电动汽车电机驱动系统动力特性分析
电动汽车动力性分析2
在进 行 一般动 力性分析而计 算 原地起 步加速 时 间时 ，可 以忽 略 原
地起步时的离合器打滑过程１１ ４ 。加速过程中的换挡时刻可根据各挡 ７
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动力性或对动力性影响不大，提高电动汽车的整体性能。 由上分析可知，该车的变速器最多可只保留ｎ、ｍ、Ｎ挡，这与 第二章中提出的电动汽车平衡点选择的设想是一致的。这样不但可以 简化变速器的结构，还可以减少整车质量，从而增加续驶里程、改善
汽 车动 力性 。
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电动汽车驱动系统技术分析
电动汽车驱动系统技术分析随着环保意识的增强和汽车产业的快速发展，电动汽车作为一种环保、低碳的交通工具正逐渐走进人们的生活。
而电动汽车的核心技术之一，就是电动汽车驱动系统技术。
本文将对电动汽车的驱动系统技术进行详细分析，并探讨其发展趋势。
一、电动汽车驱动系统概述电动汽车驱动系统由电机、电力电子器件、能量存储装置和控制系统等多部分组成。
其中，电机作为电动汽车驱动的主要元件，负责将电能转化为机械能，推动车辆前进。
电力电子器件用于控制电能的流动和转换，能够实现对电机的精确控制。
能量存储装置包括锂电池、超级电容器等，用于存储供给电机运行所需的能量。
控制系统则负责对整个驱动系统的各部分进行协调和调控。
二、电动汽车驱动系统技术分析1. 电机技术电动汽车驱动系统中最核心的部分就是电机技术。
根据不同的电机类型，电动汽车驱动系统可以分为直流电机驱动系统、交流异步电机驱动系统和交流永磁同步电机驱动系统等。
目前，交流永磁同步电机由于其良好的动力性能和高效率而成为主流。
同时，随着永磁材料的不断进步以及控制算法的优化，电机的功率密度和效率也在逐步提高。
2. 电力电子技术电力电子器件是电动汽车驱动系统中重要的组成部分，主要负责电能的控制和转换。
其中，直流-直流变换器常用于电机的启动、制动和调速控制，而交流-直流变换器则将交流电转换为直流电供给电机使用。
此外，电力电子技术还涉及到功率电子器件的选型、高效率拓扑结构的设计等方面。
3. 能量存储技术能量存储装置是电动汽车驱动系统中储存电能的重要组成部分。
目前，锂电池是应用最广泛的能量存储装置。
锂电池具备高能量密度、低自放电率和长循环寿命等优点，已经成为主流的电动汽车能量存储装置。
此外，超级电容器也作为能量储存的备用装置，其具备高功率和长寿命等特点，在一些特殊应用场景中得到广泛应用。
4. 控制系统技术控制系统是电动汽车驱动系统中的“大脑”，主要负责对整个系统进行控制和调度。
控制系统需要实时监测电动汽车的状态，并进行相应的决策和控制。
新能源汽车电动机驱动及控制技术分析
新能源汽车电动机驱动及控制技术分析新能源汽车的快速发展成为汽车行业的重要趋势，其中电动汽车作为最具发展潜力的领域之一备受关注。
作为电动汽车的核心部件，电动机及其驱动及控制技术的研究与应用至关重要。
本文将从技术角度对新能源汽车电动机驱动及控制技术进行分析，以便普通用户更好地了解其原理和特点。
1.电动机驱动技术电动机驱动是新能源汽车中的核心技术之一。
一方面，驱动技术的成熟度直接影响着电动汽车的性能和可靠性；另一方面，驱动技术的创新也带来了更高效、更环保的驱动方案。
目前，主要的电动机驱动技术有直流电机驱动、异步电机驱动和同步电机驱动。
1.1直流电机驱动技术直流电机驱动技术是电动汽车最早采用的驱动方案之一。
它具有结构简单、控制方便、启动转矩大的优点，适用于小型和中型电动车辆。
