论低速电动轿车电机的选择

梦想之旅

电动轿车电器部分主要由：电机、控制器、蓄电池、充电器四大件和灯光、雨刷等零散电器组成。其中核心是电机，电机的选择决定了控制器的配套，电机工作电流的大小直接影响蓄电池的使用寿命。
目前电动车辆的技术难点在于电池性能，促使电动车技术主要集中在两点：

一是在电池技术难以逾越的瓶颈下，如何提高电能使用效率、提高电动汽车续驶里程，提高电池寿命，是电动汽车行业关注的焦点，因此选用符合电池特性的驱动电机是提高电动车辆性能的关键，所选电机要效率高、使用电流小、启动电流小，避免电池瞬间大电流放电，电机能量回馈性能好。

二是电动车主要用于城乡交通，车辆大部分时间处于启动、加速、制动的工作状态，因此电机的起动性能（起动转矩/起动电流）、加速性能、低速时的效率、制动及滑行时的能量再生能力、电机的过载能力、能量密度、可靠性对电动车尤为重要，是衡量电动车电机的重要指标。

基于以上两点，理想的电动车电机必须既要符合电池充放电特性，又要符合电动车的负载特性。

一、         电机的分类和技术对比
目前电动车电机主要有：有刷直流电机、交流异步电机、开关磁阻电机和无刷直流电机。

1、        有刷直流电机：分串励电机和他励电机
优点：启动转矩大、过载能力强。
缺点：需要定期更换碳刷、效率低、体积大、防护能力差、能量回馈差；由于受机械换向的影响，电机只能在中低速下运行。
串励电机的机械特性软：扭矩增大，转速降低很多，就是在增大负载或爬坡的时候，自动降低速度，比较适合电动车的使用特性；但是串励电机下坡的时候，踩油门加速会因转速过高而烧坏电机；如果控制器驱动管击穿，电压全加到电机上，电机速度急剧上升，发生“飞车”现象。
他励电机的机械特性硬，扭矩增大，转速降低很小；他励电机有速度保护，还可以利用刹车能发电。

2、        交流异步电机：
优点：结构简单、电机本身可靠性高。
缺点：起动转矩小、起动电流大、电机要靠增大启动电流来产生大转矩；控制复杂（需要逆变器），能量回馈性能差。

3、        开关磁阻电机：
优点：在低速时具有较大的转矩。
缺点：低速振动大、噪声大、效率偏低，能量回馈差。

4、        无刷直流电机：

优点：①电机外特性好，非常符合电动车的负载特性，电机具有低速大转矩特性，能够提供大的起动转矩，满足车辆的加速要求。②速度范围宽，电机可以在低中高大速度范围内运行。③电机效率高，尤其是在轻载车况下，电机仍能保持较高的效率，这对珍贵的电池能量是很重要的。④ 过载能力强，满足车辆的突起堵转需要。⑤再生制动效果好，在汽车下坡或制动时电机可完全进入发电机状态，给电池充电，同时起到电制动作用，减轻机械刹车负担。⑥电机体积小、重量轻、比功率大、可有效地减轻重量、节省空间。⑦电机无机械换向器，采用全封闭式结构，防止尘土进入电机内部，可靠性高。⑧电机控制系统比异步电机简单。⑨控制器驱动管击穿，电机停转，不会“飞车”。

缺点：电机本身比交流电机复杂，控制器比有刷直流电机的控制器复杂。

二、        电机选择注意事项
1、        留有余量：电机选择留有20%的余量，防止电机损坏。一般提供以下信息，电机厂家就可以协助计算出电机的功率、转数、扭矩等参数。
设计车速？车轮半径？
自重？载人后总重量？
最大爬坡能力≥**%？
2、        配套使用：电机和减速器、电机和控制器要匹配；电机厂一般同时提供减速器的参数，或配套减速器。
3、        防护等级：电机一定要防水、防尘，否则容易损坏；市面上有些低端电动轿车，下雨后或洗车后没法开，多数是因为电机防水性能差。有刷电机的防护等级必须≥IP44，无刷电机的防护等级较高，一般可以达到IP65以上。除了电机本身防水，还要注意引线端子的防水，应该是直接引出线或者配防水接插件，接线螺母的方式不可取；如果为节约成本，选用接线螺母的方式，在接线后应该在端子处摸黄油，以防止水气和盐雾腐蚀。
4、        工作电压：在保证安全的前提下，工作电压尽可能高一些，以减少工作电流，延长蓄电池寿命。

三、        不同电机的经济性对比
同等使用条件下，如果选用交流异步电机需要增大功率，控制系统成本很高，不适宜低速电动车选用。开关磁阻电机还有待改进，暂时不宜采用。轮毂电机面临电子差速的难题，也不适宜在低速电动车上使用。
有刷电机和无刷直流电机，经济性对比如下：
车型        电机+控制器总成
（含加速器等）组合        使用参数        估算成本        推荐顺序
轻便两座车        1.8KW无刷电机系统        时速30公里
爬坡15%        1700元        1
        2.2KW串励电机系统                2900元        3
        2.2KW他励电机系统                3050元        2
标配两座车        3KW无刷电机系统        时速50公里
爬坡20%        4800元        2
        3KW串励电机系统                3300元        3
        3KW他励电机系统                3300元        1
标配四坐车        4KW无刷电机系统        时速50公里
爬坡20%        5600元        2
        4KW串励电机系统                4000元        3
        4KW他励电机系统                3450元        1
高配四坐车        5KW无刷电机系统        时速65公里
爬坡25%        6600元        1
        5KW串励电机系统                4000元        3
        5KW他励电机系统                3900元        2
注：成本是估测值，与原材料成本、税、运费、批量、保修年限、付款等条件密切相关。

四、        初步结论
串励电机虽然具有软的机械特性，比较适合电动车的负载特性，但有效率低、易烧毁的缺点，不推荐采用。
他励电机性价比优势明显，可以在低端车上采用，但要培训经销商，定期检查、更换碳刷。建议选用带刹车发电的控制器，可延长续驶里程和蓄电池使用寿命。
无刷电机是发展方向，在2KW以下物美价廉，可以在轻便车上使用。高于3KW以后，整体成本较高，主要与批量小、研发成本分摊高有关。大功率无刷电机可以针对相对高端的客户使用，不需要定期维护。
有刷电机是买着便宜用着贵；
无刷电机是买着贵用着便宜。

平圆

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电机选用的好文章，楼主辛苦了。

a8881

好贴