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浅析纯电动车的电机技术直流交流应该怎么流?

  纯电动车作为新能源车,在能源使用方式和能源效率上相比内燃机车无疑是有革命性进步的。归根到底,纯电动车相比内燃机车的优势主要在能源效率和机械效率上,相比内燃机车最高不过50%(仅限柴油机,汽油机最高效率仅40%左右)的机械效率,纯电动车的机械效率高达89-97%。而且在能源利用效率上,相比诞生于19世纪末期的四冲程内燃机,诞生于电气化革命时代后的电池+电机组合,在能源利用率上可谓远超内燃机。

  交流异步电机由转子、定子、碳刷和高压铜线组成。这种电机的工作原理非常简单,因为交流电本身是没有方向性的,因此这种电机只要在定子端通入交流电(电池组输出三相交流电),交流转子接受到电感信号就会自然地向一个固定方向加速旋转,电机就产生了驱动力。而因为这种电机的转子是被动起转(受定子磁感线作用),因此这种电机也就叫做异步电机。

  另外一种叫直流异步电机,顾名思义,直流异步电机的结构和交流异步电机类似,但电机定子输入的,是有方向的直流电。直流异步电机是目前绝大多数纯电动车都在使用的一种驱动电机。这种电机主要的技术难点在于电机的滤波模块上,如果滤波模块设计足够优秀,从电池组过来的交流电的波形被过滤得足够干净的话,直流异步电机是可以实现非常高效率的同时,还可以非常安静的。

  最后一种叫直流同步电机。和上面两种异步电机不一样,直流同步电机的电流是直接作用在转子上的,整个电机的定子转子绕组结构也和异步电机完全不同(更复杂)。直流电机最大的优势在于,输入电流和机械能量传递几乎是同步进行的。所以这种电机装在车上,动力响应速度远超另外两种异步电机,这种电机同时也是三种纯电动车驱动电机里,最昂贵的一种。

  首先,最适合纯电动车用的当然是造价高昂的直流同步电机,这种电机不仅动力响应速度奇快,还能承受非常大的电流电压,烤电机而且无论是全功率状态还是维持恒流状态(电机处于极低功率),基本上都没有什么电流噪音。然而直流同步电机造价非常高昂,纯电动车用的大功率型号造价更加惊人,烤电机因此实际上使用这种电机的企业并不多,特斯拉Model X、6是其中的典型。

  直流异步电机是绝大多数纯电动车的首选,这种电机基本上只要解决好滤波模块的结构和用料,也可以实现接近95-97%的效率,同时还没什么电流声音。但关键问题在于,这种电机的滤波模块是会发出非常高频的啸叫声的,更要命的是,这种接近20000Hz的极高频啸叫,几乎无法通过车辆本身的NVH设计完全隔绝。因此如果你坐在车里能听见一种不可名状的,声音非常尖的,有点刺耳的声音,那大多就是一辆使用直流异步电机的车。

  至于交流异步电机,它的最大优点是便宜耐用不爱坏,但缺点也很明显:声音奇大而且效率不太高(85-89%)。如果你坐过那些纯电动公交车,或者听过纯电动公交车离站加速的声音,那种很难听的,音调由低到高一路攀升的,让你不舒服的声音,就是交流电机的电流声。也因为交流电机这种缺点,基本上只有那些很便宜的纯电动代步车才会使用这类电机。

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