学习笔记-纯电动汽车电力驱动系统研究

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新能源汽车电动汽车驱动系统研究

新能源汽车电动汽车驱动系统研究

新能源汽车电动汽车驱动系统研究随着气候变化与环境污染的日益严重,新能源汽车成为减少尾气排放与节能减排的重要选择。

而其中的核心技术之一就是电动汽车的驱动系统。

本文将探讨新能源汽车电动汽车驱动系统的研究,从电动汽车的发展历程、驱动系统的组成、驱动系统的优势与劣势以及未来研究方向等多个方面进行论述。

首先,我们来看一下电动汽车的发展历程。

早在19世纪末就有人开始研究电动汽车技术,但由于电池技术的限制以及石油的便宜和丰富,内燃机汽车逐渐占据了市场的主导地位。

然而,随着环境污染问题的日益突出以及对能源安全的担忧,电动汽车再次引起了人们的关注。

现在,随着电池技术和电机技术的进步,电动汽车正逐渐成为一种重要的交通方式。

接下来,我们来探讨电动汽车驱动系统的组成。

电动汽车的驱动系统主要包括电池组、电机、电控系统以及传动系统等几个部分。

电池组是电动汽车的能量储存单元,其性能将直接影响到电动汽车的续航里程和性能表现。

电机是电动汽车的动力源,主要负责将电能转化为机械能,驱动车辆前进。

电控系统则负责控制电池组和电机的运行,以实现电动汽车的动力输出和能量管理。

传动系统则负责将电机的动力传输到车轮上,以推动车辆前进。

在电动汽车驱动系统的优势方面,首先就是环保与节能。

相比传统的内燃机汽车,电动汽车不会产生尾气排放,减少了空气污染和温室气体的排放,对改善环境质量和减缓气候变化有着重要作用。

同时,电动汽车的能源利用效率更高,能源利用率可高达80%以上,远高于传统汽车的20%左右,可以减少对有限的石油资源的依赖。

然而,电动汽车驱动系统还存在一些劣势。

首先是续航里程的限制。

目前电动汽车的续航里程相对较短,一般在300公里以下,远不及传统汽车的续航里程。

其次是充电设施不完善的问题。

相比传统加油站,电动汽车的充电设施建设还相对滞后,充电时间较长,不便于长途行驶。

此外,电动汽车的成本也相对较高,主要是由于电池的昂贵和充电设施的投资增加。

在未来的研究方向方面,一方面是进一步提升电动汽车的续航里程和充电速度。

新能源汽车电动驱动系统研究与开发

新能源汽车电动驱动系统研究与开发

新能源汽车电动驱动系统研究与开发近年来,随着环保意识的增强和油价的不断攀升,新能源汽车逐渐成为了人们购车的热门选择。

其中,电动汽车是目前最受欢迎的一种新能源汽车。

而电动汽车的关键部件便是电动驱动系统。

本文将详细介绍新能源汽车电动驱动系统的研究与开发。

一、电动驱动系统的基本构成电动驱动系统由电机、电控、电池和变速器等组成。

电机主要是指交流电机或者直流电机,用来将电能转换为机械能,驱动汽车行驶。

电控是指控制电机运转的电子系统,包括电机控制器、电池管理系统、传感器等。

电池是电动汽车的动力来源,常用的电池类型有铅酸电池、锂离子电池、镍氢电池等。

变速器则是用来提供不同的传动比,使电机一定转速下,车辆可以在不同速度下行驶。

二、电动驱动系统的研究和开发1. 电机的研究和开发电机是电动汽车的核心部件,因此其研究和开发非常重要。

现阶段主要有两种电机应用于电动汽车:永磁同步电机和感应电机。

永磁同步电机具有高效率、高功率密度、低噪音等优势,但成本较高;感应电机成本相对较低,但效率略低。

