新能源汽車對驅(qū)動電機的要求:在滿足安全、可靠、耐久和動力性的前提下,以更高的能源效率驅(qū)動車輛,能源效率可以從如下兩個方面去理解:一是電能轉(zhuǎn)化成機械能的效率;二是自身的功率密度足夠高,也就是功率盡量大,而重量和體積盡量小。
目前國際高壓平均下的功率密度能達到5-8千瓦/公斤,部分電機做到9-10千瓦/公斤升,國內(nèi)只做到0.6-4千瓦/公斤。
盡管國內(nèi)由于目前汝鐵硼供應(yīng)充足而大規(guī)模應(yīng)用同步電機,盡管永磁電機在低速時帶來了性能優(yōu)勢,但不可忽視的是同步電機存在諸如高速時電流大、制造復(fù)雜成本高、存在齒槽轉(zhuǎn)矩和空載反電勢等問題。
同步電機存在的問題:
首先,由于其固有的反電動勢,在故障條件下難以管理。即使變頻器斷開,只要電機旋轉(zhuǎn),電流就會持續(xù)流過繞組,從而導(dǎo)致齒槽轉(zhuǎn)矩和過熱,具體表現(xiàn)在拖車程中,即使斷開電路,如果驅(qū)動輪在旋轉(zhuǎn),仍然有可能損壞電控部件,并且由于變頻器停機,由于逆變器故障而產(chǎn)生的電流會導(dǎo)致退磁。高速下磁場的減弱會導(dǎo)致不受控的發(fā)電,并且逆變器的直流母線電壓可能上升到危險的水平。
第二,隨著永磁電機速度的增加,反電動勢接近逆變器電源電壓,從而無法控制繞組電流。這限制了永磁電機的最高速度。
第三,如果永磁電機損壞,修理它通常需要返回到工廠,因為安全地提取和處理轉(zhuǎn)子是困難的。最后,報廢時的回收也很麻煩,盡管當(dāng)前稀土材料的高價值可能會使這種材料更具經(jīng)濟可行性。
盡管存在這些缺點,永磁電機仍然在低速表現(xiàn)和效率方面保持無與倫比的地位,而且在尺寸和重量至關(guān)重要的情況下,它們都非常有用。
盡管因為新能源電動汽車實際很少工作在高速工況,盡管目前來看還要用永磁電機,但特斯拉用異步電機的高速達到高功率密度仍不失為一個技術(shù)路徑選擇。