纯电动汽车电机驱动系统分析word版

纯电动汽车电机驱动系统分析word版
纯电动汽车电机驱动系统分析word版

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。b5E2RGbCAPklfHYJ6cEUqP AsthvQ VFNqwK3w9lbp Xh3ITF LbT LbiyTdmv cyAblH U2UOvE rzK0eX9MRyOv kWatvR DwH1XM AeBz8G。

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。定子由铁芯和绕设在铁芯上的绕组构成,是旋转电机的固定

部分。铁芯上通常开设有安装槽,绕组所包含的绕组导线则穿设在安装槽中。

为了确保绕组与铁芯之间以及绕组导线之间的电气绝缘,安装槽内通常设置有

绝缘隔离件。绝缘隔离件占据的槽内空间越大,安装槽的槽满率越小,旋转电

机的功率密度和转矩也会越小。为提高绕组导线占据安装槽内空间比例,现有

的一种解决方案是减少铁芯绕组电气绝缘隔离件。如图2所示,铁芯的安装槽中布设有多个导线组,多个导线组在安装槽的深度方向逐个分布。传统的绝缘隔

离件通常由绝缘纸折弯成占据较大槽内空间的S型或B型。此新型绝缘隔离部件则利用同一安装槽中依次两两分布的绕组导线相位基本相同的特点,将隶属于

同一个导线组的两根绕组导线直接接触,避免在两者之间设置绝缘隔离件,进

而采用绝缘折弯组件来绝缘隔离相邻的两个导线组及导线组与安装槽的内壁[3]。由于同一个导线组内的两根绕组导线之间无需设置绝缘隔离件,因此能减少安

装槽内的绝缘隔离部件所占据的空间,相应地提高绕组导线的布设空间,即安

装槽的槽满率。p1EanqFDPwH97TYY ioVMLh gXsH62GIu3yZ xXq9T5C3MQat akR5lNPVd7K GIFjDX62DB8m0x8vP9HvqMZx LaBnGe CMpcJr dLZ6FO。

3并联逆变功率模块

纯电动汽车通过逆变器将动力电池的输出端与电机的三相绕组连接,将直

流输出转变为交流输出,以供电机驱动系统运行。随着大功率驱动电机的广泛

应用,电机驱动系统的功率密度要求更高。若使用传统三相全桥逆变器,会受

功率器件的最大允许电流限制,容易产生过流、过热等常见的失效模式。如果

逆变器的一个桥臂出现故障而不能正常开闭,则整个电机驱动系统将不能工作,导致电动汽车失去动力,带来安全隐患。为降低逆变模块中使用的功率器件的

功率要求,现有的一种解决方案是并联设置逆变功率模块。如图3所示,此新型

电机驱动系统的第一逆变功率模块和第二逆变功率模块为硬件完全相同的逆变

功率模块。两逆变功率模块的直流输入端均连接电动车的动力电池输出端,而

模块的交流输出端则输出三相交流电至交流电机上对应的三相绕组[4]。第一逆

变功率模块和第二逆变功率模块中的对应位置处分别设置有第一传感器和第二

传感器。电机驱动系统配置互校单元,将两个传感器分别获得的信号进行相互

比较以判断第一逆变功率模块和第二逆变功率模块的故障情况。任一逆变功率

模块发生故障时,其对应的三相交流输出端被切断,并且另一逆变功率模块的

三相交流输出端保持输出三相交流电,提供原来一半的功率输出,保障电动汽

车可以持续地安全运行。DXDiTa9E3d4X06YdvAcE5JXrr8HesMbH zf2oIY BLiPuZ rhzuQp vj6YdT ZbRLsU ch1mnK4AvxZq lffYZa zdo3gR BB18ow6QjoCd X4。

4电机驱动系统优化方案

目前,国内的纯电动汽车驱动系统仍以单电机驱动为主。鉴于纯电动汽车

运行过程中的行驶工况较为复杂,包括频繁启停、快速超车、高速巡航、低速

爬坡等,电动汽车只设有单独的驱动电机很难满足车辆在不同路况下的直接驱

动要求。同时,由于电机输出转速及转矩不能调节,故在整个综合工况下,电

机系统的效率比较低。为克服上述缺陷,纯电动汽车应设计双电机驱动系统的

优化方案,提高车辆在不同行驶工况下的驱动效率,从而增加整车的续航里程。图4所示是一种双电机驱动系统,包括信号单元、整车控制器、第一电机控制器、第二电机控制器、低速驱动电机及高速驱动电机。信号单元将车辆信号传送到

整车控制器,整车控制器根据接收到的车辆信号来识别驾驶指令,并根据车速

与阈值V1和V2的比较来确定传送至第一电机控制器及第二控制器的控制命令,其中V1V2。当车速低于速度V1时,整车控制器通过第一电机控制器控制低速电机运行,低速驱动电机输出相应的扭矩。当车速大于V2时,整车控制器通过第

二电机控制器控制高速驱动电机运行,高速驱动电机输出相应的扭矩。当车速

大于V1且小于V2时,整车控制器通过第一电机控制器及第二电机控制器控制低速电机和高速电机同时运行,双电机配合输出相应的扭矩[5]。纯电动汽车现阶

段使用的主要驱动电机的是异步感应电机和永磁同步电机。如表1所示,因为永磁同步电机效率高、体积小和重量轻,所以在国内纯电动汽车上较多使用。但

永磁同步电机需要使用稀土永磁材料钕铁硼,而稀土资源又较为贫乏,出于降

低电机成本及提高加速性能的考虑,国外纯电动汽车上较多使用异步感应电机。异步感应电机的不足主要是效率偏低以及对冷却系统和调速器的性能要求很高。通过动力分流的方式,采用前后布置两种不同电机的方案[6],即前置永磁同步

电机+后置异步感应电机,可以充分利用永磁同步电机和异步感应电机的各自特点,进一步优化双电机驱动系统,实现纯电动汽车的高性能兼长续航。如图5所示,永磁同步电机主要负责中低速的日常驾驶,而异步感应电机则主要负责提

供极佳的加速性能和高速度,这是一种节省成本并提供强大动力的高效组合。

永磁同步电机采用永磁体生成电机的磁场,在瞬态仍然可以保证较高的效率,

同时有着更大的功率密度,因而适用于频繁启停的工况以及较小的布置空间。

异步感应电机是将转子置于旋转磁场中,成本低、可靠性更高,同时稳态的效

率也不错,因而适用于高速行驶的工况以及较大的布置空间[7]。采用两种不同

电机共同驱动车辆,大多工况仅用单电机驱动的模式就能满足,剩余场景则采

用同时双电机的大功率输入来保证。因为永磁电机需克服反拖力矩,而感应电

机无需克服,所以采用永磁同步+异步感应的双电机驱动方案效率更高。结合前

文所述的电驱动装置集成化、定子绕组电气绝缘精简化和逆变功率模块并联化

的技术,均适用于永磁同步电机和异步感应电机,可以再进一步优化纯电动汽

车双电机驱动系统。其中,电驱动部件集成技术可进一步缩减电驱动装置的整

体尺寸,优化前后机舱的布置。定子绕组电气绝缘隔离件简化技术可提高安装

槽的槽满率,优化绕组导线的布设空间。逆变功率模块并联技术可降低功率器

件的上限要求,削减安全隐患。因此,通过集成化、精简化和并联化,永磁同

步+异步感应的双电机驱动系统的成本、效率和安全性能得到进一步的提升。

RTCrpUDG iTqLSi YsINsw pcEWqz iqdPSk AuwPZN jrYBd7I5YEPI FOm0eF fG1QBc ss16an M9sVt1xOYxdk BEBu93XAgRAj LtQM9K5C。

