新能源汽车驱动电机制造的技术发展趋势和挑战
摘要:最近几年,随着科技的不断发展,新能源汽车相关技术也得到了突破。在新能源汽车的发展过程中,驱动电机是制约新能源汽车发展的一个重要因素。对工业用电机与新能源汽车电机进行了比较,发现二者之间的特定需求有较大的差别。在新能源汽车中,为了保证电机的动力性能达到相关指标,通常选用体积小、性能好的驱动电机,同时还要考虑电机的防水、防尘性能。基于此,本篇文章对新能源汽车驱动电机制造的技术发展趋势和挑战进行研究,以供参考。
关键词:新能源汽车;驱动电机;制造技术;发展趋势和挑战
引言
我国的新能源汽车是国家非常重视的一项产业,不但更符合绿环保的要求,而且变速器的制造也极其简单,所以,新能源汽车的发展空间很大。新能源汽车当中,驱动电机是极其关键的部门,所以对于驱动电机的制造的技术发展趋势和挑战,其意义非常显著。有关工作人员需要重视驱动电机的相关工作,只有这样才能够帮助新能源汽车获得更多的发展。
1新能源汽车辆驱动系统的基本构成
新能源汽车的驱动装置是将电力转换为机械能并驱动车辆的动力,它是一种以驱动电机、控制器和传动装置为核心的驱动装置。其中,以定子、转子、壳体等为主,当前存量新能源汽车中电动机以永磁同步电动机为主;它的优点是功率密度高,能耗低,体积小。控制器包括控制器软件、控制器硬件,例如功率驱动模块、DC/DC、高压插头、电流传感器等,控制器硬件接收汽车控制器软件的命令,对电动机的电流和电流进行控制,以确保驱动马达能够在需要的方向、转速和扭矩下工作。该驱动装置的核心部分包括减速器、齿轮组、高速轴承等,这些减速器部件在汽车运行时起重要作用,减小了汽车的输出速度,以提高汽车的转矩,确保新能源电动汽车的有效运行。
2汽车驱动电机类型
(1)直流电机。早在19世纪,直流电机就成为电动汽车的主要部件,这主要是因为这些电机的调节简单。然而,随着时间的推移,这些电机变得不适合当今技术先进的替代能源汽车。现在,它们只能在低速电动汽车中到。(2)同步磁阻电机。与开关磁阻电机不同,这种电机具有绕组,转子为圆柱形,但由各向异性磁性结构复合。对于这类电机,控制它们
的速度和扭矩是完全可能的。此外,在某些应用中,可以节省大量能源,如泵和风扇。
3电机控制技术
3.1恒压/频率比(V/F)控制
恒定电压/频率比控制,也被称为恒定磁通控制,可以通过确保每个频率的定子电压保持不变来实现恒定磁通。在电机以较低速度运行的情况下,T轴电流保持电机系统稳定。恒定速度/频率控制是调节感应电机速度的常用技术,它简单、有效,并且对参数变化具有高鲁棒性。
3.2直接转矩控制
直接转矩控制不同于磁场定向控制,因为它没有回路,并且不需要按顺序转换坐标来控制性能。直接转矩控制结构简单,响应迅速,对参数变化反应不强,动态响应快,对参数扰动的灵敏度低,用途广泛,非常适合需要快速响应和广泛速度调节的情况。然而,它并非没有缺点。例如,它需要较高的采样频率,并且在相对较低的速度下,电流和转矩都会产生涟漪效应。
4轮毂电机的特性分析
轮毂电机技术不同于传统的集中电机驱动装置,其优势显著,具体的特性主要表现在以下几个方面:第一,采用轮毂电机驱动,可以直接将传统的动力传动硬件改造成为一种软连接式的结构形式,不需要再次安装传统汽车需要的离合器、变速器、机械操纵换挡式装置、传动轴、机械差速器等,可以优化汽车结构。拓宽车辆内部空间,提高空间利用率,优化整车布置,优化车身整体造型,有效满足车辆行驶的要求。第二,采用轮毂电机驱动,可有效提高电动轮的驱动力,通过直接动力控制,确保其更加便捷灵活,因为驱动轮两侧没有刚性连接轴,不需要安装机械差速器,确保汽车在转弯的过程中,可以通过两侧的驱动轮有效实现转速,缩减转速差距,有效缩减车辆的转弯半径。