电动车用电机的发展趋势

    郑萍  崔淑梅  宋立伟  宋凯  刘洪灏  李旺

    (哈尔滨工业大学150001)

    【摘  要】结合电动车的发展过程及北京电动车会议，讨论电动车用电机的发展趋势，并简要论述电动车驱动方式的发展趋势。

1  引  言

    电动车的发展史是螺旋上升的历史。从1834年美国人达温坡特(davenport)在布兰顿城街上演示他自己制造的小电池车开始，电动车逐渐发展达到兴盛。19世纪末，汽车制造成功，由于汽车的性能远高于电动车，使电动车受到排挤。20世纪60年代，汽车已成为城市主要污染源，70年代出现了石油危机，这使电动车重又得到重视。各国政府开始制定法规研制电动车。现在，汽车工业已发展成为国民经济的支柱产业，汽车已成为人们生活中不可缺少的一部分；但同时，汽车给城市造成了严重的污染，而且全球已探明石油资源仅能开发使用40多年。因此，研究高性能的电动车以替代汽车是历史的必然。目前，世界电动车的发展已由试运行向推广应用方向过渡：日本从1996年开始向国内用户销售商品车，美国从1997年开始向美国用户销售商品车。中国的电动车目前处于研制阶段。为了促进国际广泛的交流与合作，国家科委和机械工业部在1996年12月6～15日举办了1996北京国际电动汽车及代用燃料汽车技术交流、研讨会暨展览会。就电动车发展中的各种问题进行了探讨。同时，国内外的汽车生产厂家及国内的一些大专院校、科研单位展出了自己研制的电动车。本次会议反映了电动车的一些****研究成果，从中也可以看出电动车用电机的发展趋势。

2制约电动车发展的关键

以电动车与传统的燃油汽车进行比较，相当于以电池代替燃油，以电动机代替发动机。由于电池的能量密度(单位重量储存的能量，wh／kg)远远低于燃油，传统结构电动机的性能又不能直接适用于电动车，因此，电池和电动机既是电动车的核心，同时又是制约电动车发展的关键。

3  电动车用电机的发展趋势

    虽然各种各样的驱动用电动机早已研究得很成熟，但它们并不能直接适用于电动车，因为电动车有其特有的运行特点，所以所用的电动机必须满足这些特点才能获得高性能。

3．1电动车的特点

    电动车最显著的特点是频繁的起停、加减速，而不是运行于某一恒速下。近期，电动车主要用于在污染比较严重的大中城市市区固定路线行驶和某些特殊场合，如机场、车站、码头、仓库、遂道和旅游区域等地方。人们对电动车的1次充电行驶距离和****时速有一定要求，但要求不是很高。一般1次充电行驶50～100km，****时速在100km／h以内就可满足要求。从长远看，电动车要取代燃油汽车，它的性能必须可与燃油汽车相比，所以它的1次充电行驶距离和****时速都要大大提高。另外，可靠性和价格也是人们比较关注的问题。

3．2电动车用电机应具备的特点

    基于电动车的特点，对所用的电动机就应有一定的要求。为了提高****时速，电动机应有较高的瞬时功率和功率密度(w／kg)。为了提高1次充电行驶距离，电动机应有较高的效率，而且电动车是变速工作的，所以电动机应有较高的高低速综合效率。电动车起动和爬坡时速度较低，但要求力矩较大；正常运行时需要的力矩较小，而速度很高，故用于电动车的电机的典型机械特性曲线如附图所示。即在低速时为恒转矩特性，高速时为恒功率特性，且电动机的运行速度范围应该较宽。另外，电动机应坚固、可靠，且价格较低。

3．3电动车用电机的发展趋势

    在电动车发展初期，多采用直流电动机。在试制大客车时用串励电动机，在小客车及小货车上用并励、复励电动机。随着永磁材料的发展，永磁直流电动机也有所应用。直流电动机的优点是有比较好的控制特性。但它重量大，效率低，价格贵，而且由于电刷和滑环的存在，需要维护，电刷磨损又会造成不安全工作。因此，随着电力电子器件的发展，交流电动机逐渐成熟，直流电动机逐渐被交流电动机所取代。这次会议参展的电动机也以使用交流电动机为主。

    异步电动机以其低费用、高可靠性、高速、低转矩波动／噪声和不用位置传感器等优点而首先被选用，矢量控制的异步电动机更以其优异的性能成了电动车的第一选择。本次参展的美国通用汽车公司的evl、福特汽车公司的ranger ev以及国内远望公司的电动客车都采用了异步电动机。以．evl为例，其性能见附表，evl是曾在1990年芝加哥汽车博览会上引起轰动的“冲击”(impact)概念车的商品化车。可以看出，它的续驶里程和****时