5结束语

为改善纯电动汽车的性能,对国内主要纯电动汽车电机驱动系统的技术特

点进行分析,并结合电机技术的主流路线,研究当前电机驱动系统的优化方案。经探讨,现阶段纯电动汽车电机驱动系统的优化方案应为,采用前置永磁同步

电机+后置异步感应电机的双电机驱动,辅以电驱动装置集成化、定子绕组电气

绝缘精简化和逆变功率模块并联化。5PCzVD7HxANz KvYHUZ JoK Elqo0TCY SyXCK1ghB17E oWfZTm ON2PkD2eruba VKuIE1PX0uIq jXBJmH5rvD5P V2ekzw zM6q6n aFid9。

电动汽车车载网络综述

电动汽车车载网络 引言 汽车技术发展到今天,很多新型电气设备得到了大量应用,尤其是电动汽车的电气系统已经变成了一个复杂的大系统。为了满足电动汽车各子系统的实时性要求,需要对公共数据实行共享 电动汽车作为清洁绿色的新能源汽车, 将在未来交通体系中发挥越来越重要的作用。 汽车中电器的技术含量和数量是衡景汽车性能的一个重要标志。汽车电器技术含量和数量的增加,意味着汽车性能的提高。但汽车电器的增加,同样使汽车电器之间的信息交且桥梁——线束和与其配套的电器接插件数量成倍上升。在1955年平均一辆汽车所用线束总长度为45 米。为了在提高性能与控制线束数量之问寻求一种有效的解决途径,在20世纪80年代初,出现了一种基于数据网络的车内信息交互方式——车载网络。 一、汽车车载网络的组成 车载网络按照应用加以划分,大致可以分为4 个系统:车身系统,动力传动系统、安全系统和信息系统。

图1奥迪A4的车载网络系统 车身系统电路主要有二大块: 主控单兀电路、受控单兀电路、门控单兀电路。 主控单元按收开关信号之后,先进行分析处理,然后通过CAN 总线把控制指令发 送给各受控端,各受控端晌应后作出相应的动作。 车前、车后控制端只接收主拄 端的指令,按主控端的要求执行,并把执行的结果反馈给主控端。门控单元不但 通过总接收主控端的指令,还接收车门上的开关信号输入。根据指令和开关信号, 门控单元会做出相应动作,然后把执行结果发往主控单元。 在动力传动系统内,动力传动系统模块的位置比较集中, 可固定在一处,利 用网络 将发动机舱内设置的模块连接起来。在将汽车的主要因素一跑、停止 与拐弯这些功能用网络连接起来时,就需要较高速的网络传输速度。动力数据总 线一般连接3块电脑,它们是发动机、ABS/ EDL 及自动变速器电脑(动力CAN 数 据总线实际可以连接安全气囊、四轮驱动与组合仪表等电脑 )。总线可以同时传 递10组数据,发动机电脑5组、AB 》EDL 电脑3组和自动变速器电脑2组。数 据总线以500Kbit /s 速率传递数据,每一数据组传递大约需要 0.25ms ,每一电 控单元7-20ms 发送一次数据。优先权顺序为ABVEDL 电控单元--发动机电控单 元 -- 自动变速器电控单元 因此,线束变长, 而且容易受到干扰的影响。 为了防干扰应尽量降低通信速 度,但,丹 駅 咗'i / - Q I "—-r__ L] 车身控 & 阳Poy 灯朮平调幣转萱/灯 厂是砸硕! —

电动汽车四轮独立驱动技术

电动汽车四轮独立驱动技术 第一章:绪论 1.1 引言 内燃机汽车自20世纪初出现至今,在其自身随人类科技的进步经历了巨大的变的过程中也给人类生活和生产带来了巨大方便,为人类社会的进步做出了巨大的贡献,但其消耗日益紧缺的石油并产生大量污染物也使人类赖以生存的环境恶化。因此近年来由于环境恶化及能源紧张等问题,迫切需要开发低能耗,无污染的汽车。因此,电动汽车成为21世纪汽车技术研究的热点。 混合动力汽车与纯电动汽车是电动汽车研究的两个分支。经过近些年的发展,电动汽车技术日趋成熟,部分产品已进入商业化应用如Toyota Prius。目前,电动汽车传动系统多数在传统内燃机汽车的传动系基础上进行一些改变,进而将电动机及电池等部件加入总布置中。这种布置难以充分发挥电动汽车的优势。为使电动汽车对传统内燃机汽车形成更大的竞争优势,设计出适合电动汽车的底盘系统势在必行。而四轮独立驱动技术则可使电动汽车底盘实现电子化,主动化,大大提高电动汽车的性能。使电动汽车与传统汽车相比具有更强的竞争力。 1.2 四轮独立驱动技术的特点 电动汽车四轮独立驱动系统是利用四个独立控制的电动机分别驱动 汽车的四个车轮,车轮之间没有机械传动环节。其电动机与车轮之间可以是轴式联接也可以将电动机嵌入车轮成为轮式电机,车轮一般带有轮边减速器。这种驱

动系统与传统汽车驱动系统相比有以下特点: (一)传动系统得到减化,整车质量大大减轻。由电动机直接驱动车轮甚至两者集成为一体。这样省掉了离合器、变速器及传动轴等传动环节,传动效率得到提高,也更便于实现机电一体化。传动系质量在汽车整车质量中占有很大比重,机械传动系的消失,使汽车很好的实现了轻量化目标。另外,由于动力传动的中间环节减少,传动系的振动及噪声得到改善。甚至在采用纯电力驱动时,可实现无声行驶。这是美国海军的"RST-V"侦察车及其新一代军用"悍马"汽车采用四轮独立驱动技术的重要原因。 (二)与传统汽车相比,四轮独立驱动系统可通过电动机来完成驱动力的控制而不需要其他附件,容易实现性能更好的、成本更低的牵引力控制系统(TCS)、防抱死制动系统(ABS)及动力学控制系统(VDC)。传统汽车的TCS 与ABS系统均须对发动机与制动系进行联合控制才能达到较好性能,由于机械系统的响应较慢,且受制动器,液压管路及电磁阀的延迟等因素影响,传统内燃机汽车的ABS系统与TCS系统的实际时间延迟达50~100ms。限制了TCS系统与ABS系统的性能提高,而且增加能耗。与内燃机相比,无论在加速还是减速,电动机转矩响应都非常快且容易获得其准确值,这对TCS、ABS、VDC系统来说是非常重要的。因此电动机作为ABS、TCS及VDC系统的执行器是非常理想的。 (三)对各车轮采用制动能量回收系统,则可大大提高汽车能量利用效率,且与采用单电动机驱动的电动汽车相比,其能量回收效率也获得显著增加。这对提高电动汽车续驶里程是很重要的。 (四)实现汽车底盘系统的电子化、主动化。现代汽车驱动系统布置

