张老五 发表于 2015-11-23 14:28

有效比功率和有效比转矩如何定义?

最近的中国制造2025规划中,对于驱动电机也有明确的指标:
乘用车20秒有效比功率4kw/kg,商用车30S有效比搜刮19Nm/kg
那么 ,这两个指标到底是如何定义的呢?功率扭矩倒是好办,可是重量包括哪些内容?
此外,目前常见的电机,在这两个指标上能达到什么水平?

cqj76 发表于 2015-11-23 19:48

永磁电机一般指铁芯,铜和磁钢

ldw357515689 发表于 2015-11-27 19:32

目前我们是按照定子总成,转子总成的质量去计算;
目前国内按定转子质量来计算,能达到2.5kw/kg,但效率相对就比较低了

张老五 发表于 2015-11-28 20:09

ldw357515689 发表于 2015-11-27 19:32
目前我们是按照定子总成,转子总成的质量去计算;
目前国内按定转子质量来计算,能达到2.5kw/kg,但效率相 ...

这个“总成”包括哪些方面的内容?
铁心不用说,铜线,磁钢,是否包括轴,端盖,水套?还有外部的一些附件,虽然这个重要不算多

pat 发表于 2015-11-29 22:54

这个规定很无聊,基本上没用。首先,基于什么样的条件没说清楚,究竟只算硅钢片,铜线,磁钢,还是要算上转轴,壳体,端盖,接线端子,绝缘纸,槽楔,浸渍漆...
另外,理论上电机的峰值功率是跟电压成比例的,如果同样的电机,不同的电压下出来的功率是不一样的。如下面的这个例子,我可以说它是50kW的电机,也可以说它是60kW或40kW的电机。算出来的比功率差+/- 20%呢。

pat 发表于 2015-11-29 22:57

另外,光比较比功率,也有失公允,还要考虑电机的转矩。同样的电机,同样条件下可能比功率很高,但比转矩很低。
而比转矩又需要看电流大小,理想条件下,转矩基本上与电流成比例,参见下图:

pat 发表于 2015-11-29 23:03

还有一点,初始状态和冷却条件也很重要。假设某电机初始状态是20度,冷却是油冷的,20s的功率密度有10kW/kg,把该电机改成风冷的,初始温度100度,那么20s对应的功率密度可能都不到2kW/kg。

综上所述,建议不要看电机的比功率,容易被误导。

张老五 发表于 2015-11-30 08:35

pat 发表于 2015-11-29 23:03
还有一点,初始状态和冷却条件也很重要。假设某电机初始状态是20度,冷却是油冷的,20s的功率密度有10kW/kg ...

不是我非要看,规划里是这样写的,领导要求按规划做一个研究.........................

张老五 发表于 2015-11-30 08:37

本帖最后由 张老五 于 2015-11-30 08:40 编辑

pat 发表于 2015-11-29 22:57
另外,光比较比功率,也有失公允,还要考虑电机的转矩。同样的电机,同样条件下可能比功率很高,但比转矩很 ...

另外,我觉得吧,虽然你说的都很有道理,但似乎有些拘泥于具体的机型设计了
比如说电压,当然电压跟功率有密切的关系,但反过来说,提高电压本身也是有难度的,特别是对电池组而言,因此通过提高电压的方法来提高功率密度,也是有限度的,或者通过对电池的改进来实现——这个也是进步啊。
再说电流,当然电流越大转矩越大,但功率未必会增加很多,而且,提高电流也就意味着要发热更大,而增强散热也是有难度的
最后说下温度,按我的理解,这个20秒的比功率值,应该是在达到某个热稳定状态下的,未必是全功率时的热稳定,但肯定不能以初始状态为准。

其实我就是想知道这两个概念的确切定义而已,呵呵

Edwin_Sun 发表于 2015-11-30 16:54

张老五 发表于 2015-11-30 08:37
另外,我觉得吧,虽然你说的都很有道理,但似乎有些拘泥于具体的机型设计了
比如说电压,当然电压跟功 ...

我个人的理解重量是电机本体的重量,包括定转子,机壳,端盖,如果本体上有冷却系统,像轴风扇什么的也要算在里面;

如果比较比功率的时候,一般是比较这个电机的最大输出功率,一般发生在最高转速,这个与主要是与机械设计有关,不考虑控制的限制,电机本体最大能输出的功率;转速不能无限大,否则轴都断了。。。这个你可以想想法拉利和保罗。。。

如果比较比转矩的时候,一般是比较这个电机的最大输出转矩,一般是发生在零速,这个主要与电磁设计有关,也不要去考虑控制的限制,电机本体能输出的最大转矩;输入转矩/电流不能无限大,否则永磁都退磁了。。。这个可以想象下悍马和Q Q。。。

pat 发表于 2015-11-30 22:06

张老五 发表于 2015-11-30 08:37
另外,我觉得吧,虽然你说的都很有道理,但似乎有些拘泥于具体的机型设计了
比如说电压,当然电压跟功 ...

同样的电池,不同SOC状态下电压相差很大的,比如SOC=1时400V,放电到保护阈值比如SOC=0.3时可能只有200V了。

pat 发表于 2015-11-30 22:19

Edwin_Sun 发表于 2015-11-30 16:54
我个人的理解重量是电机本体的重量,包括定转子,机壳,端盖,如果本体上有冷却系统,像轴风扇什么的也要 ...

这个没有标准,所以没法比。我问过某著名业界大佬,他们的产品就不算壳体和转轴。
另外,一般最大功率不会发生在最高转速点。如果设计不佳,弱磁区内功率可能随着转速升高掉得很快。
零转速下也很难测出最大转矩,因为考虑到转矩波动,不同位置点堵转转矩都不一样,零转速很难凑巧测到峰值点。
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