• 新能源熱潮下的驅動電機發展方向

    • 發表于: 2023-03-27 11:38:09 來源:實況網

    在全球氣候與環境問題被日益重視的大背景下,推動新能源汽車的發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。

    驅動電機、動力電池和電控組成的三電系統被視為新能源汽車明顯區別于傳統燃油車的核心零部件。其中,驅動電機將電能轉化為機械能,直接驅動車輪或通過傳動裝置驅動車輪,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,也帶動了驅動電機市場的繁榮。

    現階段驅動電機的類型有哪些?國內主機廠采取哪些不同的解決方案?該領域的核心技術是什么?未來還將朝著哪些方向發展?本文將一一解答上述問題。

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    永磁同步電機成為主流,感應電機未來可期

    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(感應電機)。前者國內的主機廠較多采用,而后者則在特斯拉、蔚來的部分車型上有所應用。

    永磁同步電機由轉子、端蓋及定子組成,其定子結構與感應電機的差異并不大,差異在于其轉子結構的設計。永磁同步電機的轉子上有著高質量的永磁體磁極,通電可產生旋轉磁場。

    相較于永磁同步電機,感應電機依靠電流產生磁場,在轉子繞組中產生感應電流,載流的轉子導體在定子旋轉磁場作用下產生電磁力作用在電機轉軸上形成電磁轉矩,驅動電機轉動。雖然感應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用。

    能否兼顧永磁同步電機和感應電機的優勢,隨著市場需求、技術水平、產品性能的提升,尋找到一個更好的解決方案?

    雙電機車型滲透率攀升

    國內某知名造車新勢力企業創始人曾公開表示,從考慮降低動力系統失效的風險看,雙電機和多電機方案具有顯著的優勢,如同飛機一樣,兩個發動機比一個發動機要安全得多,特別是在高級自動駕駛場景下,動力系統上的冗余是有助于提高安全性的。

    單電機的優勢是續航與成本,在新能源車的普及階段較多采用;而雙電機的優勢則是高效、靈活性、與安全。從長遠看,是未來新能源汽車驅動電機的發展方向之一。

    首先,雙電機可以靈活調節工作狀態,兩臺電機根據各自的特點,可以在不同的工況下充分發揮各自的優勢,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系統,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,讓車輛快速地恢復正常姿態。

    事實上,采取雙電機在新能源車上的滲透率已經有了大幅的攀升。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。

    更高效的銅轉子電機

    說到電機未來的發展趨勢,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的聚焦——銅轉子電機。與傳統鋁轉子電機相比,銅轉子電機有著損耗低、效率高、溫升低、穩定性高、噪聲低等方面的優勢。在能效、安全和可靠性方面,銅轉子電機均領先于傳統感應電機。

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    銅轉子通常應用在感應電機上,采用了高性能銅材制造轉子導電通路來替代傳統鋁轉子,由于銅的電導率比鋁更高,因此采用銅轉子的異步感應電機能取得更高的效率。根據在工業電機領域的實踐,銅轉子電機比相同的鋁轉子電機效率提升3%以上。銅的電導率更高,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生,防止發生過熱等熱失控風險的發生。

    未來隨著新能源汽車驅動電機的市場規模不斷擴大,銅在電機轉子的應用前景非常廣闊,在進一步克服成本、工藝的障礙后,銅材料將推動驅動電機技術的進步。

    免責聲明:市場有風險,選擇需謹慎!此文僅供參考,不作買賣依據。

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