电力驱动系统是电动汽车的心脏。电动汽车的电力驱动系统包括电机驱动装置和机械传动装置。电机驱动装置中的电机是汽车驱动系统的核心。在确定电动汽车所采用的电机时,首先应采用技术成熟、性能可靠、控制方便且价格便宜的电机。一般情况下,电机性能必须充分满足单独用电力驱动模式行驶工况时的要求。电机在低速时应具有较大的转矩和超载能力。在高速运转时,应具有较大的功率和较宽的恒功率范围,有足够的动力性能来克服整车的各种阻力,保证有良好的起动、加速性能和行驶速度,并实现制动时的能量回收。因此,选择合适的电机对电动汽车的性能有着至关重要的影响。
电动汽车上所使用的电机往往要求频繁起动、频繁加减速以及工作模式的频繁切换,这对电机的响应性提出了更高的要求。
在允许的范围内,电动汽车应尽可能采用高电压,这可以减小电机的尺寸和导线等装备的尺寸,特别是可以降低变频器的成本。丰田的THS系统电压是201.6V,而THSⅡ系统的电压提高到500V,在尺寸不变的情况下,最高功率由33kW提高到50kW,最大转矩由350N·m提高到400N·m。
由于汽车内部空间紧张,往往要求电机系统体积小,质量小,同时具有较高的功率密度和工作效率。
与传统电机相比,电动汽车所使用的电机系统的工作环境更加恶劣,干扰更大,这要求它具有更高的可靠性、抗震性和抗干扰性,需要有4~5倍的过载,以满足短时加速行驶与最大爬坡的要求。一般的工业电机只要2倍左右过载即可。
现在的混合动力电动汽车上,主要采用能够实现变频调速的高转速电机。高转速电机的转速可以达到10000~12000r/min,在高转速运转时,有更大的功率和较宽的恒功率转速范围,体积较小且质量较小,但要求装置高精度的高速轴承,需要用高品质的材质来制作,并要保证高效率的冷却。
由于存在上述区别,车用驱动电机应满足如下要求:
①体积小,质量小。
②在整个运行范围内的高效率。
③低速大转矩特性及宽转速范围恒功率特性。
④良好的环境适应性和高可靠性。
⑤价格低。