然而，直流电机驱动技术由于其故障率较高、效率较低以及难以满足高速运行的需求而逐渐被其他驱动技术所取代。
1.2异步电机驱动技术异步电机驱动技术是近年来较为流行的一种驱动方案。
它具有结构简单、成本低、维护方便等优势。
与直流电机相比，异步电机在能效和性能方面有了显著的提升。
然而，异步电机驱动技术仍然存在能效不高、启动转矩小等问题，特别是在高速运行和精密控制方面还有待进一步改进。
1.3同步电机驱动技术同步电机驱动技术是目前电动汽车中发展最迅猛的一种驱动方案。
同步电机具有高效、高扭矩、高精度控制的特点，适用于中型和大型电动车辆。
随着磁体材料和控制技术的不断进步，同步电机驱动技术在新能源汽车领域有着广阔的应用前景。
2.电动机控制技术电动机控制技术是电动汽车中另一个关键技术，它直接影响着电动机的性能和驱动效果。
目前，主要的电动机控制技术有开环控制和闭环控制。
2.1开环控制技术开环控制技术是一种基本的电动机控制技术，它通过设定电动机的输入电流或电压来控制转速和输出扭矩。
开环控制技术具有实现简单、调试容易等优点，适用于一些对控制精度要求不高的场景，如低速运行和恒速运行。
新能源电动汽车的车辆动力学特性分析与控制优化
新能源电动汽车的车辆动力学特性分析与控制优化随着全球经济的不断发展和环保理念的普及，新能源汽车已经成为了未来汽车发展的一大趋势。
其中，新能源电动汽车是当今最为广泛应用的一种类型。
然而，在该类型汽车的设计和控制过程中，考虑到车辆动力学特性对整车的性能和安全具有至关重要的作用。
因此，本文旨在对新能源电动汽车的车辆动力学特性进行分析，并提出车辆控制优化的相关技术。
一、新能源电动汽车的车辆动力学特性新能源电动汽车以电动机为动力源，从机械稳定性、节能环保、低噪音等方面其优势明显。
然而，由于其传动方式与传统燃油汽车不同，因此在车辆动力学特性方面也存在一定的差异。
下面分别从对重心高度、转向机构、能量回收系统和电池组等方面来分析其特性。
1. 重心高度的影响电动汽车一般都在底盘中心或者车顶上方装有电池组，因此其重心较高。
相比传统燃油汽车的重心较低，新能源电动汽车的重心高度会对车辆的横向稳定性、超车性能、刹车失控和滑移控制等方面产生较大的影响。
2. 转向机构的变化新能源电动汽车通常采用电子助力转向系统，在转向灵活性和安全性上比机械转向系统更优。
同时，这种转向机构可以根据车辆的行驶速度和转向角度调节转向力矩，有利于车辆的控制。
3. 能量回收系统的作用新能源汽车的能量回收系统可以将制动能量和惯性能量转化为储能电量，对车辆的能源管理和运行效果有重要的影响。
同时，能量回收系统的优劣也会直接影响到车辆的制动距离和经济性等方面。
4. 电池组的承载能力电池组是新能源汽车储存能量的重要部件，其能量存储容量、密度和成本等方面的差异也会影响到车辆的动力性能和续航里程。
因此，新能源汽车的电池组在设计和制造过程中，需要充分考虑到承载能力和安全性等方面的问题。
二、新能源电动汽车的控制优化技术对于新能源电动汽车来说，车辆动力学特性的分析和控制优化技术的实施是一项非常重要的工作。
下面从驱动力控制、制动力控制和车身稳定性控制三个方面来讲解相关技术。
新能源汽车驱动电机性能特点与应用研究
新能源汽车驱动电机性能特点与应用研究摘要：新能源汽车是由蓄电池、驱动电机和相关控制系统构成的新型驱动系统，通过将电能转换为机械能来控制汽车的驱动。
在汽车运行过程中，不会像传统燃料汽车那样产生大量废气污染，这对改善室内能源结构和生态环境具有积极意义。
