汽车中的电动机详解

关于汽车中的电动机应用，英国和法国已经制定了禁止内燃机(ICE)的限期，中国也在研究何时禁止内燃机车。沃尔沃已经宣布其新车将于2019年开始使用电动驱动。

本文将讨论强大的电动机，也就是牵引马达。它将在发动机推动车辆方面发挥日益重要的作用。但电动马达已经在许多其他汽车应用中占据主导地位。我们不妨来进行一个汽车的典型电机普查。

图 1：汽车中的电动机应用

“必须得有比手摇起动更好的方式来起动汽车”，至少你的曾祖父母是这么认为的。电动起动马达已经成为汽车的一部分。这些仍然是除牵引电机以外最强大的电动机。随着怠速停止技术和轻度混合动力汽车的出现，起动电机正在转变成启动发电机，并承担更多功能。在某些设计中，增强型起动马达可用于在停车后行驶中“爬行”，使起动马达和电动牵引马达之间的分界变得模糊。

挡风玻璃刮水器也许是现有汽车中最普遍的电动机应用的例子。每辆车至少有一个用于前雨刮器的雨刷电机。后窗雨刷越来越受SUV和有仓门式后背的汽车的欢迎，这意味着在大部分汽车上都存在后雨刷和相应的电机。另一台电机向挡风玻璃泵送清洗液，在一些汽车中是向前照灯泵送清洗液，后者可能有自己的小刮水器。

几乎每辆汽车都有鼓风机，可以使加热和冷却系统中的空气流通; 许多车辆在车厢内有两个或更多风扇。高端车辆在座椅上也安装了风扇，用于坐垫通风和热量分配。

想知道电动马达在哪里?电动座椅是找到它的理想之地。在经济型汽车中，电机提供方便的前后调整和靠背倾斜功能。在高级轿车中，电动机控制高度调节，底部坐垫倾斜，腰部支撑，头枕调节和坐垫稳固性等功能。其他使用电动马达的座椅功能，包括动力座椅折叠和后排座椅的动力装载。

过去常常手动开关车窗，但现在电动车窗很常见; 未来几代人不会理解从前人们竟然用传统的圆形柄去降低他们的窗户。

每个窗户都安置着隐藏的电动马达，包括如小型货车的天窗和后窗在内的变体。用于这些窗户的驱动器可以像继电器一样简单，但对安全要求(如检测障碍物或夹紧物体)会导致使用更智能的驱动器，并具有运动监控和驱动力限制。

从手动变为电动，车锁也变得越来越便捷了。电动控制的优点包括远程操作等便捷功能，和碰撞后的自动解锁等增强安全性和智能的功能。与电动窗不同，电动门锁必须保留手动操作选项，因此这影响了电动门锁电机和结构的设计。

仪表板或集群上的指示器可能演变为发光二极管(LED)或其他类型的显示器，但现在每个表盘和仪表都使用小型电动机。提供便利的种类中，其他电动马达还包括侧后视镜折叠和位置调节在内的常见功能，以及更多具有情调的应用，例如敞篷车顶，可伸缩踏板以及驾驶员与乘客之间的玻璃隔板。

在引擎盖下，电动机在其他一些地方也变得越来越普遍。在很多情况下，电动机正在取代皮带驱动的机械部件。实例包括散热器风扇、燃油泵、水泵和压缩机。将这些功能从皮带传动更改为电动传动有几个优点。其中一个优点是，使用现代电子设备的驱动电机比使用皮带和滑轮更节能，从而带来诸如提高燃油效率，减轻重量和降低排放等益处。另一个优点是，使用电动马达而不是皮带使机械设计更具自由度，因为泵和风扇的安装位置不必受到，必须将蛇形皮带连接到每个皮带轮的限制。

当今汽车中的大多数电动机都采用标准的12V汽车系统，使用带有皮带驱动的交流发电机以产生电压并使用铅酸电池进行存储。这种结构几十年来一直很好，但最新的车辆要有更多的舒适性、娱乐性、导航、驾驶员辅助和安全功能。

双电压12V和48V系统可以将部分较高电流负载从12V电池中移出。使用48V电源的优点是相同功率的电流降低4倍，并且伴随着电缆和电机绕组重量的减轻。可能更新到48V电源的高电流负载的应用包括起动电机、涡轮增压器、燃油泵、水泵和冷却风扇。为这些组件安置48V电气系统可能会节省约10%的燃料消耗。

有刷直流电机是用于驱动汽车车身中大多数电气便利功能的传统解决方案。由于电刷提供换向功能，这些电机的驱动简单并且相对便宜。在某些应用中，无刷直流(BLDC)电机在功率密度方面具有显着优势，从而减轻重量并提供更好的燃油经济性和更低的排放。制造商在挡风玻璃刮水器、机舱加热、通风和空调(HVAC)鼓风机和泵中都选择使用BLDC电机。在这些应用中，电动机倾向于长时间运转，而不是像电动车窗或电动座椅那样的瞬时操作，其中刷式电动机的简单性和成本效益仍然具有优势。

那么，你的车上有多少电动机?你很难找到一辆拥有少于十几台电动机的新型汽车，而美国公路上的典型现代汽车可能有40台或更多的电动机。电动汽车的日益普及将刺激汽车电动机的创新。然而，电动马达在整个ICE推进式车辆中已经非常流行，随着每个车型年都在更新的应用，他们使这些应用更便利，有着更好的智能系统和更安全的操作环境，同时减少对环境的影响。我们仍然有很多的发展空间。