纯电动汽车驱动电机应用概述

纯电动汽车驱动电机应用概述 郑金凤 胡冰乐 张翔 (福建农林大学机电工程学院,福建 福州 350002) 摘 要:介绍了目前纯电动汽车的发展状况,叙述了纯电动汽车驱动电机不同类型的特点及相关的控制方法。还介绍了一些目前应用比较广泛的驱动电机控制方法的主要内容及其所解决的相关问题。 关键词:纯电动汽车 驱动电机 矢量控制 直接转矩控制 中图分类号:TP202 文献标识码:A Driving Motor for Electric Vehicles Application Overview Zheng Jinfeng Hu Bingle Zhang Xiang (College of Mechanical and Electronic Engineering,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,China) Abstract: the current state of development of electric vehicles and features of the electric vehicles are described.Otherwise,driving motors and its control methods are narrated. Also major contents of some driving motor control methods applied extensively at present and its related issues are discussed. Key words:Electric vehicle,Drive motor,Vector control,Direct Torque Control 引言 由于环境保护越来越受消费者和政府的重视,以及能源价格的不断上涨,使得世界的汽车制造商都纷纷加大开新能源汽车开发力度。在去年金融危机的影响下,今年以来,由于全球大多主流的汽车市场纷纷出现衰退,尤其以美国和日本为代表的两大汽车市场出现了急剧下滑,使得美国和日本汽车厂家不得不加速原本保守的计划,从而重新刺激美国和日本等原有核心市场。而电动汽车以电能为能源,具有零排放无污染的突出优点,因此备受汽车界的推崇。在中国,政府今年也不断的推出各种政策来促进纯电动汽车的发展。回顾一下国际上电动汽车的发展史,连这次至少有四次,世界汽车工业界要启动纯电动汽车,但是前三次都失败了。前三次失败主要是因为电池。前三次基本上都是以铅酸电池为基础,由于他的比能量和比价格都比较差,所以没有得到推广。现在随着电池技术的不断发展,使得纯电动汽车的推广得以实现。现在纯电动汽车主要采用的是锂电池,锂电池的比能量是铅酸电池的八到十倍,且质量轻。今年比亚迪、丰田、奇瑞等汽车公司都将推出各自的纯电动汽车。并且电动汽车将可能慢慢成为汽车发展的一种趋势和必然[1,2,3]。 1各种电动汽车驱动电机的性能[4-11] 纯电动汽车关键的难点重点在于电池技术和驱动电机。电池技术已经在一定程度上得到了突破。下面主要讨论一下驱动电机的相关状况。 1.1电动汽车驱动电机控制的关键问题 电动汽车是以车载电源为动力,并采用电动机驱动的一种交通工具。电机及其驱动系统是电动汽车的核心部件之一,由于电动汽车在运行过程中频繁起动和加减速操作,对驱动系统的有着很高的要求。下面主要阐述控制过程中的一些关键问题: (1)用在电动汽车的电动机应具有瞬时功率大、过载能力强(过载3~4倍)、加速性能好,使用寿命长的特点。 (2)电动汽车用电动机调速范围应该宽广,包括恒转矩区和恒功率区。要求在低速运行时可以输出大恒定转矩,来适应快速起动、加速、负荷爬坡等要求;高速时能够输出恒定功率,能有较大的调速范围,以适应平坦的路面、超车等高速行驶要求。

纯电动汽车的驱动电机系统详解

纯电动汽车的驱动电机系统详解 驱动电机系统是电动汽车三大核心系统之一,是车辆行驶的主要驱动系统,其特性决定了车辆的主要性能指标,直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。一、驱动电机系统介绍驱动电机系统由驱动电机、驱动电机控制器(MCU)构成,通过高低压线束、冷却管路与整车其他系统连接,如图1所示。整车控制器(VCU)根据加速踏板、制动踏板、挡位等信号通过CAN网络向电机控制器MCU发送指令,实时调节驱动电机的扭矩输出,以实现整车的怠速、加速、能量回收等功能。电机控制器能对自身温度、电机的运行温度、转子位置进行实时监测,并把相关信息传递给整车控制器VCU,进而调节水泵和冷却风扇工作,使电机保持在理想温度下工作。驱动电机技术指标参数,如表1所示,驱动电机控制器技术参数如表2所示。1、驱动电机永磁同步电机是一种典型的驱动电机(图2),具有效率高、体积小、可靠性高等优点,是动力系统的执行机构,是电能转化为机械能载体。它依靠内置旋转变压器、温度传感器(图3)来提供电机的工作状态信息,并将电机运行状态信息实时发送给MCU。旋转变压器检测电机转子位置,经过电机控制器内旋变解码器解码后,电机控制器可获知电机当前转子位置,从而控制相应的IGBT功率管导通,按顺序给定子三个线圈通电,驱

动电机旋转。温度传感器的作用是检测电机绕组温度,并提信息供给MCU,再由MCU通过CAN线传给VCU,进而控制水泵工作、水路循环、冷却电子扇工作,调节电机工作温度。驱动电机上有一个低压接口和三根高压线(V、U、W)接口,如图4所示。其中低压接口各端子定义如表3所示,电机控制器也正是通过低压端口获取的电机温度信息和电机 转子当前位置信息。2、驱动电机控制器驱动电机控制器MCU结构如图5所示,它内部采用三相两电平电压源型逆变器,是驱动电机系统的控制核心,称为智能功率模块,它以IGBT(绝缘栅双极型晶体管)为核心,辅以驱动集成电路、主控集成电路。MCU对所有的输入信号进行处理,并将驱动电机控制系统运行状态信息通过CAN2.0网络发送给整车控制器VCU。驱动电机控制器内含故障诊断电路,当电机出现异常时,达到一定条件后,它将会激活一个错误代码并发送给VCU整车控制器,同时也会储存该故障码和相关数据。驱动电机控制器主要依靠电流传感器(图6)、电压传感器、温度传感器来进行电机运行状态的监测,根据相应参数进行电压、电流的调整控制以及其它控制功能的完成。电流传感器用于检测电机工作实际电流,包括母线电流、三相交流电流。电压传感器用于检测供给电机控制器工作的实际电压,包括动力电池电压、12V蓄电池电压。温度传感器用于检测电机控制系统的工作温度,包括IGBT模块的温度。驱动电