永磁同步电机以其高效率、重量轻、体积小、可靠性高的特点，已成为当今新能源汽车领域应用的主要电机类型，以确保驱动电机在新能源汽车中的可靠应用，有关单位应研究汽车运行需要的性能参数，有效提高新能源汽车的性能。
关键词：新能源汽车；驱动电机；性能特点；应用1新能源汽车驱动电机概述永磁同步电机的研究应用是当前新能源汽车驱动电机领域的重要发展方向，此类电机的应用能够有效减少电机对汽车内部空间的占用，实现整车重量的进一步降低，能够从成本和功率密度方面获取更多效益。
为满足新能源汽车在不同工况下的运行需求，驱动电机的调试范围需要进一步提升，相关生产单位应结合电机冷却热平衡技术、转子动力相关理论、电机控制理论、电机结构相关内容进行研究。
在发展过程中，永磁同步电机在高频响技术的支持下实现了动态响应性能及刚度的有效改善，同时也有效遏制了能引发较强噪声的共振问题。
高密度转子、定子绕组相关技术为永磁同步电机性能参数的突破提供了有力支持，现阶段涌现出的众多科研成果成为推动永磁同步电机在新能源汽车领域广泛应用的重要基础。
2新能源汽车驱动电机性能分析2.1交流感应电动机的结构交流异步电机的结构主要包括定子、转子、转子轴、前后端盖、轴承、位置传感器、低压电缆线束和高压电源线束。
定子主要由定子芯、定子绕组和机器底座组成，定子芯由硅钢板堆叠而成，定子绕组由聚酯薄膜圆形铜线或圆形铝线缠绕而成，根据设计师的要求缠绕成相应的匝数，然后进入定子芯槽。
转子主要由转子芯、转子轴、转子绕组组成，对于线圈型交流异步电机，转子绕组由嵌入转子槽内的缠绕铜线组成；对于鼠笼式交流异步电机，其转子称为鼠笼转子，主要通过高温铝铸造通过转子芯，然后转子芯槽内部，两侧由铝铸造，因此称为铝环。
新能源汽车驱动电机分析报告
新能源汽车驱动电机分析报告
新能源汽车的驱动电机旨在提高普通汽车的能源效率，在利用传统汽车的动力机构集成更高效的电动汽车实现更低的排放量。
汽车驱动电机一般采用同步电机，其特点是体积小，重量轻，可提高汽车的行驶距离，有效减少汽车排放，提高行驶安全性。
同步电机是新能源汽车驱动系统的主要要素，它的功能是利用电动力来驱动汽车。
有三种不同类型的同步电机，分别是直流伺服电机、交流永磁同步电机和无级变速电机。
直流伺服电机技术能够在满足汽车的驱动要求的同时，具有较高的效率，可以高效利用新能源汽车的能源；同时，具有较强的可控性，可以根据不同的路况进行有效的驱动，增强新能源汽车的安全性；另外，它还具有较强的耐久性，可以在实际行驶中维持较高的发动机性能和效率。
交流永磁同步电机，又被称为高效电动机，整体效率可以达到95%以上，超过传统发动机效率的90%，能够有效增加新能源汽车的行驶距离；同时，它的可控性更强，能够根据不同的道路状况进行控制，在行驶速度变化时能够实现自动衔接，有效提高汽车的可控性；另外，它的噪音也更小，无刺激性，使汽车环境更安静。
纯电动汽车电机驱动系统分析
纯电动汽车电机驱动系统分析当前推广的新能源汽车，包括燃料电池汽车、纯电动汽车和插电式混合动力汽车。
其中，纯电动汽车因为显著的环境效益和能源节约效益，尤其是在使用过程中无大气污染物直接排放，所以受到国家层面的大力推动。
纯电动汽车主要由电机驱动系统、整车控制系统和电池系统3部分构成。
其中，电机驱动系统的主要部件包括电机、功率转换器、控制器、减速器以及各种检测传感器等，功能是将电能直接转换为机械能。
电机驱动系统作为纯电动车行使过程中的主要执行结构，其驱动特性决定了主要驾驶性能指标[1]。
因此，要改善纯电动汽车的行驶性能，就需研究电机驱动系统的优化方案。
1电机驱动集成装置纯电动汽车的电机驱动系统中，电机将电能转换为动能以产生驱动转矩，而减速器与电机传动连接，在电机和执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用。