在特殊情况下可以在原地转向,其可以有效应用,在车辆、特殊车辆中发挥距离的作用价值,促使各个电动轮之间灵活、自由的配合,协调,避免了各种摩擦、损耗情况的发生,以此提高传动效率。第三,可以促使电动轮电气制动更加灵活,机电复合制动更加便捷,各个电动轮运行更加流畅,有效满足基本要求。第四,对于纯电动、燃料电池、新型的电动车等不同电力驱动形式的新能源汽车都可以采用轮毂电机驱动方式,通过优化设计可以最大限度地释放制动能量,可以制作出轮毂电机驱动式的车型,有效提高电动机的功率密度,以此满足人们的出行需求,确保设计方案科学、合理、可靠。但是轮毂电机驱动方式也存在一些缺陷和不足,在这种结构形式下,可以对避震
弹簧质量产生影响,因为轮毂自身的转动惯性对密封性要求较高。此外,在具体设计时也需要综合分析轮毂,电动机本身的散热防水问题,当前轮毂电机一些核心。元件器件,比如大功率集成模块、儿控制器等都需要从外国进口,成本较高。相比于我国的电动汽车技术现状还无法满足其要求,在产业化发展的过程中也会受到较大的影响,这次在未来还需要不断研发改进。
5新能源汽车驱动电机的关键技术
5.1新能源汽车之扁铜线技术
扁铜线技术是利用发卡式子绕组加大电机定子的槽满率,进而达到升高电机功率密度的效果。发卡式定子绕组的前端部分长度比较短,所以散热速度快,损耗率也非常低。但是与传统的圆铜线相比,若汽车是大功率的驱动电机,那么扁铜线绕组的环流损耗反而更大,并且如果扁铜线经过了弯折使用,那么绝缘层就将会出现损坏和缺口。所以,现今技术人员都将扁铜线使用的局限性作为技术攻克点,因为这项技术若能成功规避其中的弊端,那么就能在很大程度上促进新能源汽车的技术革新。
5.2新能源汽车之永磁体散热技术
永磁体自身的性能对于车用电机的输出性能来说非常关键,因为其内部温度太高,会导致永磁体发生退磁现象,还可能导致驱动电机能高效率运转的部分减少。所以温度传感器在这方面的应用非常重要,迄今为止却还没有出现可以替代它的新技术。众所周知,解决高功率密度电机基础上的可耐受高温的永磁体是解决问题的唯一途径。然而现在对于电机散热这一问题的研究,技术人员都是围绕着定子和顶端部分绕组进行探讨,但是如果可以换一个角度进行试验,那可能对提高新能源汽车的动力性方面有所助益。
结束语
确定电动汽车驱动电机的控制方案主要是按车型所需来选取最合适的驱动电机,采用最合适的电机控制技术和电机控制算法。由于永磁同步电机的高能效和三相异步电机(感应电动机)的运转平顺、易控制等优点,现今这两类电机被大量应用于电动车领域。感应电机因价格低廉、控制技术成熟等方面的优势,在过去曾占车用驱动电机市场主导地位。永磁电机在控制技术上多采用磁场定向控制,一般配有转子位置传感器,也有利用反电动势识别转子位置的无传感器永磁同步电机(车用电机上很少使用)。近年来,随着永磁同步电机生产技术及其控制技术的进步和市场价格的降低,永磁同步电机逐渐成为当前车用驱动电机的主流。
参考文献
[1]鞠彦伟.新能源汽车及电机驱动控制技术分析[J].中国科技信息,2021(18):67-68.
[2]朱克非.新能源汽车驱动电机制造层面的_(NVH)分析和优化研究[J].时代汽车,2021(08):90-92.
[3]朱恺.新能源汽车发展影响因素的调研及分析[D].华南理工大学,2018.
[4]苏涛,新能源汽车驱动电机轴的制造方法.重庆市,重庆创精温锻成型有限公司,2018-07-21.
[5]吕文东.论新能源汽车驱动电机绕组制造装备技术研发与推广[J].电工文摘,2018(05):23-25.汽车电机