电动汽车用驱动电机系统的现状及发展趋势

电动汽车用驱动电机系统的现状及发展趋势 中国汽车技术研究中心窦汝振李磊宋建锋 摘要:介绍了我国电动汽车用驱动电机系统的研发现状,以及车用系统与普通工业用系统间的差异,指出了发展趋势。 1 引言 我国汽车工业的发展面临着来自能源安全、环境保护和气候变化等可持续发展要求的多重挑战。随着近几年汽车保有量的快速增加,汽车能源消耗增长呈现加速趋势,进一步加剧了我国石油供需矛盾。在当前石油资源日益紧张,价格不断攀升的国际形势下,发展电动汽车特别是混合动力汽车是缓解我国石油资源短缺现状的有效途径,也是增强我国汽车工业核心竞争力的重大战略举措。 经过“八五”、“九五”规划的实施,特别是“十五”国家863电动汽车重大专项,我国已实现了官、产、学、研的资源整合,具有了电动汽车用驱动电机系统自主研发能力。在国家“三纵三横”总体布局中(如附图所示),驱动电机及其控制系统被列为“三横”中的共性技术之一。 附图国家“十五”电动汽车重大专项布局示意 2 电动汽车用驱动电机系统的特点及分类 电动汽车对驱动电机系统的要求至少包括: (1)基速以下输出大转矩,以适应车辆的启动、加速、负荷爬坡、频繁起停等复杂工况; (2)基速以上为恒功率运行,以适应最高车速、超车等要求; (3)全转速运行范围内的效率最优化,以提高车辆的续驶里程; (4)结构坚固、体积小、重量轻、良好的环境适应性和高可靠性; (5)低成本及大批量生产能力。 电动汽车最早采用了直流电机系统,特点是成本低、控制简单,但重量大,需要定期维护。随电力电子技术、自动控制技术、计算机控制技术的发展,包括异步电机及永磁电机在内的交流电机系统体现出比直流电机系统更加优越的性能,目前已逐步取代了直流电机控制系统。特别是借助于设计方法、开发工具及永磁材料的不断进步,用于驱动的永磁同步电动机得到了飞速发展。 电动汽车中常用的交流电机主要有异步、永磁、开关磁阻三大类型,其特点如表1所示。

纯电动车驱动控制系统

纯电动车驱动操纵系统 1驱动系统硬件设计 1.1制动能量回馈操纵过程能量回馈操纵主电路如图3所示,三相逆变电路采纳IGBT功率模块,模块中包括6个IGBT以及各开关管相对 应的续流二极管D1~D6[7-9]。本文采纳SVPWM磁链跟踪操纵技术,操纵PWM的开关时间,使逆变器的输出电压波形尽量接近正弦波,在 电机空间形成逼近圆形的旋转磁场。为了获得多边形旋转磁场逼近圆 形旋转磁场,在每个电压空间矢量的60°区间内能够有多个工作妆态。图4所示为第Ⅰ扇形区域,该扇形区内的T区间包括T0,T1,T2和T7对称分布,相对应的电压空间矢量为u0,u1,u2和u7,其功率开关管开关状态为000,100,110和111共4个状态[10]。该T区间内按 照开关序列输出的三相相电压波形如图5所示。状态1,给定电压空间矢量为u0(000),功率开关管T2、续流二极管D4和D6导通,构成三 相回路,制动时的能量一部分由定子电阻消耗,另一部分存储于定子 电感中,此过程的电流流向如图6(a)所示。状态2,开关状态从u0切 换到u1,功率开关管T2关断,但因为T1承受反压仍处于关断状态, 其续流二极管D1导通,b,c相下桥臂的D4和D6导通,构成三相回路;制动过程中,将电机电感释放的能量回馈到直流侧电容和蓄电池中, 达到制动能量回收的目的,如图6(b)所示。状态3,开关状态从u1切 换到u2,功率开关管T3、二极管D1和D6导通,制动时,电机a和c 相电感释放的能量储存有直流侧电容和电池,而b相电感储存能量, 电流流向如图6(c)所示。状态4,开关状态从u2切换到u7,功率开关管T3,T5以及二极管D1导通,制动过程中,一部分能量消耗在定子 电阻上,另一部分制动能量存储于定子电感中,电流流向如图6(d)所示。由上述对区间Ⅰ操纵过程的分析可得,制动过程中,给定电压空 间矢量为零矢量时,电机定子的电感处于储能状态且定子电阻消耗一 部分能量,电流不经过直流侧电容和电池;当给定电压空间矢量为非零 矢量时,电机将机械能转换成电能,利用三相逆变器的二极管将电能 反馈到直流侧,为电容和蓄电池充电,实现制动能量反馈功能。

论纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制

论纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制 摘要:本文主要对论纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制进一步分析了解。新能源汽车产业作为我国汽车工业的发展战略,能够有效地解决日益严峻的能源 危机与环境污染问题。 关键词:纯电动客车;驱动电机;冷却系统;控制;现状 引言: 纯电动客车因具有零排放、低噪音等突出特点也成为各大客车生产商着重发 展的车型。纯电动客车驱动电机作为汽车唯一的动力源,其可靠性直接影响着电 动汽车的性能。为了防止由于温度过高的原因使得电机永磁体产生退磁现象,甚 至影响到电机及其控制器的寿命和整车安全性,驱动电机及其控制系统的温度控 制显得尤为重要。因此,对纯电动客车驱动电机冷却系统进行合理的匹配并制定 科学有效的控制策略具有重要工程实际意义。 一、纯电动客车发展现状 随着国家对新能源汽车产业的大力推广,补贴优惠政策相继出台,推动了我 国纯电动汽车行业的发展,各大汽车企业纷纷制定新能源汽车发展规划,电动汽 车产品产销量逐年稳步提升,纯电动客车现已成为我国城市公交、中短途客运、 观光旅游等众多领域备受关注的新兴产品。 纯电动汽车所使用的驱动电机主要可分为:直流电机、异步电机、永磁同步 电机、开关磁阻电机。早期电动汽车大多采用直流电机作为能量转换装置,直流 电机具有控制容易、调速方便、技术较为成熟等优点,但是机械结构较为复杂, 其瞬时过载能力较差,长时间工作损耗较大,维护成本高,运转时电刷易使转子 产热,并产生高频电磁干扰。异步电机主要由定子、转子、端盖、轴承基座风扇 等几部分组成。相对于永磁同步电机其突出优点是成本低、制造简单、转速范围广、可靠性强、维修方便。但由于异步电机的转速与其旋转磁场转速有一定的转 差关系,其调速性能较差。开关磁阻电机作为一种新型驱动电机,其结构简单、 转速范围广、整个转速范围内效率高、系统可靠性高、兼有直流、交流两种电机 的优点。其缺点是存在转矩脉动,转子上的转矩有一系列脉冲转矩的叠加,因双 凸极结构和磁路饱和非线性影响,合成转矩有一定的谐波分量,影响开关磁阻电 机的低速性能。永磁同步电机(PMSM)具有结构坚固、功率密度大、电机效率高、转矩密度高、控制精度高、良好的转矩平稳性及低振动噪声的特点。在新能 源汽车驱动方面具有很高的应用价值。其缺点是永磁体成本高、对温度敏感,在 温度较高时会产生不可逆的退磁现象影响其使用性能。 二、电动汽车驱动电机冷却系统简述 根据冷却系统所选用冷却介质不同,驱动电机的冷却形式可以分为风冷和液 冷两种方案。风冷可分为自然风冷和强迫风冷。液冷方案常用水、油等作为冷却液。由于纯电动客车驱动电机安装位置特殊,风冷不能满足其散热需求,目前普 遍采用液冷方式,包括油冷和水冷;冷却油的导热系数及热容量均小于水,且成 本较高。因此,纯电动客车驱动电机多采用冷却液冷却的形式。冷却液的主要成 分为:乙二醇、防腐蚀添加剂、抗泡沫添加剂、水。在电机机壳体中设计出水道 结构,通过冷却液在水道中的流动与机壳进行换热从而实现冷却功能。根据电机 水道布置方式的不同有以下四种结构方案:螺旋结构、半螺旋结构、圆周结构、 轴向结构。由于电动客车驱动电机散热环境的特殊性,电机的温度控制对冷却系 统有较高的要求。因此,结合电机布置方案和电动车行驶工况,设计有效的冷却