目前，电机驱动系统的这3部分主要采用分体设计，然后由整车厂组装成为一个整体。
这种组装形成的电机驱动装置，整体体积一般很大，因而对空间需求也大。
为使电机驱动装置能便利地在整车机舱布置，现有的一种解决方案是集成关联的电机驱动部件。
如图1所示，此新型装置由驱动电机、控制器、减速器和连接轴等主要部件集成。
在电机驱动集成装置中，减速器位于驱动电机的第一端，且与其延伸出的输出轴传动连接。
连接轴与减速器传动连接，且沿驱动电机的侧面向其第二端延伸。
控制器位于连接轴的上方，与其连接的接线盒用于容置驱动电机的电源线和控制线[2]。
减速器的连接轴沿驱动电机的侧面延伸，使得整个电驱动装置的长宽尺寸相对较少。
由于连接轴的尺寸远小于电机的尺寸，且其所处位置的高度相对较低，将控制器直接设置在连接轴上方，就实现整体高度的降低。
相比于将控制器设置于电机的上方，此电机驱动集成装置充分利用连接轴上方的空间，做到较小体积，因而对空间需求也小。
2定子铁芯绕组绝缘隔离部件纯电动汽车的驱动电机由定子和转子组成，通过它们的相对旋转实现电能与机械能的转换。
新能源汽车驱动电机的特点和测试要点
新能源汽车驱动电机的特点和测试要点特点：1.高效能：相比传统燃油汽车的内燃机，新能源汽车驱动电机具有高效能特点。
电动机可以将电能直接转化为动能，而且在能源利用效率上有较高的优势。
2.高动力密度：新能源汽车驱动电机具有较高的功率密度和转矩密度，可以实现更高的加速度和更强的爬坡能力。
这使得新能源汽车具备了优秀的动力性能。
3.无污染排放：新能源汽车驱动电机采用电能驱动，不像传统燃油汽车那样存在尾气排放问题。
它可以显著减少空气污染和温室气体排放，对改善环境质量有重要意义。
4.高可靠性和耐久性：新能源汽车驱动电机的可靠性和耐久性要求较高，可以在各种恶劣的环境下正常运行。
此外，电机随着技术的发展，其寿命和可靠性也在不断提高。
5.低噪音：与传统的内燃机相比，新能源汽车驱动电机噪音较低。
这为驾驶者提供了更加安静和舒适的驾驶环境。
测试要点：1.效率测试：测试电机的效率可以评估其能量转化和能源利用效率。
常用的测试方法包括负载测试、电流测试和功率测试，以验证电机在不同运行状态下的效率。
2.动力测试：测试电机提供的最大功率和最大转矩，可以评估电机的动力性能。
测试包括加速测试、爬坡测试和最高速度测试等，以确定电机在各种工况下的动力性能。
3.耐久性测试：通过长期运行或模拟实际使用条件下的驱动电机的测试，以验证电机在使用寿命内的可靠性和耐久性。
测试项目包括温度测试、振动测试和高低温环境适应性测试等。
4.噪音测试：测试电机的噪音水平，以评估其在运行时产生的噪音。
通过声学测试仪器对电机在不同负载和转速下的噪音进行测量，并与国家标准进行对比。
5.安全性测试：测试电机在故障状态下的安全性能，以保证在发生意外情况时的安全性。
测试项目包括过电流保护、过温保护和短路保护等。
总之，新能源汽车驱动电机的特点和测试要点是与环保和能源问题密切相关的。
通过对驱动电机的各方面测试，可以确保其性能正常、可靠和安全，推动新能源汽车的进一步发展和应用。
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1
理想电动汽车电机驱动系统动力特性
在各种可能工况下，汽车行驶所需的功率、转 矩 或 驱动力与行驶车速 围成的 平面构 成汽车的驱 动特性场，受路面条件和动力输出约束，理想的汽 车驱动特性场如图 1 所示[6]。其中 Ft 为驱动力，N； v 为车速，km/h。 从汽车动力性要求来看， 最佳的汽车动力传动 系设计应为在驱动轮处获得图 1 所示的理想驱动 特性 场 ，评价 和对 比 汽车动力性能的指标 可选 为 汽车 在 驱动 轮处实 际 的输 出驱动特性场占 理想驱
