為什麼現在異步電動機應用最廣泛？－mimi445的部落格

　　● 電動機

　　不得不承認，現階段制約電動車發展或者性能的因素很大一部分都源自電池技術，在上面的文章中我們介紹了目前市面上能夠買到的電動車所使用的電池類型。電池的充放電速度以及能量密度固然重要，但作為驅動車輪的電機，它本身的性能也會影響電動車的行駛表現。就像電池一樣，各廠商在電動機的應用方面也在摸索中前行。

　　相比之下，電動機的發展趨勢還是更明朗一些，從現已成熟的電動機技術來看，開關磁阻電動機在各個技術特性方面似乎更符合電動車的使用需要，但尚未得到普及，永磁同步電動機已經開始裝配在一些量産車上，例如騰勢、寶馬i3，應用較廣泛的是異步電動機，此外，如果按電流類型劃分還可分為直流電動機和交流電動機兩種。通過下面的表格，新竹電動車我們可以先大致了解下4種較為典型的電動機的性能特性。

　　■ 無刷直流電動機

　　電池儲存電能，電能是以直流電的方式從電池輸出經過轉換器傳至電動機。直流電動機按有刷直流電動機和無刷直流電動機區分，有刷直流電動機因維護不方便被無刷直流電動機取代，無刷直流電動機已成為入門級電動車所使用的最為普遍的一種類型。

　　在技術特性上，無刷直流電動機可分為具有直流電動機特性的無刷直流電動機以及具有交流電動機特性的無刷直流電動機。我們所討論的范疇僅限較為主流的直流電動機特性的無刷直流電動機。

　　根據電動車對電動機的技術要求，直流電動機能夠滿足電動車運行的基本需求，另外，無刷直流電動機也不需要用戶在用車期間去考慮它的維護問題，基于這樣的特性，無刷直流電動機成為入門級電動車的首選。

　　之所以説它是入門級電動機的首選是因為這種電動機自身也存在一些弊端，這些弊端會成為阻礙它在電動車行業裏的發展。

　　直流電動機的轉速范圍不算寬泛，而且最高轉速僅為6000rpm左右，這樣的轉速屬性很難滿足電動車的工況需求，所以，有些廠商通過為其匹配二級減速器或具備一定傳動齒比范圍的CVT變速箱來彌補直流電動機在轉速方面的短處。顯然，這樣的技術結構在空間布置以及重量控制方面對整車的設計都有不利的影響。當然，也可以只為電動機匹配一個單級減速器，但車輛的動力性能以及最高車速都會受到影響。

　　■ 為什麼現在異步電動機應用最廣泛？

　　一款産品或者一種技術得到廣泛應用的原因一定離不開成本和功能這兩方面的平衡，異步電動機在電動車領域的普及就能説明這一點。異步電動機的擁躉者中除了國內大多數廠商推出的電動車産品外，還包括在電動車陣營中獨樹一幟的特斯拉MODEL S。在技術方面，異步電動機為什麼能夠得到普及？

　　異步電動機也可被歸納到交流電動機范疇。變頻調速是電動機首先要具備的功能，因為，純電動車的車輪由電動機和差速器組成的傳動機構進行驅動，電動機本身的轉速范圍即可滿足車輛的行駛需要，因此，從技術結構來看，變速箱不再是整個動力係統的必要裝置，但是，在變頻調速的性能方面，還是對電動機提出了較高的要求，另外，倒車也是日常駕駛時經常遇到的問題，所以，還需要電動機能夠自如的在正反轉狀態間切換。

　　異步電動機具備變頻調速的能力，電動車工廠其效果相當于我們所理解的裝配有無級變速箱的車輛在加速時發動機轉速與車速較為線性的對應關係。而上面提到的倒車問題，異步電動機也可輕易通過自身正反轉的切換給予滿足。

　　異步電動機實現動能回收也更為容易。車輛滑行或制動時，車輪反拖電動機轉動，在這個工況下，電動機可進行發電並將電能回收到電池中，以此延長車輛的續航裏程。

　　功能上能夠滿足電動車的技術需求，但其自身結構並不復雜，由此帶來的是堅固耐用、工作狀態穩定、成本易控等優勢。

　　■ 更好的電動機是什麼類型

　　- 永磁同步電動機

　　事實上，永磁同步電動機的結構與上面提到的直流電動機相似，這樣便可具備無刷直流電動機結構簡單、運行可靠、功率密度大、調速性能好等特點。與此同時，由于永磁同步電動機採用的驅動方式不同于直流電動機，所以，在噪音以及控制精度環節，永磁同步電動機更勝一籌。

　　永磁同步電動機的使用對于電動車的乘坐舒適性也有幫助。通常情況下，我們把乘員艙的靜音性當做衡量一款汽車舒適性的因素之一，對于一般用戶而言，這樣的衡量標準電動車同樣適用。目前的電動車大多只提供一級減速器，所以，電動機的轉速較高，受電動機驅動方式、裝配精度以及各個部件間的匹配等因素影響，車輛行駛時電動機發出的噪音有可能影響到車內乘員的乘坐舒適性。當然，我們並不能否然整車隔音工程的作用，但僅評價對噪音源的控制，永磁同步電動機還是有一定優勢，另外，它的體積也更小，換言之，布置更為靈活，更輕的自重對整車重量也有所貢獻。寶馬i3所使用的正是永磁同步電動機。

　　從技術優勢來看，永磁同步電動機應該成為高端電動車必用的一個類型，但事情也沒有這麼絕對，特斯拉MODEL S使用的則是上面介紹的異步電動機類型，盡管在重量和體積方面，異步電動機並不佔優勢，但其轉速范圍廣泛以及高達20000rpm左右的峰值轉速即使不匹配二級差速器也能夠滿足該級別車型高速巡航的轉速需求，至于重量對續航裏程的影響，高能量密度的18650電池能夠“掩蓋”電機重量的劣勢。

　　- 開關磁阻電動機

　　開關磁阻電動機是一個很具發展潛力的電動機，在同樣具備結構簡單、堅固耐用、工作可靠、效率高等優勢外，它的調速係統可控參數多和經濟指標比上述電動機都要好。功率密度也更高，這意味著電動機在重量更輕且功率大，當電流達到額定電流的15%時即可實現100%的起動轉矩。另外，更小的體積也使得電動車的整車設計更為靈活，可以將更大的空間貢獻給車內，更為重要的是，這種電動機的成本也不高。

　　- 説了這麼多優點，那為什麼這類電動機還無法得到普及呢？

　　雖然開關磁阻電動機的結構簡單，但控制係統的設計相對復雜，特別是在研發階段，現有技術很難為其建立準確的數學模型。電動自行車在實際運轉過程中，電動機本身發出的噪音以及振動是電動車無法“容忍”的，尤其是負載運行的工況下，這兩點尤為明顯。綜上所述，這類電動機或許在未來能夠通過技術優化克服致命硬傷的前提下，廣泛應用于電動車領域，能夠幫助電動車的續航裏程有所提升。

　　- 誕生100年，仍無法被廣泛應用的電動機

　　而誕生于100年前的輪轂電機到現在仍舊停留在概念階段，目前，很多配套廠商都能夠拿出輪轂電機以及驅動車橋的設計方案，但少有廠商能夠予以採納，輪轂電機給簧下質量帶來過重的負擔是阻礙它發展的原因之一。