未来可望发展出更为高效和经济的电机。

2. 电控技术的研究和开发随着电子技术的发展,电动汽车的电控系统也在不断升级。

比如,在电机控制方面,矢量控制(FOC)成为了一种先进的技术,可以增加电机的效率和控制性能。

在电池管理方面,智能电池管理系统(BMS)可以减少电池的损耗和延长电池寿命。

在传感器方面,选择更为先进和多功能的传感器可提升电动汽车的控制精度和稳定性。

3. 动力电池的研究和开发电池是电动汽车极其重要的部件之一。

动力电池的优劣决定了电动汽车的续航里程和使用寿命。

针对目前电动汽车中普遍使用的锂离子电池,研究和开发新型材料、新工艺、新结构等方面的技术,可以提高电池的能量密度、功率密度、克服记忆效应等问题。

4. 变速器的研究和开发在传统的汽车中,变速器是非常重要的部件之一,可以根据路况和驾驶状态,提供不同的传动比。

电动汽车中的变速器相对简化,主要作用是实现电机的转速与车轮转速之间的匹配。

电动汽车的驱动原理研究

电动汽车的驱动原理研究

电动汽车的驱动原理研究随着环保意识的增强和能源问题的突出,电动汽车作为一种清洁、高效的交通工具,日益受到人们的关注。

电动汽车与传统燃油车相比,驱动原理存在着显著的差异。

本文将对电动汽车的驱动原理进行深入研究。

一、电动汽车的基本构成电动汽车由电动机、电池组、控制系统以及车辆基本结构等部分组成。

其中,电动机是电动汽车最关键的部件之一,它承担着车辆的驱动任务。

电池组则负责向电动机提供动力。

二、电动汽车的驱动原理电动汽车的驱动原理与传统燃油车完全不同。

传统燃油车通过燃烧燃油来驱动发动机,而电动汽车则通过电能来驱动电动机。

1. 电能储存与释放电能主要通过电池组储存和释放。

电池组以储存的化学能形式存储电能,通过化学反应将储存的电能转化为直流电。

在电动车辆的电控系统的作用下,电能会以恰当的方式释放给电动机。

2. 电动机的工作原理电动机是电动汽车的动力源,它将电能转化为机械能,产生动力推动汽车行驶。

电动机的工作原理主要由洛伦兹力定律和法拉第电磁感应定律决定。

洛伦兹力定律指出,当电流通过导线时,导线会受到磁场力的作用。

电动机内部的导线通过与电流的相互作用,产生一个力矩,推动电动机的转子旋转。

法拉第电磁感应定律则说明了导体在磁场中运动时产生电流的现象。

电动机的转子内部的线圈在旋转的同时也会产生电流,进一步增强了电动机的转动效果。

3. 控制系统的作用控制系统是电动汽车的大脑,它通过精确的控制电池组和电动机的工作状态,实现对电能的调节,确保电动汽车的稳定运行。

控制系统包括电控器和相关传感器。

电控器负责接受来自车辆的各种信号,通过计算和处理,控制电池组和电动机的工作状态。

传感器则用于实时监测车辆的各项参数,保证车辆的安全运行。

三、电动汽车的驱动优势相比传统燃油车,电动汽车具有以下几个显著的驱动优势:1. 零排放电动汽车不燃烧燃油,从根本上消除了尾气排放。

这对改善空气质量和减缓全球气候变化具有重要意义。

2. 高效节能电动汽车的能量利用效率高于燃油车。

新能源汽车驱动系统研究

新能源汽车驱动系统研究

新能源汽车驱动系统研究随着环保意识的日益提高,新能源汽车逐渐成为人们关注的热点。

新能源汽车是指基于新能源技术,以电能作为主要驱动能源的汽车,如纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车等。