式中 i 为爬坡度，%。 对表 1 所示整车参数，利用图 4 得到的满足加速性 能 设 计要 求的电机功率计算 得 出的整车 爬坡 性能 指标如图 5 所示。 图 5 中整车最大爬坡度均在 30%以上，可见， 满 足 加速性能 指标要 求 的电机功率通 常 也可 以 满 足汽车爬坡性能指标要求。
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35 25 P/kW 15 5 0 40 80 v/(km/h) 120 160
Fig. 5
图 5 整车爬坡度计算曲线 The grade ability performance curve Fig. 6
Fig. 1
图 1 理想的汽车驱动特性场 Vehicle’s ideal driving characteristic field
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
第6期
何洪文等： 电动汽车电机驱动系统动力特性分析
Ft/N
137
驱动力
车工业的跨越式发展，科技部设立“十五”863 电 动汽车重大专项，重点进行纯电动汽车的产业化、 混合动力汽车的先期产业化、燃料电池汽车样车研 制及相关关键零部件的技术攻关[1]。电动汽车已引 起国、内外汽车界的足够重视，正逐渐成为 21 世 纪的重要交通工具[2]。解决困扰电动汽车发展和推 广应用的技术瓶颈问题，研制适用于电动汽车的高 性能电机驱动系统十分必要[3-5]。 为了给电动汽车动 力传动系的合理匹配 设 计及 电机驱动系统的 技术 改进和性能提高提供理论依据，从整车角度对电动 汽车电机驱动系统动力特性 进行 分析和特性描述 十分必要。
第 26 卷 第 6 期 2006 年 3 月 文章编号：0258-8013 (2006) 06-0136-05
中 国 电 机 工 程 学 报 Proceedings of the CSEE 中图分类号：U469 文献标识码：A
Vol.26 No.6 Mar. 2006 ©2006 Chin.Soc.for Elec.Eng. 学科分类号：470⋅40
Ft/N
附着力
0
引言
为保障我国能源安全、治理大气污染、实现汽
0 基金项目： 国家 863 高技术基金项目(2004AA501971)。 Project supported by National High Technology Research and
最 高 车 速
v/(km/h)
Development of China(863 Programme)(2004AA501971)．
表 1 某电动汽车整车参数 Tab. 1 Electric vehicle parameters
m/kg 1500 f 0.012 CD 0.2 A/m2 2.0 vmax/(km/h) 160 va(km/h) 100 t/s 10
电动汽车的 爬坡 性能决定于电机的峰值 输出 转矩，爬坡度为 i = tg[arcsin( Ft − (CD Av 2 ) / 21.15 mg 1+ f 2 ) − arctg( f )]×100% (3)
160 132 T/(N⋅m)
1min 工作区
Pp
Ft vb va vmax
0
v/(km/h)
图 3 电动汽车驱动力－车速曲线 Fig. 3 EV driving force Ft- speed v curve
