新能源汽车对驱动电机的要求:在满足安全、可靠、耐久和动力性的前提下,以更高的能源效率驱动车辆,能源效率可以从如下两个方面去理解:一是电能转化成机械能的效率;二是自身的功率密度足够高,也就是功率尽量大,而重量和体积尽量小。
目前国际高压平均下的功率密度能达到5-8千瓦/公斤,部分电机做到9-10千瓦/公斤升,国内只做到0.6-4千瓦/公斤。
尽管国内由于目前汝铁硼供应充足而大规模应用同步电机,尽管永磁电机在低速时带来了性能优势,但不可忽视的是同步电机存在诸如高速时电流大、制造复杂成本高、存在齿槽转矩和空载反电势等问题。
同步电机存在的问题:
首先,由于其固有的反电动势,在故障条件下难以管理。即使变频器断开,只要电机旋转,电流就会持续流过绕组,从而导致齿槽转矩和过热,具体表现在拖车程中,即使断开电路,如果驱动轮在旋转,仍然有可能损坏电控部件,并且由于变频器停机,由于逆变器故障而产生的电流会导致退磁。高速下磁场的减弱会导致不受控的发电,并且逆变器的直流母线电压可能上升到危险的水平。
第二,随着永磁电机速度的增加,反电动势接近逆变器电源电压,从而无法控制绕组电流。这限制了永磁电机的最高速度。
第三,如果永磁电机损坏,修理它通常需要返回到工厂,因为安全地提取和处理转子是困难的。最后,报废时的回收也很麻烦,尽管当前稀土材料的高价值可能会使这种材料更具经济可行性。
尽管存在这些缺点,永磁电机仍然在低速表现和效率方面保持无与伦比的地位,而且在尺寸和重量至关重要的情况下,它们都非常有用。
尽管因为新能源电动汽车实际很少工作在高速工况,尽管目前来看还要用永磁电机,但特斯拉用异步电机的高速达到高功率密度仍不失为一个技术路径选择。