在这些车型中,驱动系统有着至关重要的地位。

本文就新能源汽车的驱动系统进行深入探讨。

一、新能源汽车驱动系统概述新能源汽车的驱动系统是包括电动机、电池组、控制器和驱动传动系统等部分组成的一个完整系统。

电池组是新能源汽车的心脏,存储了电能,同时提供电力给电动机,驱动车辆运行。

控制器则根据驾驶员的驾驶需求及行车环境来控制电动机的转速和扭矩输出,从而实现车辆的正常行驶。

驱动传动系统则负责将电动机产生的动力传递到车轮上,再由车轮驱动汽车。

总体而言,新能源汽车的驱动系统相对传统内燃机车型来说更加简单,工作效率更高,同时也更加环保。

二、电动机电动机是新能源汽车驱动系统的核心部分。

常见的电动机有交流电机和直流电机两种,交流电机多用于混合动力车和纯电动车,直流电机主要用于混合动力车。

电动机是负责将电池组所储存的能量转化为动力的装置,是新能源汽车驱动系统的动力源。

在电动机的设计上,功率和扭矩是必须考虑的两个因素。

功率表示电机单元时间内所能产生的能量,扭矩是指电动机产生的力矩,它与电机所能输出的力量直接相关。

不同功率和扭矩的电动机能够适应不同车型和行车需求,应选择合适的电动机进行驱动。

三、电池组电池组是存储动力的装置,也是新能源汽车驱动系统的重要组成部分。

在电池组的选用上,除了需要考虑容量、能量密度、电压等参数外,还要考虑电池组的重量和寿命。

目前,电池组主要有三种类型:镍氢电池、锂离子电池和燃料电池。

锂离子电池是目前市场上最广泛使用的电池组,其能量密度高、重量轻、效率高、寿命长等优点,因此被广泛应用于新能源汽车的驱动系统之中。

然而,由于锂离子电池存在热失控和化学反应等安全隐患,因此在电池组的设计上一般会采用多层保护措施以确保安全。

四、控制器控制器是新能源汽车驱动系统中的大脑,其具有调节电控系统的功能。

浅谈纯电动汽车驱动电机及控制系统

浅谈纯电动汽车驱动电机及控制系统

浅谈纯电动汽车驱动电机及控制系统随着社会的不断发展和科技的不断进步,汽车行业也在不断的改变和创新。

纯电动汽车作为新能源汽车的代表,受到了越来越多的关注和青睐。

纯电动汽车相比传统燃油汽车具有零排放、低噪音、低能耗等优点,逐渐成为未来汽车发展的主流方向之一。

纯电动汽车的驱动电机及控制系统作为其核心技术和关键设备,对其性能和稳定性起着至关重要的作用。

本文将就纯电动汽车的驱动电机及控制系统进行深入探讨。

一、驱动电机1. 基本概念驱动电机是纯电动汽车的动力源,它负责将电能转化为机械能驱动汽车行驶。

驱动电机主要包括电机本身和电机控制器两部分。

电机本身是将电能转化为机械能的装置,控制器则是对电机进行控制和调节的核心部件。

2. 工作原理纯电动汽车的驱动电机采用直流电机或交流电机。

直流电机通常采用永磁同步电机或异步电机,其工作原理是利用电磁感应原理,通过控制电流方向和大小来控制电机的转速和扭矩。

交流电机通常采用异步电机或感应电机,其工作原理是通过感应电流产生旋转磁场,从而驱动电机转动。

3. 特点和优势纯电动汽车的驱动电机具有高效、低噪音、寿命长等优点。

由于电动汽车的驱动电机在转速、扭矩等性能方面具有较宽的调节范围,因此具有良好的动力性能和响应性能。

电动汽车的驱动电机在能量转换过程中损耗小,能源利用率高,符合节能环保的发展趋势。

二、控制系统1. 控制策略纯电动汽车的控制系统是保证电机正常运行和实现车辆动力输出的关键。

控制系统包括电机控制器、电动车电池组和电机传感器等部件。

在控制策略方面,主要包括电机运行模式、动力分配和能量回收等方面的控制。

2. 调速控制电动汽车的驱动电机需要实现转速的精密控制,以满足车辆加速、减速和恒速行驶等不同工况下的需求。

为此,控制系统需要采用合理的调速控制策略,包括电流控制、速度闭环控制和转矩控制等方式,以实现电机的平稳、高效运行。

3. 能量管理纯电动汽车的能量管理是控制系统的重要功能之一,通过对电池组、电机和车辆系统的能量流动进行合理调度和控制,实现电能的高效利用和能量回收,提高车辆的续航里程和能量利用率。