则电动汽车起步加速到 va 的加速时间 t 为[6] t= δm 1 a dv 2 3.6 ∫ F − [ mgf + ( C D Av ) / 21.15] 0 t
v
5min 工作区
(1)
53
连续工作区
0
3600 n/(r/min)
8000
图 2 50kW 电动汽车感应电机转矩特性 Fig. 2 Torque curves of 50kW induction motor
2
电机驱动系统动力特性分析
2.1 峰值工作特性分析 电机驱动系统 输 出动力特性 应 满 足 电动汽车 动力性设计指标需求： 加速、 爬坡、 最高车速行驶。 电机驱动系统 区别于传统内燃 机具有 一 定的 过载 能力，借用内燃机的相关概念，采用峰值工作特性 进行描述，它表征了电动汽车行驶的后备功率，与 整车的加速、爬坡性能密切相关；而整车的巡航行 驶性能与电机驱动系统的连续输出特性( 也称为额 定工作特性)相关。 电机驱动系统的峰值工作特性 与设 定的电机 工作制密切相关。由于混合动力电动汽车与纯电动 汽车中电机驱动系统的工作模式有很大差别[7]，因 此对电机驱动系统峰值工作特性(短时工作特性)的 定义很难采用统一的指标，这里，对纯电动汽车电 机驱动系统，采用 5min 工作制峰值工作动力特性， 对混合动力电动汽车电机驱动系统，采用 1min 工 作制峰值工作动力特性。 假设电机驱动系统具有理想的峰值工作特性， 则对应的电动汽车整车驱动力－车速曲线如图 3 所 示。图中，vb 为与电机基速(额定转速)nn 对应的车 速，km/h；vmax 为与电机最高工作转速 nm 对应的车 速， km/h； va 为电动汽车起步加速达到的某一车速， km/h；Pp 为电机峰值输出功率，kW。
138
180
中 国 电 机 工 程 学 报
第 26 卷
Pp/kW
140 100
60
0
40 vb/(km/h)
80
120
180
2.2 额定工作特性分析 电机驱动系统额定工作特性是 指 电机 在 温升 允许范 围内达到热平 衡并能 够 长 时间 连续稳 定 输 出转矩的工作特性。电机额定工作特性的设计应能 够覆盖汽车行驶特性场中时间分布最密集的区域。 为便于计算，电动汽车通常以最高设计车速的 90% 或我国高速公路最高限速 120km/h 匀速巡航行驶的 功率作为电机额定功率取值的下限为 Pn = ( mgf + CD Av 2 v ) 21.15 3600 ⋅ηT (7)
对表 1 所示整车参数， 计算得到的不同车速巡 航行驶的功率需求如图 6 所示。电机额定输出功率 的下限为 25.27kW，可见电机额定输出功率值远远 低于峰值功率值。受电机自身特性的限制，峰值转 矩和额定转矩的比值即转矩过载系数一般在 2~4 之 间，且转矩过载系数越大，电机设计的难度越大。 因此，通常情况下，满足加速性能要求的电机峰值 功率的一半均大于电机额定输出功率的下限值。
式中：t 为加速时间，s； δ 为汽车旋转质量换算系 数；m 为整车满载质量，kg；f 为水平良好路面滚 动阻力系数；CD 为汽车风阻系数；A 为汽车行驶迎 风面积，m2。 驱动力 Ft 为 Pp ⋅ηT v ≤ vb 3600 vb (2) Ft = Pp ⋅ηT 3600 v > vb v 式中ηT 为电机输出到驱动轮的传动效率，%。 对于参数如表 1 所示的电动汽车，不同的 vb 取 值 得 到 的 满 足 整 车 加 速 性 能 设 计 指 标 (0~100 km/h 加速时间 10s)要求的电机功率需求如图 4 所 示。可见，电机最高工作转速与基速的比值对电机 峰值功率的 取 值起决定作用， 灵 敏 度系数高 达 134.29%。