电动车驱动电机和控制技术综述

电动车驱动电机及其控制技术综述 摘要:简述了电动车驱动系统及特点,在此基础上详细分析并比较了电动车主要电气驱动系统,着重介绍了一种深埋式永磁同步电动机及其控制系统,最后简要概述了电动车电气驱动系统的发展方向。 1 概述 电动车是一种安全、经济、清洁的绿色交通工具,不仅在能源、环境方面有其独特的优越性和竞争力,而且能够更方便地采用现代控制技术实现其机电一体化的目标,因而具有广阔的发展前景。 现有电动车大致可以分为以下几个主要部分:蓄电池、电池管理、充电系统、驱动系统、整车管理系统及车体等。驱动系统为电动车提供所需的动力,负责将电能转换成机械能。无论何种电动车的驱动系统,均具有基本相同的结构,都可以分成能源供给子系统、电气驱动子系统、机械传动子系统三部分,其中电气驱动子系统是电动车的心脏,主要包括电动机、功率电子元器件及控制部分。如图1所示。 其中,电动车驱动系统均具有相同或相似的功能模块,如图2所示。 2 电动车电气驱动系统比较 电动机的类型对电气驱动系统以及电动车整体性能影响非常大,评价电动车的电气驱动系统实质上主要就是对不同电动机及其控制方式进行比较和分析。目前正在应用或开发的电动车电动机主要有直流电动机、感应电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机四类。由这四类电动机所组成的驱动系统,其总体比较如下表所示。 电动车电气驱动系统用电动机比较表 下面分别对这几种电气驱动系统进行较为详细地分析和阐述。 2.1 直流驱动系统

直流电动机结构简单,具有优良的电磁转矩控制特性,所以直到20世纪80年代中期,它仍是国内外的主要研发对象。而且,目前国内用于电动车的绝大多数是直流驱动系统。 但普通直流电动机的机械换向结构易产生电火花,不宜在多尘、潮湿、易燃易爆环境中使用,其换向器维护困难,很难向大容量、高速度发展。此外,电火花产生的电磁干扰,对高度电子化的电动汽车来说将是致命的。此外,直流电动机价格高、体积和重量大。随着控制理论和电力电子技术的发展,直流驱动系统与其它驱动系统相比,已大大处于劣势。因此,目前国外各大公司研制的电动车电气驱动系统已逐渐淘汰了直流驱动系统。 2.2 感应电动机驱动系统 2.2.1 感应电动机 电动车感应电动机与一般感应电动机相比较具有以下特征: (1)稳定运行时,与一般感应电动机工况相似。 (2)驱动电动机没有一般感应电动机的起动过程,转差率小,转子上的集肤效应不明显。 (3)运行频率不是50hz,而是远远在此之上。 (4)采用变频调速方式时,转速与极数之间没有严格对应关系。 为此,电动车感应电动机设计方面如下特点: (1)尽力扩大恒转矩区,使电动机在高速运转时也能有较高转矩。而要提高转矩,则需尽量减小定转子之间的气隙,同时减小漏抗。 (2)更注重电动机的电磁优化设计,使转矩、功率和效率等因素达到综合最优。 (3)减少重量、体积,以增加与车体的适配性。 2.2.2 控制技术 应用于感应电动机的变频控制技术主要有三种:v/f控制、转差频率控制、矢量控制。20世纪90年代以前主要以pwm方式实现v/f控制和转差频率控制,但这两种控制技术因转速控制范围小,转矩特性不理想,而对于需频繁起动、加减速的电动车不太适宜。近几年

纯电动汽车的电机驱动电流控制

纯电动汽车的电机驱动电流控制 在纯电动汽车的电机驱动控制系统中,电机驱动控制一般采用脉冲宽度调节控制(PWM)。而电机驱动控制输出电流来控制电机转速,从而调节电动汽车的速度。这不仅 仅和输入电压有关系,而且还和系统负载有关系,所以,采用闭环PWM方法是非常有必 要的。 电流PWM方法采用闭环控制算法,根据传感器中电流的反馈信息,对逆变器进行PWM控制。在使用电流PWM方法时,需要将传感器测量的三相电流与系统外环控制器产 生的3个参考电流信号进行比较。根据测量信号和参考信号之间的误差,PWM算法输出相应的选通信号。基于电流控的PWM方法也有很多,其中既有比较简单的,也有非常复杂的。 这些方法包括滞环电流控制法、斜坡交截控制法以及预测电流控制法等。预测电流控 制法是比较复杂的,它根据负载来进行电流预测。下面将简要介绍两种相对简单的电流控 制方法,滞环电流控制法和斜坡交截控制法。 滞环电流控制法 在滞环电流控制法中,测量电流和参考电流之间的误差与滞环带进行比较,滞环带如 图8-32a所示。如果电流误差在滞环带内,则PWM输出保持不变。如果电流误差超出了 滞环带,PWM会输出一个反向的作用,以di/dt的梯度变化。从数学的角度来讲,PWM的 输出可以表示为 如果PWM输出信号为“0”,指的是断开控制相的电压源,使电流衰减;如果PWM输 出信号为“1”,指的是闭合控制相的电压源,使电流变大。电压会强制电流这样变化,使其 保持在滞环内。 这种控制方法的优点是电流误差始终保持在一定的带宽内,这个带宽也是用户事先知 道的。在滞环电流控制方法中,开关频率是不知道的,这样就会使得设计滤波器变得比较 困难。对开关频率应该仔细进行监测,以免超出逆变器的极限。在实际使用时,通常会设 定开关频率的上限,以免超出逆变器开关频率的最大极限。滞环的带宽通常是根据功率器 件的开关频率来设计的。如果滞环带宽选得非常窄,那么开关频率就需要非常高,同时不 能超出功率器件的最大开关频率。另一方面,如果带宽比较宽的话,电流误差将会非常大。 滞环电流控制法可以应用于三相PWM逆变器,每一相都有一个PWM控制器。如果 实际电流比参考电流高出滞环带宽的一半,桥式逆变器的低压端将会闭合,以减小相电流。三相滞环控制也有一个难点,根据滞环控制,对各相开关状态的要求可能会有冲突。当考 虑三相系统滞环控制与各相独立的滞环控制之间的相互关系时,难度就更大了。这个难点 造成的结果是电流可能无法保持在滞环带宽内。 例如,有一个指令需要a相电流增加,需要使用b相或者c相的低压端作为回路,而 如果恰在此时b相或者c相的高压端正在闭合,这样a相电流就无法跟随指令使电流增加。

