列。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

永磁同步电机具有体积小,省电,节能减排,工作效率高,同步可以当发电机用,缺点就是结构复杂,电刷容易坏,希望能帮到你哦

1.永磁同步电机

永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机,永磁体作为转子产生旋转磁场,三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应,感应三相对称电流。此时转子动能转化为电能,永磁同步电机作发电机(generator)用;此外,当定子侧通入三相对称电流,由于三相定子在空间位置上相差120,所以三相定子电流在空间中产生旋转磁场,转子旋转磁场中受到电磁力作用运动,此时电能转化为动能,永磁同步电机作电动机(motor)用。

优点:

1.效率高:因为它的励磁磁场(转子磁场)是由磁铁提供的,所以省去一部分励磁磁场所需的电能。

2.调速范围大:由于他是永磁作为励磁磁场,因此调整电流与频率即可很大范围调整电机的功率和转速。

3.体积小重量轻:因为它的结构简单,因此无论体积还是重量都相对较小。

4.发热小,密封性强,免维护。

缺点:

1.抗震性较差:由于现在大部分永磁材料都采用钕铁硼强磁材料,这种材料较为硬脆,因此受到强烈震动有可能会碎裂。

2.抗热冲击较差:由于转子采用磁性材料,而电机在运行或者环境温度过高情况下会引起磁铁退磁,因此会造成动力下降

得益于我国稀土资源优势,电动机主流为永磁同步电动机,如比亚迪,北汽等新能源车企大部分使用的都是永磁同步电机。

2.异步电机

异步电动机,又称感应电动机,是1885年由意大利物理学家和电气工程师费拉里斯发明。它是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩,从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。

优点:

1.结构简单稳定性好,抗震动性能优越。

2.不存在衰退现象,因为它的磁场并不依靠磁铁产生,这就使得它的工作温度和退磁性都比永磁同步电机要好。只要不损坏,就不存在动力下降的问题。

3.功率大,恒速性能强,因为它的磁场会根据输入的电流变化而变化(一个可变过程),这就使得它在空载到满载的过程中能够接近恒速变化。

缺点:

1.可调速性不好,因为恒速性能好,自然调速就比较困难,所以装备交流异步电机的特斯拉控制器极其昂贵。

2.需要交流电才能运转,新能源汽车都采用电池供电,电池属于直流电,这里就设计直流转交流的过程,而这一过程处理在世界上都还没有一个较为满意的解决办法,更何况特斯拉这种1.9秒破百的电机瞬间电流能够达到上百安倍,这又将是一个挑战。

所以基于机上这些原因,大部分的电动汽车都采用永磁同步电机,而特斯拉这种较为昂贵的汽车才会使用交流异步电机。




纯电动汽车驱动系统的核心是电机,电机又分为永磁同步电机和异步电机两种。
永磁同步电机的最大优点是效率高,效率一般在94%以上,最高甚至可达96%以上。
这意味着在能量转换过程中,损失的能量较少,提高了汽车的续航里程。
此外,永磁同步电机还有低噪音、体积小、质量轻等优点,让整车动力性能和驾驶体验更好。其代表车型有比亚迪唐、蔚来ES8等。
而异步电机则具有制造成本低、维护方便、耐用性高、调速性能好等优点。
这使得异步电机在纯电动汽车中的应用也非常广泛。
代表车型有荣威Ei5、北汽新能源EU系列等。

