买电动车是不是选异步电机更合适?大家好,为什么我提这么一个问题,因为你们有没有发现豪华电动车,特别是上了40万,都喜欢用异步电机,当然也有特殊情况。
那异步和同步到底有什么区别呢,是不是用了异步电机就更好?我们先看看大家都用什么电机。
新能源汽车领域应用较多的是永磁同步电机和交流异步电机,其中永磁同步电机应用最广泛,如国内外主流电机厂家比亚迪、博世等等,市场份额高达 69%以上,是最为主流的驱动电机;其次是交流异步电机,厂家比较少,目前大家熟知是特斯拉,蔚来、宝马 奥迪,奔驰等等,占比大概 22%。
今天先介绍下两种电机自身的优缺点,下一期我们再看看两种电机成本差异以及整车是如何选择这两种电机的。
永磁同步电机的最大优点就是具有较高的功率密度与转矩密度,同时电机发热小,因此冷却系统可相对简化,节省空间和降低重量。
相比于其他种类的电机,在相同质量与体积下,永磁同步电机能够为新能源汽车提供最大的动力输出与加速度。
但是,永磁同步电机的转子上的永磁材料在高温、震动和过流的条件下,会产生磁性衰退的现象,所以在相对复杂的工作条件下,电机容易发生损坏。
而且永磁材料价格较高,因此整个电机物料采购成本相对较高。
而交流异步电机是将转子臵于旋转磁场中,在旋转磁场作用下活动转动力矩的电机,具备坚固耐用,原材料价格低廉等优点,但功率因素较低,运行时必须从整车电网吸收无功电流来建立磁场,同时控制复杂,易受电机参数及负载变化影响。
那他们的成本差异以及在整车上的应用差异又是如何的呢。
驱动电机根据电机类型不同成本构成差异较大,永磁同步电机的永磁体与定子成本占比最高,而交流异步电机的定子和转子占比最高。
为了更直观的比较材料成本,我们用两个特定电机的材料占比图来直观展示一下,根据市场经验及近年来的稀土钕铁硼材料上涨趋势来看,相同参数永磁同步电机材料成本会比异步电机高,这是毋庸置疑的。
但在整车应用角度就又大不相同了。
先看看整车对电机的性能要求是咋样的,首先电机结构要紧凑、尺寸要小,因为封装尺寸有限。
第二重量要轻,以减轻车辆的整体重量。
应尽量采用铝合金外壳,同时转速要高,以减轻整车的质量,增加电机与车体的适配性,扩大车体可利用空间,从而提高乘坐的舒适性。
第三可靠性高、失效模式可控,以保证乘车者的安全。
第四提供精确的力矩控制,动态性能较好。
第五效率高,功率密度较高。
要保证在较宽的转速和转矩范围内都有很高的效率, 以降低功率损耗,提高一次充电的续驶里程。
第六调速范围宽。
应包括恒转矩区和恒功率区,低速运行输出的恒定转矩大,以满足汽车快速启动、加速、负荷爬坡等要求;高速运行输出恒定功率,有较大的调速范围,以满足平坦的路面、超车等高速行驶的要求。
第七瞬时功率大,过载能力强。
要保证汽车具有 4~5 倍的过载能力,以满足短时内加速行驶与最大爬坡的要求。
第八制动再生效率高。
在汽车减速时,能够实现反馈制动,将能量回收并反馈回电池,使得电动汽车具有最佳能量利用率。
第九结构简单,适合大批量生产,运行时噪声低,使用维修方便。
根据以上整车对电机的要求特点,永磁同步电机更适用于新能源汽车的使用,充分利用这种电机在低速阶段的性能输出和高效运转,特别是中小型车。
由于其体积小、重量轻的特点,可以大大增加电动汽车的续航里程。
并且其调速性能特别好,在面对反复启停、加减速时,仍能够保持较高效率。
同等情况下,永磁同步电机的在 NEDC 工况下的综合效率比异步电机高5%左右,换角度讲,在车辆续航里程确定的情况下,选用永磁同步电机的整车可选用更小的电池包,如目前市场主流电池车电池包是 50kwh 左右,采用永磁同步电机可减小 2.5kwh 的电池包,按照电池包每度电 800 元估算电池包可节省 2000元。
另外散热角度讲,永磁同步电机的功率因素较高,电动机的定子铜损较小,温度较低,对散热系统的要求也相对较低,从而导致整车的散热系统相对简单,如水泵等可选用相对较小的功率,整车成本也得到进一步的减少。
综上所述,虽然单从电机材料角度考虑,永磁同步电机价格高于交流异步电机,但综合整车的电池包、散热系统等零部件成本考虑, 配有永磁同步电机的车辆在一定情况下反而有一定的成本优势,故越来越多的厂家选择了永磁同步电机,特别是国内厂家,你知道它的装机比例达到多少了吗?打开懂车帝进新能源车专栏对比下你就知道了,你会发现大部分都是同步电机,预估装机量占比约 95%。
那同步电机既然这么好,为什么外资品牌用的少呢,主要原因就是他们不愿意依赖我们,因为在我们国家磁铁很多,老美和欧洲很少。
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谢谢大家。