电动汽车用驱动电机发展现状与趋势分析

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/6d12775695.html, 电动汽车用驱动电机发展现状与趋势分析 作者:张勇 来源:《时代汽车》2016年第12期 摘要:目前,我国电动汽车行业正在不断发展,相关的生产技术也逐步完善。本文中,笔者即将对电动汽车用驱动电机进行介绍,并就驱动电机目前的发展状况以及在将来一段时间的发展趋势作出相关分析。 关键词:电动汽车;驱动电机;现状;趋势 1电动汽车用驱动电机概述 目前,电动汽车的不同特性对于驱动电机提出了不同类型的要求。其中,对速度要求较高的电动汽车,要求其电机的瞬时功率及功率密度值较高;而要求电池使用周期较长,充电后可以行使更远距离的电动汽车,要求电机的效率应相对较高;此外,电动汽车还要求驱动电机具有比较理想的高低速综合效率,用材坚固,耐用性强,且具有理想的防水性能,性价比高等特性。依据上述要求,目前国内设计生产的比较常见的驱动电机主要包括下述4种类型。 1.1直流有刷电机 直流有刷电机是一种采用直流供电的驱动电机,是最早研发并使用的电动汽车用驱动电机类型,且目前在很多类型的电动汽车中仍旧在广泛使用。直流有刷电机最大的优势在于控制特性较好,简单易于操作,且目前国内的生产技术较为成熟,质量比较稳定。 然而,直流有刷电机之所以后来逐步为其他类型的驱动电机所取代,正是由于其也存在着一些比较突显的缺陷。首先,由于直流有刷电机具有电刷及机械换向器两个结构,导致其电机过载能力及速度得不到有效的提高,且使用过程中对零部件的维护成本较高。此外,直流有刷电机的损耗主要发生在转子部分,这便导致产生的热量散失难度较大,对转矩质量比参数需要进一步优化。第三,直流有刷电机在运行过程中,电刷容易因摩擦产生火花,从而形成电磁干扰对电动汽车的正常运行造成不利影响。第四,由于采用的是机械换向器,因此会对电机的容量、转速等性能造成限制,越来越无法满足用户对于驱动电机的需求。 1.2感应电机 目前电动汽车中最为常用的就是交流三相感应电机。此类电机的定子和转子是通过对硅钢片进行叠压后制成的,没有其他零部件接触。具有结构简单,性能稳定,耐用性能优良等特点。此外,该电机的功率范围较广;可以通过空气进行冷却,也可以通过液体冷却;同时,对于周边环境具有很好的适应性能。相比于其他类型的驱动电机,感应电机的质量小,价位低,性价比高,并且保养及维修成本也相对较低。

电动汽车用驱动电机系统的现状及发展趋势

电动汽车用驱动电机系统的现状及发展趋势

电动汽车用驱动电机系统的现状及发展趋势 中国汽车技术研究中心窦汝振李磊宋建锋 摘要:介绍了我国电动汽车用驱动电机系统的研发现状,以及车用系统与普通工业用系统间的差异,指出了发展趋势。 1 引言 我国汽车工业的发展面临着来自能源安全、环境保护和气候变化等可持续发展要求的多重挑战。随着近几年汽车保有量的快速增加,汽车能源消耗增长呈现加速趋势,进一步加剧了我国石油供需矛盾。在当前石油资源日益紧张,价格不断攀升的国际形势下,发展电动汽车特别是混合动力汽车是缓解我国石油资源短缺现状的有效途径,也是增强我国汽车工业核心竞争力的重大战略举措。 经过“八五”、“九五”规划的实施,特别是“十五”国家863电动汽车重大专项,我国已实现了官、产、学、研的资源整合,具有了电动汽车用驱动电机系统自主研发能力。在国家“三纵三横”总体布局中(如附图所示),驱动电机及其控制系统被列为“三横”中的共性技术之一。 附图国家“十五”电动汽车重大专项布局示意 2 电动汽车用驱动电机系统的特点及分类 电动汽车对驱动电机系统的要求至少包括: (1)基速以下输出大转矩,以适应车辆的启动、加速、负荷爬坡、频繁起停等复杂工况; (2)基速以上为恒功率运行,以适应最高车速、超车等要求; (3)全转速运行范围内的效率最优化,以提高车辆的续驶里程; (4)结构坚固、体积小、重量轻、良好的环境适应性和高可靠性; (5)低成本及大批量生产能力。 电动汽车最早采用了直流电机系统,特点是成本低、控制简单,但重量大,需要定期维护。随电力电子技术、自动控制技术、计算机控制技术的发展,包括异步电机及永磁电机在内的交流电机系统体现出比直流电机系统更加优越的性能,目前已逐步取代了直流电机控制系统。特别是借助于设计方法、开发工具及永磁材料的不断进步,用于驱动的永磁同步电动机得到了飞速发展。 电动汽车中常用的交流电机主要有异步、永磁、开关磁阻三大类型,其特点如表1所示。

