纯电动汽车中电机已经表现出高效的特点,但在传动系统中仍然导致能量损失。未来的能源消耗目标要求进一步提升电机效率,以减少能源消耗并增加续航里程。
研究发现,电机的温度对其效率有着显著的影响。特定操作点下,更高的温度能提高电机的效率,因此在日常驾驶中,“温度更高更好!”通过主动控制电机的温度,可以有效提高效率。
当电机温度从60°C升至140°C时,电动汽车的效率出现了明显的差异,针对一款紧凑型电动汽车,由单电轴驱动,搭载了峰值功率为150千瓦的传动系统。研究使用了最先进的永磁同步电机(PMSM)进行模拟,电机设计采用了三角形极性形状和夹板绕组。当电机温度达到140°C时,正数(绿色)表示电机的效率明显提高,特别是在低扭矩区域。在这个区域,电机需要较少的过度励磁,减少了磁场削弱电流的需求,但也需要具备热动力学行为。
但是在高负载区域,电机的效率下降,主要原因是铜损耗增加,因此需要更好的冷却系统来维持性能。
对于日常驾驶来说,“温度更高就更好!”。在正常驾驶条件下,较高的电机温度能大大的提升效率。通过积极控制电机的温度,可以实现主动的热场减弱,从而进一步提高效率。这种技术特别适用于高速和轻量化设计的电机,因为它们具有更高的功率密度、更高的损耗密度和更短的热升温时间。在WLTC测试中,通过优化电机温度能实现更高的性能和效率。
提高电机的功率密度是提高电机性能的一种方法,可以通过增加电机的运行速度来实现。这也需要权衡功率密度和转速之间的关系,以确保电机的可靠性和性能。
高速电机设计是提高功率密度的有效途径,通常包括改进的气隙半径、更高的材料密度以及高效的冷却方法,能轻松实现更高的功率密度、更少的材料消耗和更高的效率。
这些不同的定子冷却计划方案各有利弊,选择正真适合的方案应该要依据具体应用和性能需求来做权衡。
这些不同的转子冷却计划方案各有其优势和限制,选择比较适合特定应用需求的方案有必要进行综合考虑。
为了解决电机热管理问题,研究人员采用了多种热建模方法,包括电磁有限元分析和计算流体力学模拟。这一些方法的结合可以更准确地评估电机的热特性,有助于优化冷却方案。
不同的冷却方法对电机性能产生了不同的影响,包括温度上升速率和功率密度,设计良好的冷却办法能够明显提高电机的持续扭矩,从而增加了电动汽车在高负载条件下的性能。
电机热管理是电动汽车技术发展的重要的条件之一,制造下一代电动驱动单元所面临的新挑战,冷却剂的选择和开发,以及通过模型预测控制来优化整个热系统,以提高电动汽车的效率和性能。
电机热管理问题将继续引领电动车辆技术的发展趋势。通过更高效的电机设计和创新的热管理方法,有望在未来看到更具竞争力的电动汽车,将提供更长的续航能力和更卓越的性能。
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