无刷直流电动机及其在电动汽车中的应用

由于缺乏电子控制技术，早期电动汽车的速度被限制在每小时20英里。加上充电基础设施不完善，汽油动力汽车的便利性促使车主放弃电动汽车。然而，技术进步，如无刷直流电动机(BLDC motor)使这些节能汽车更可行。

新的兴趣

20世纪60年代，汽车制造商重新燃起了对电动汽车的兴趣;在那个时候，无刷直流电动机的创新帮助美国宇航局的科学家在月球漫步。NASA制造的月球车的轮子里都有一个无刷直流电动机。

虽然上世纪七八十年代的能源危机再次激起了人们对电动汽车的兴趣，但汽车制造商直到新千年才向美国消费者提供混合动力和电动汽车。不断上涨的汽油价格或许可以解释为什么2013年有超过40%的美国消费者表示有兴趣购买电动汽车。借助直流无刷电机，今天的电动汽车有:

• 比传统汽车效率高80%;

• 开车更便宜，每英里2美分(汽油驱动的汽车每英里花费12美分或更多);和

• 更清洁，零尾气排放。

电动汽车中的无刷直流电机(BLDC Motor)

在最新的电动汽车出现之前，汽车的挡风玻璃雨刷、CD播放机和电动车窗已经使用了BLDC电机。今天的汽车制造商在绿色汽车中使用三种不同类型的电动机:无刷直流电动机，拉丝直流电动机和交流感应电动机。

无刷直流电动机有一个被缠绕定子包围的永磁转子。定子中的绕组不用电刷进行电子换向。这使得无刷直流电机:

• 简单的维护,

• 更耐用,

• 小,

• 85% - -90%更有效率,

• 能够以更快的反应速度和更高的运行速度，

• 在速度控制和倒车方面更易于控制，

• 轻,

• 更不容易出现刷毛电机的故障，以及

• 能自动起动。

所述无刷直流电动机的组成还可使车辆内部的机械保持凉爽和耐高温。另外，因为电机是无刷的，没有危险的电刷火花。

无刷直流电机驱动

现在所有的混合动力汽车都使用无刷直流电机。绿色汽车制造商通常更喜欢无刷直流电机，因为峰值效率更高，转子冷却更简单。电动机也可以在“统一功率因数”，这意味着驱动器可以运行在其最高效率水平。

电池和刹车。无刷直流电机驱动系统中最重要的部件之一是电池。除了为发动机提供能量外，它们还能让电接收器发挥作用。因此，绿色汽车的电池尽可能的高效是很重要的。

每当电池被使用时，化学结构就会发生不可逆转的变化。因此，充电电池在保持充满电时效率最高。由于无刷直流电动机中的永磁体和外部扭矩作为发电机的能力，一个驾驶绿色汽车的人可以通过应用刹车脉冲充电电池。但是需要注意的是，单靠刹车并不能给电动车电池完全充电。

电动机响应。绿色汽车制造商和像NASA这样的实体更喜欢无刷直流电动机，因为它们的马达反应快。高性能，小直径磁转子减少了电枢的惯性，允许高加速度，减少转动损失，和平滑的伺服特性。这种最佳的电机响应也允许更多的恒定速度，即时速度调节和一个更安静的驱动系统。

展望未来

无刷直流电动机并非没有故障。目前，它的生产成本比拉丝同类产品更高。此外，永磁体产生的磁场是不可调节的。科学家希望让磁场的强度更可调，这样当电动汽车需要最大扭矩时，特别是在低速时，磁场就会达到最大强度。

随着绿色汽车的日益普及，汽车制造商和科学家们期望无刷直流电动机能主导市场。随着电动汽车制造的不断创新，经济学家预测，到2020年，全球33%的新车购买将是绿色汽车。