分析电动汽车驱动电机发展现状

摘要:近年来,环境和能源问题正引起人们的高度重视,因此研发节约能源、少污染甚至无 污染的绿色汽车已成为全球的热点。驱动电机作为纯的核心零部件,其性能直接关系到的动 力性和能源转化效率,同时还需要满足汽车结构尺寸的限制及复杂工况下的运行条件。本文 重点对驱动电机进行介绍,并对驱动电机目前的发展现状进行分析。 0引言 纯指仅由电能驱动的,我国2012年发布的《节能与产业发展规划(2012-2020年)》中所 指的纯为符合国家“双80”标准的。纯电动主要包括动力电池及电池管理技术、驱动电机及其 控制技术、整车控制技术等。受限于电池技术的发展,目前面临的最大问题主要为续航里程 及成本问题,在电池能量密度低这一“瓶颈”问题没有取得重大突破之前,提高驱动电机系统 的效率显得尤为重要。 1电动汽车驱动特点分析 驱动电机作为纯的核心零部件,其性能直接关系到的动力性和能源转化效率,同时还需要 满足汽车结构尺寸的限制及复杂工况下的运行条件。因此,除了要求驱动电机效率高、重量轻、尺寸小、功率密度大、扭矩密度大、可靠性高以及成本低以外,还必须能够满足汽车的 频繁启动、停车、爬坡、急加速、急减速和倒车等复杂工况要求。这就要求驱动电机还需要 具备宽广的调速范围和较大的过载能力,以满足低速时高启动扭矩和爬坡能力,高速巡航时 恒功率输出能力。同时为进一步提高的续驶里程,还要求驱动电机具有能量回收功能,即在 车辆减速或者制动时将车辆的部分动能回收,转化为电能存储到动力电池中。 综合上述要求及特点,目前比较常见的可作为驱动的电机主要有四种:直流有刷电机、交 流异步感应电机、开关磁阻电机、永磁同步电机。 1.1直流有刷电机 直流有刷电机因控制简单、生产技术成熟在发展早期得到了广泛的采用。但因其结构上存 在电刷和换向器而限制了电机的转速和过载能力,同时其运转时会产生火花,可靠性较差, 需要经常维护保养,目前在驱动系统中已经被淘汰。 1.2交流异步感应电机 交流异步感应电机与直流电机相比,效率高、功率大、结构简单,无电刷和换向器,可靠 性高、便于维护。但与永磁电机相比,其存在损耗大、功率密度低、发热量大、功率因数低 等缺陷,在中的应用也逐渐被永磁电机所取代。 1.3开关磁阻电机 开关磁阻电机是近年来新研发的一种电机,具有结构简单、运行效率高、易于散热、耐高 温以及维护方便等显著特点,能够较好地满足的需求。但其扭矩脉动严重,电机运行噪声大,与永磁同步电机相比效率和功率密度均偏低,限制了其在中的应用。 1.4永磁同步电机 永磁同步电机采用永磁体直接励磁,具有体积小、无励磁损耗、效率和功率密度高、功率 因数高、转矩脉动小、振动和噪声小、可靠性高以及维护成本低等优点,已经逐渐取代其他 类型的电机作为的首选。但永磁材料在高温、振动以及过流的条件下,会产生不可逆的退磁 现象,这会降低永磁电机的性能。因此还需通过技术、工艺等方面的研究来提升永磁同步电 机的性能水平。

纯电动汽车的驱动电机系统

纯电动汽车的驱动电机系统 驱动电机系统是电动汽车三大核心系统之一,是车辆行驶的主要驱动系统,其特性决定了车辆的主要性能指标,直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。本文将以北汽新能源EV200车型所采用的驱动电机系统为例来介绍相关技术。 一、驱动电机系统介绍 驱动电机系统由驱动电机、驱动电机控制器(MCU)构成,通过高低压线束、冷却管路与整车其他系统连接,如图1所示。 图1 驱动电机系统结构 图2 永磁同步电机结构 图3 电机传感器 表1 驱动电机技术参数 表2 驱动电机控制器技术参数 整车控制器(VCU)根据加速踏板、制动踏板、挡位等信号通过CAN网络向电机控制器MCU发送指令,实时调节驱动电机的扭矩输出,以实现整车的怠速、加速、能量回收等功能。 电机控制器能对自身温度、电机的运行温度、转子位置进行实时监测,并把相关信息传递给整车控制器VCU,进而调节水泵和冷却风扇工作,使电机保持在理想温度下工作。 驱动电机技术指标参数,如表1所示,驱动电机控制器技术参数如表2所示。 类型永磁同步基速 2 812r/min 转速范围0~9000r/min 额定功率30kW 峰值功率53kW 额定扭矩102N.m 峰值扭矩180N.m(相当于2.0排量的汽油机)重量 45kg 技术指标 技术参数 直流输入电压 336V 工作电压范围265~410V 控制电源 12V 控制电源电压范围9~16V(所有控制器具有低压电路控制)标称容量85kVA 重量 9kg 1.驱动电机 永磁同步电机是一种典型的驱动电机(图2),具有效率高、体积小、可靠性高等优点,是动力系统的执行机构,是电能转化为机械能载体。它依靠内置旋转变压器、温度传感器(图3)来提供电机的工作状态信息,并将电机运行状态信息实时发送给MCU。 旋转变压器检测电机转子位置,经过电机控制器内旋变解码器解码后,电机控制器可获知电机当前转子位置,从而控制相应的IGBT功率管导通,按顺序给定子三个线圈通电,驱动电机旋转。 温度传感器的作用是检测电机绕组温度,并提信息供给MCU,再由MCU通过CAN线传给VCU,进而控制水泵工作、水路循环、冷却电子扇工作,调节电机工作温度。 DOI:10.13825/https://www.360docs.net/doc/6d12775695.html,ki.motorchina.2016.03.023

电动汽车的四种驱动电机比较

电动汽车的四种驱动电机比较 电动汽车主要是由电机驱动系统、电池系统和整车控制系统三部分构成,其中的电机驱动系统是直接将电能转换为机械能的部分,决定了电动汽车的性能指标。因此,对于驱动电机的选择就尤为重要。 新能源汽车具有环保、节约、简单三大优势。在纯电动汽车上体现尤为明显:以电动机代替燃油机,由电机驱动而无需自动变速箱。相对于自动变速箱,电机结构简单、技术成熟、运行可靠,甚至被视为中国在新能源汽车行业实现汽车工业“弯道超车”的希望领域之一。新能源电动汽车主要是由电机驱动系统、电池系统和整车控制系统三部分构成,其中的电机驱动系统是直接将电能转换为机械能的部分,决定了电动汽车的性能指标。因此,对于驱动电机的选择就尤为重要。 电动汽车的驱动电机要求有以下几个特点: ?宽广的恒功率范围,满足汽车的变速性能 ?启动扭矩大,调速能力强 ?效率高,高效区广 ?瞬时功率大,过载能力强 ?功率密度大,体积小,重量轻 ?环境适应性高,适应恶劣环境 ?能量回馈效率高 根据驱动原理,电动汽车的驱动电机可分为以下4种: 1、直流电动机 在电动汽车发展的早期,很多电动汽车都是采用直流电动机方案。主要是看中了直流电机的产品成熟,控制方式容易,调速优良的特点。但由于直流电动机本身 的短板非常突出,其自身复杂的机械结构(电刷和机械换向器等),制约了它的瞬 时过载能力和电机转速的进一步提高;而且在长时间工作的情况下,电机的机械结 构会产生损耗,提高了维护成本。此外,电动机运转时的电刷火花会使转子发热, 浪费能量,散热困难,还会造成高频电磁干扰,这些因素都会影响具体整车性能。 由于直流电动机的缺点非常突出,目前的电动汽车已经将直流电机淘汰。 2、交流异步电动机 交流异步电机是目前工业中应用十分广泛的一类电机,其特点是定、转子由硅钢片叠压而成,两端用铝盖封装,定、转子之间没有相互接触的机械部件,结构简 单,运行可靠耐用,维修方便。交流异步电机与同功率的直流电动机相比效率更高,质量约轻了二分之一左右。如果采用矢量控制的控制方式,可以获得与直流电机相 媲美的可控性和更宽的调速范围。由于有着效率高、比功率较大、适合于高速运转

