隨著新能源汽車市場的快速發(fā)展,當(dāng)我們在面對琳瑯滿目的車型時,常常因不同的電機配置與驅(qū)動方案陷入選擇困境。永磁同步電機與感應(yīng)電機該如何抉擇?單電機、雙電機,甚至三電機,分別適用于哪些場景?
7類驅(qū)動電機的結(jié)構(gòu),優(yōu)、劣勢對比
有刷直流電機:結(jié)構(gòu)由定子、轉(zhuǎn)子線圈、電機軸、電刷和換向器等部件組成。
優(yōu)勢:啟動時轉(zhuǎn)矩大,調(diào)速性能好,結(jié)構(gòu)簡單且成本低。
劣勢:由于存在電刷和換向器,二者會因摩擦而產(chǎn)生磨損,需要定期維護,且運行時會產(chǎn)生電火花,不僅安全性差,能量效率也相對較低。
無刷直流電機:結(jié)構(gòu)包括定子、轉(zhuǎn)子和電刷控制部分。
優(yōu)勢:無電刷磨損,安全可靠,壽命長,體積小,噪音小等。
劣勢:制造成本高,對電源要求高,啟動扭矩受限。
永磁同步電機:結(jié)構(gòu)與無刷直流電機類似,定子為三相繞組,轉(zhuǎn)子是永磁體。
優(yōu)勢:效率高,功率密度大,損耗低,扭矩高。
劣勢:永磁材料成本高,高溫或強磁場下可能會退磁,對電極散熱和防護要求高。
感應(yīng)電機:結(jié)構(gòu)由定子和轉(zhuǎn)子組成,定子是三相繞組,轉(zhuǎn)子是繞線式。
優(yōu)勢:結(jié)構(gòu)簡單,堅固耐用,維護成本低,調(diào)速范圍廣,低速時扭矩大。
劣勢:動態(tài)響應(yīng)慢,體積和重量較大。
開關(guān)磁阻電機:結(jié)構(gòu)包括定子和轉(zhuǎn)子,工作原理遵循最小磁阻原理。
優(yōu)勢:結(jié)構(gòu)簡單,成本低,可靠性高,適用于惡劣環(huán)境。
劣勢:轉(zhuǎn)矩波動大,噪音大,效率較低。
同步磁阻電機:結(jié)構(gòu)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。
優(yōu)勢:結(jié)構(gòu)堅固、簡單,成本低,能在高溫下工作,無退磁風(fēng)險。
劣勢:低速性能有限,運行噪音較大,控制復(fù)雜度高。
軸向磁通無鐵永磁電機:定子位于兩側(cè),轉(zhuǎn)子位于中間,轉(zhuǎn)子為永磁體,定子沒有鐵心。
優(yōu)勢:功率密度高、噪聲低、生產(chǎn)耗材少。
劣勢:制造工藝復(fù)雜、成本高。
單電機與多電機的優(yōu)劣
單電機配置,即一臺車上僅配備一個電機,憑借著結(jié)構(gòu)簡單和較低的成本,成為大多數(shù)入門新能源車型的首選。而且,因為是單電機,減少了能量在多電機傳輸中的損耗,在同樣的電池下要比多電機續(xù)航更扎實。同時,因為結(jié)構(gòu)簡單,沒有多電機協(xié)同控制的復(fù)雜邏輯,所以后期維護成本也更低。但是,單電機的爆發(fā)力和加速能力略差,不如多電機的動力來的快。
雙電機配置由一個前置電機和一個后置電機組成。在動力表現(xiàn)方面,雙電機可以實現(xiàn)前后扭矩的合理分配,能在瞬間帶來強勁的爆發(fā)力,比如特斯拉Model3高性能版,能輕松跑進5秒內(nèi),充分滿足了追求速度與激情的駕駛者。此外,搭載雙電機的車型,在通過性和操控穩(wěn)定性上也有顯著提升。當(dāng)車輛行駛在濕滑路面或復(fù)雜路況時,前后電機可根據(jù)車輪的抓地力實時調(diào)整動力輸出,防止打滑失控。但是,由于多了一個電機,導(dǎo)致車輛的制造成本上升,對應(yīng)的售價也高出不少。而且因為是兩個電機一起工作,同一塊電池下,續(xù)航要比單電機車型短。同時,復(fù)雜的雙電機系統(tǒng),在后期的維修保養(yǎng)上,難度和成本都比單電機更高,一旦出現(xiàn)故障,維修費用也相對昂貴。
三電機配置通常是在雙電機的基礎(chǔ)上額外增加一個電機,常見布局為前一后二。在動力性能上,三電機能夠在瞬間輸出強大的功率和扭矩,這使得部分新能源超跑車型,在動力表現(xiàn)上遠超傳統(tǒng)燃油超跑,比如,百公里加速僅需2.1秒的小米su7Ultra。在操控方面,三電機能更精細的控制扭矩。在車輛過彎時,系統(tǒng)能對各個電機進行精準(zhǔn)調(diào)節(jié),讓車輛能夠擁有更出色的循跡性和響應(yīng)速度。不過,三電機的劣勢也十分明顯。首先,三個電機加上復(fù)雜的控制系統(tǒng),大幅度增加了車輛制造成本和技術(shù)難度,導(dǎo)致這類車型的售價非常高。其次,多個電機共同工作帶來的能耗問題更為突出,即使配備了大容量電池,續(xù)航也會因電機的高能耗而受到很大影響。此外,三電機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,零部件多,后期維修保養(yǎng),不僅需要專業(yè)的技術(shù)人員和設(shè)備,而且一旦某個電機或相關(guān)部件出現(xiàn)故障,維修費用可能會給我們帶來較大的經(jīng)濟壓力。
根據(jù)需求選擇電機配置與驅(qū)動方案
在購車時我們要根據(jù)用車場景,來選擇電機配置與驅(qū)動方案。如果是日常出行,上下班通勤開,并且對車輛動力要求不高,那么單電機配置的新能源,加上永磁同步電機驅(qū)動的車型,將是理想之選。如果要追求駕駛激情,對車輛的加速性能、操控穩(wěn)定性有較高要求,那么雙電機或三電機配置的車型無疑更能滿足駕駛需求。對于一些有特殊工況需求的用車場景,如經(jīng)常在山區(qū)道路行駛,車輛需要強大的爬坡能力,此時就需要搭載感應(yīng)電機的車型,憑借其在低速大扭矩輸出的優(yōu)勢,來應(yīng)對陡峭的山坡。再如,從事載貨運輸?shù)纳逃密嚕瑒t更適合采用三電機配置,來確保在重載的情況下,車輛仍能保持良好的動力性能和操控穩(wěn)定性。
所以,新能源汽車的電機配置與驅(qū)動方案,決定了我們用車的動力表現(xiàn)、續(xù)航水平、操控體驗?zāi)酥翀鼍斑m配性,在選擇新能源汽車時,我們應(yīng)充分了解不同的電機配置和驅(qū)動方案,并結(jié)合自身的實際需求,做出最為合適的選擇。只有這樣,才能挑選到一款真正符合自己心意的新能源汽車。
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