  • 纯电动汽车使用永磁同步电机和异步电机的利弊?代表车型?
    答:总体来说,永磁同步电机在性能和效率方面占据优势,但其成本较高。异步电机则在成本上更具优势,但性能表现稍逊。在具体车型上,特斯拉的Model S和Model X倾向于选用永磁同步电机,如日产Leaf和雪佛兰Bolt EV则倾向于采用异步电机。因此,电机的选择主要取决于用户对于性能和成本的个性化需求。
  • 纯电动汽车搭载的交流异步电机与永磁同步电机有何区别?
    答:配备永磁同步电机的车型更倾向于能耗策略,充分利用这种电机在低速阶段的性能输出和高效运转,适用于中小型车。其特点是体积小、重量轻,可以大大增加电动汽车的续航里程。并且其调速性能特别好,在面对反复启停、加减速时,仍能够保持较高效率。异步感应电机和永磁同步电机,它们都有各自的优势,所以一些主机...
  • 纯电动汽车的电机是什么电机?
    答:纯电动汽车的电机通常采用直流电机、异步电机和永磁同步电机三种类型。其中,永磁同步电动机因其转速范围广、功率密度高、工艺简单、体积小且运行可靠耐用的特点,成为新能源汽车的主流电机。下面对新能源汽车进行更详细的介绍。新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源的车,通过综合车辆的动力控制和...
  • 电动汽车用的是什么电机
    答:电动汽车主要使用两种电机:永磁同步电机和交流异步电机。永磁同步电机的工作原理是通过电生磁,通电后电机中的线圈产生磁场,由于内部磁铁同性相斥,线圈开始转动。电流越大,转动速度越快。它的优点是体积小、质量轻、高效率,功率密度高,工作效率可达97%。然而,它也有缺点,即造价昂贵,需要使用稀土等稀...
  • 电动汽车用的是什么电机
    答:电动汽车所使用的电机主要是两种:永磁同步电机和交流异步电机。永磁同步电机的工作原理是电生磁。通电后,电机中的线圈就会产生磁场,然后因为内部的磁铁同性相斥,所以线圈便会开始转动。电流越大,线圈的转动速度就越快。这种电机的优点在于体积小、质量轻,可以省下不少空间;另外,其高功率密度致使其...
  • 纯电动汽车使用永磁同步电机和异步电机的利弊?代表车型?
    答:2.抗热冲击较差:由于转子采用磁性材料,而电机在运行或者环境温度过高情况下会引起磁铁退磁,因此会造成动力下降 得益于我国稀土资源优势,电动机主流为永磁同步电动机,如比亚迪,北汽等新能源车企大部分使用的都是永磁同步电机。2.异步电机 异步电动机,又称感应电动机,是1885年由意大利物理学家和电气...
  • 新能源汽车有交流驱动电机吗
    答:新能源汽车有交流驱动电机,从行业配套来看,新能源乘用车主要使用的是永磁同步电机和交流异步电机。其中,永磁同步电机得益于节能、效率、轻量化等优势,使用最多,但由于转子结构较为复杂,且需要使用昂贵的稀土永磁材料,如钕铁硼等,因此出于成本、可靠性等因素考虑,部分车系采用交流异步电机。
  • 新能源汽车永磁同步电机和异步电机区别是什么
    答:【太平洋汽车网】永磁同步电机相比异步电机,区别主要在于转子为永磁体,减少了励磁所带来的损耗,定子上安装有绕组通过交流电来产生转矩,所以冷却相对容易。由于这类电机不需要安装电刷和机械换向结构,工作时不会产生换向火花,运行安全可靠,维修方便,能量利用率较高。1、交流感应异步电机定子转子交流异步...
  • 永磁同步与异步感应:为何高端电动车,必须同时要装这两种电机?
    答:在通电时,电流会沿着线圈的缠绕方向进行传导。同时,根据“电生磁”原理便直接产生了相应的磁场。根据“同性相斥,异性相吸”原理与定子上的永磁体“相反”,由此转子便开始产生动力并开始旋转。而应用在电动汽车上的永磁同步电机,结构却有些不同。电动车上所应用的电机结构恰恰相反,其转子采用永磁体的...
  • 新能源汽车用的是什么电机
    答:【太平洋汽车网】目前市场上的新能源汽车所使用的的电机主要是两种,永磁同步电机和交流异步电机。新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源汽车等。电机作为新能源汽车的动力来源,其品质决定了新能源汽车可以走多远。加上近些年来电动车的发展形如...