北汽新能源纯电动汽车驱动电机控制系统故障维修

近年来,在我国作为技术的纯的研发与应用取得了突破性发展。这就客观要求行业提升维修 水平,升级故障维修手段,利用有效的电子诊断技术提升效率。本文以北汽纯的具体故障作 为切入点,通过故障分析及其排除过程,对关键技术进行相应的探究。 一、故障现象 一辆北汽生产的EV 160新能源纯,整车型号为:BJ7000B3D5-BEV,电机型号为: TZ20S02,电池型号为:29/135/220-80Ah,电池工作电压为320V。该车行驶里程为0.56万km,出现无法行驶且仪表报警灯常亮、报警音鸣叫的故障;故障发生时电机有沉闷的“咔、咔”声。 二、系统重要作用及其结构原理 驱动电机系统由驱动电动机(DM)、驱动电机控制器(MCU)构成,通过高低压线束与 整车其它系统作电气连接。驱动电机系统是纯三大核心部件之一,是车辆行驶的主要执行机构,其特性决定了车辆的主要性能指标,直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。 1.驱动电机系统工作原理 在驱动电机系统中,驱动电机的输出动作主要是执行控制单元给出的命令,即控制器输出 命令。如图1所示,控制器主要是将输入的直流电逆变成电压、频率可调的三相交流电,供 给配套的三相交流永磁同步电机使用。 整车控制器(VCU)根据驾驶员意图发出各种指令,电机控制器响应并反馈,实时调整驱 动电机输出,以实现整车的怠速、前行、倒车、停车、能量回收以及驻坡等功能。电机控制 器另一个重要功能是通信和保护,实时进行状态和故障检测,保护驱动电机系统和整车安全 可靠运行。 电机控制器(MCU)由逆变器和控制器两部分组成。驱动电机控制器采用三相两电平电 压源型逆变器。逆变器负责将动力电池输送的直流电电能逆变成三相交流电给汽车驱动电机 提供电源;控制器接受驱动电机和其它部件的信号反馈到仪表,当发生制动或者加速行为时,它能控制频率的升降,从而达到加速或减速的目的。 电机控制器是依靠内置旋转变压器、温度传感器、电流传感器、电压传感器等来提供电 机的工作状态信息,并将驱动电机运行状态信息实时发送给VCU。驱动电机系统的控制中心,又称智能功率模块,以绝缘栅双极型晶体管模块(IGBT)为核心,辅以驱动集成电路、主控集成电路,对所有的输入信号进行处理,并将驱动电机控制系统运行状态的信息通过 CAN2.0网络发送给整车控制器,同时也会储存故障码和数据。

电动汽车用电机可行性报告

1.我国电动汽车发展概况 1.1 产业背景 1.2 产业政策 1.3 发展状况 1.3.1 技术状况 1.3.2 产业化状况 1.3.3 产品状况 1.3.4 国内主要生产企业及其产品明细表 1.4 发展方向 1.4.1 未来趋势 1.4.2 专家评述 2.我国发展电动汽车的相关政策 2.1 国家发展电动汽车的相关政策(按出台时间、名称、主要内容列表) 2.2 各省市发展电动汽车的相关政策(对北京、山东、湖南、湖北、河南、安徽、天津等分述之) 2.3 电动汽车技术支持的相关单位与组织 3.电动汽车驱动系统与驱动电机 3.1 电动汽车对其驱动系统的主要技术要求 3.2 电动汽车驱动系统的分类及其说明 3.3 电动汽车驱动电机的分类及其技术指标汇总 3.4 国内电动汽车研发单位及其研发情况

3.5 电动汽车驱动电机发展方向 4.技术方案 4.1 永磁一磁阻同步电机先进性与可行性 4.2 永磁一磁阻同步电机的优越性 4.3 永磁一磁阻同步电机现有工作基础 5.技术路线 6.合作组织 7.投资估算 8.其他 国外电动汽车及其驱动系统(本网页可阅览) 1.电动汽车的技术特征 1.1 电动汽车的基本概念和基本分类 电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。它使用存储在电池中的电来发动。电动汽车主要有纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车3种类型. 纯电动汽车 纯电动汽车是完全由二次电池(如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池等)提供动力的汽车。 混合动力电动汽车 一般是指采用内燃机和电动机两种动力,将内燃机与储能器件(如

新能源电动汽车电驱动系统

现代电动汽车电驱动系统主要由四大部分组成:驱动电机、变速器、功率变换器和控制器。驱动电机是电气驱动系统的核心,其性能和效率直接影响电动汽车的性能。驱动电机和变速器的尺寸、重量也会影响到汽车的整体效率。功率变换器和控制器则对电动汽车的安全可靠运行有很大关系。 电驱动系统的由以下几个部分组成: 1.电动汽车驱动电机 选用小型轻量的高效电机,对目前电池容量较小、续驶里程较短的电动汽车现状显得尤为重要。早期电动汽车驱动电机大部分采用他励直流电机(DCM)。直流电机驱动系统改变输入电压或电流就可以实现对其转矩的独立控制,进行平滑调速,具有良好的动态特性,并且有成本低、技术成熟等优点。但是,直流电机的绝对效率低,体积、质量大,碳刷和换向器维护量大,散热困难等缺陷,使其在现代电动汽车中应用越来越少。随着电力电子技术、大规模集成电路和计算机技术的发展以及新材料的出现和现代控制理论的应用,机电一体化的交流驱动系统显示了它的优越性,如效率高、能量密度大、驱动力大、有效的再生制动、工作可靠和几乎无需维护等,使得交流驱动系统开始越来越多地应用于电动汽车中。目前在电动汽车中,主要采用永磁同步电机(PMSM)驱动系统、开关磁阻电机(SRM)驱动系统和异步感应电机(肼)驱动系统。 永磁同步电机(PMSM)是一种高性能的电机,具有体积小、重量轻、结构简单、效率高、控制灵活的优点,在电动汽车上得到了广泛的应用,是当前电动汽车用电动机的研发热点,是异步感应电机的最有力的竞争对手。目前,由日本研制的电动汽车主要采用这种电机,如Honda公司的EV Plus、Nissan公司的Altra 和Toyota公司的RAV4及Prius车型等。但是,永磁电机的磁钢价格较高,磁

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