電動汽車的動力核心是電動機,燃油車普及了幾十年,大家對內燃發動機都比較了解了,三缸機、四缸機、V6、V8、W12、自然吸氣、渦輪增壓,是個老司機就能講出內燃機的不同類型和特性,那電動汽車所用的電動機有哪些類型呢?
目前,市面上的電動汽車普遍采用的是感應電動機和永磁電動機。就像自然吸氣與渦輪增壓發動機性能、油耗、動力體驗都不同一樣,感應電動機和永磁電動機的性能、效率等方面也存在諸多差別,且聽我慢慢分解。
認識感應電動機和永磁電動機
首先要讓大家知道什么是感應電動機,什么是永磁電動機。
感應電動機就是咱們所說的交流異步機,它的勵磁,也就是產生磁場,靠的是電流。也就是電流中有一部分是用來產生磁場的,為什么產生這個磁場可以參考發電機是如何發的電,這兩個過程恰好相反,也就是說發電機那里是變化的磁場產生電場,到了電動機這是是變化的電場產生旋轉的磁場。
有旋轉的磁場,電動機的轉子就會隨著磁場轉動,因為感應電動機轉子的轉速和旋轉磁場的轉速不同步,所以叫做異步電動機,正是因為異步,所以產生了轉差,轉差使轉子上的導體產生電流,從而在磁場中受力轉動。也是因為這個異步,所以控制起來比同步復雜一點。
就結構來講,感應電機就是線圈和轉子鐵芯,所以價格便宜,成本低,過載能力也強,性能彪悍,皮實耐用。
永磁電動機主要是指永磁同步電動機,永磁指的是勵磁采用的是永磁體,也就是磁鐵。永磁體之前性能不好,但是“萬磁王”釹鐵硼的穩定性能和廣泛應用,讓永磁體的可靠性和穩定性越來越好了,退磁現象也更少發生了。同步指的是旋轉磁場的速度和轉子的速度是一致的,要控制轉子速度,只要控制磁場轉速,也就是交流電頻率就可以了,同步自然控制起來更方便一點。
對比感應電動機和永磁電動機
知道了這個原理,其實分析兩者的性能就很容易了。
首先,永磁電動機沒有勵磁的那部分電流分量,效率更高,特別是在高轉速區域。高效率代表著同樣的電池組可以帶來更長的續航。
第二,永磁同步機成本高于感應電動機,但這點成本相對于電池成本可以忽略不計。
第三,感應電機過載能力強,性能更彪悍,所以加速能力一般強于永磁同步機。
第四,感應電機調速范圍寬,但是控制稍微麻煩,永磁同步機調速范圍雖然窄,但是控制系統簡單。
第五,感應電機皮實耐用,永磁同步機在高溫強震動情況下可能退磁。
最后,釹鐵硼材料相對特殊,是重要的戰略物資,也是永磁電動機所必須的,但是感應電動機不需要。之前特斯拉很少使用永磁電動機,估計一則是感應電動機性能彪悍,二則就是因為釹鐵硼材料美國沒有,都是進口,馬斯克很擔心怕用了到時候卡脖子,在國內建廠之前都是用感應電動機,建廠之后看來沒事,也開始大規模使用永磁電動機了。
結論
所以,這兩種電機在性能上就是各有特色,沒有嚴格的好壞之分,車企在選擇適合綜合考慮性能、成本、供應鏈等諸多因素進行選擇。
當然,不像傳統燃油車一般只有一個發動機,電動汽車可以前后軸配兩個電機,一個感應電機加一個永磁電機,需要加速的時候兩者都上提供極致性能,日常行駛以永磁電機為主以提升效率也是完全沒問題的。