新能源汽车电动驱动系统研究

新能源汽车电动驱动系统研究

新能源汽车电动驱动系统研究随着环保意识的不断增强,新能源汽车成为了市场上备受关注的一种产品。

相比于传统燃油车,新能源汽车通过电能驱动,减少了对环境的污染,并且具有更加高效、安全的特点。

其中,电动驱动系统是新能源汽车的核心部分,也是研究的焦点。

一、电动驱动系统的基本构成电动驱动系统由电池组、电机、变速器、控制系统等部分组成。

其中,电池组作为电能的存储器,可以确保汽车行驶能够持续;电机则是转换电能为机械能的核心部分;变速器则提供了驱动轮胎的转矩;控制系统则负责整个系统的协调和控制。

二、电池组的关键技术在电动驱动系统中,电池组是最为关键的部分。

它直接关系到新能源汽车的性能表现和可靠性。

目前,电池组已经发展出了多种类型,例如磷酸铁锂电池、三元锂电池、钴酸锂电池等。

其中,三元锂电池具有高能量密度、低内阻、长寿命等优点,因此被广泛应用于电动汽车领域。

同时,电池组的管理系统也是研究的重点。

通过合理地设计管理系统,能够提高电池组的安全性能和使用寿命。

三、电机的技术创新电机是电动驱动系统中最为核心的部分。

随着科技的不断进步,电机的性能已经得到了极大的提升。

例如,采用软磁材料可以提高电机的效率;采用永磁同步电机可以使电机的质量更轻,同时提高其输出功率;采用无感驱动技术可以提高电机的精度和可靠性等等。

此外,电机的结构也在不断创新,以满足不同用户需求。

四、控制系统的优化新能源汽车电动驱动系统的控制系统包括电机控制器和车载计算机等部分。

通过不断优化控制算法和调节参数,能够提高电动汽车的驾驶体验和性能表现。

例如,采用轮间差速控制系统可以提高车辆的稳定性和转向性能;采用能量回收系统可以提高电池组的充电效率和使用寿命;采用智能驾驶技术可以提高行驶的安全性能等等。

五、目前存在的问题和挑战虽然新能源汽车电动驱动系统得到了迅速的发展,但是依然存在一些问题和挑战。

例如,电池组的成本仍然较高,需要进一步降低;新能源汽车的里程和充电时间等仍然无法完全满足用户需求;电动汽车的充电设施建设和电池回收等环节仍然面临一些困难等。

纯电动汽车电机驱动系统控制策略研究

纯电动汽车电机驱动系统控制策略研究

纯电动汽车电机驱动系统控制策略研究一、本文概述随着全球对环境保护和可持续发展的日益关注,纯电动汽车作为一种绿色、环保的交通工具,其研究和应用逐渐受到广泛重视。

作为纯电动汽车的核心部件,电机驱动系统的控制策略直接影响着车辆的动力性能、经济性以及运行稳定性。

因此,对纯电动汽车电机驱动系统控制策略的研究具有重要的现实意义和理论价值。

本文旨在深入探讨纯电动汽车电机驱动系统的控制策略,分析不同控制策略的原理、特点以及适用场景。

通过对现有研究成果的梳理和评价,发现控制策略在提升纯电动汽车性能方面的潜力与不足。

在此基础上,结合实际应用需求,提出一种优化后的电机驱动系统控制策略,并通过仿真和实验验证其有效性和优越性。

本文的研究内容主要包括以下几个方面:对纯电动汽车电机驱动系统的基本组成和工作原理进行介绍,为后续控制策略的研究奠定基础;详细分析几种典型的电机驱动系统控制策略,如PID控制、模糊控制、神经网络控制等,并比较它们的优缺点;接着,针对纯电动汽车在实际运行中面临的问题,如启动加速性能、能量利用效率、行驶稳定性等,提出相应的优化措施和改进方案;通过仿真实验和实际道路测试,验证优化后控制策略的有效性和可行性。

本文的研究成果将为纯电动汽车电机驱动系统控制策略的优化提供理论依据和技术支持,对于推动纯电动汽车技术的发展和应用具有重要的促进作用。

本文的研究方法和思路也可为其他类型电动汽车的控制策略研究提供参考和借鉴。

二、纯电动汽车电机驱动系统概述纯电动汽车作为新能源汽车的一种,其核心在于电机驱动系统,该系统负责将存储在电池中的电能转化为机械能,从而驱动汽车行驶。

电机驱动系统主要由电机、控制器和传动装置三部分组成。

电机是纯电动汽车动力系统的核心部件,其性能直接影响到汽车的动力性、经济性和舒适性。

目前,纯电动汽车常用的电机主要有直流电机、交流异步电机、交流同步电机和开关磁阻电机等。

这些电机各有优缺点,例如直流电机控制简单,但效率低、维护成本高;交流异步电机结构简单,可靠性高,但控制复杂;交流同步电机效率高,但成本较高;开关磁阻电机调速性能好,但噪音和振动较大。

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

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。

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纯电动汽车电力拖动系统研究江苏微特利电机有限公司施洪亮河南海马轿车有限公司赵长春1概述1.1纯电动汽车电力拖动系统简介电动汽车电力拖动系统可以按照驱动电动机的不同进行分类。

目前应用在电动汽车驱动系统中的电动机既有传统的直流电动机和交流感应电动机,也有新型的永磁同步电动机和开关磁阻电动机。

不论哪一类电力拖动系统,都必须对电动机进行控制,使其满足电动汽车的特殊运行要求。

电动汽车与其他的电力拖动系统不同,它需要经常变换运行方式,尤其是在城市行驶状态下,要求电力拖动系统响应迅速、调速范围宽,同时性能稳定。

在采用适当的控制策略的条件下,交流感应电动机、永磁同步电动机都能满足这种要求。

1.2纯电动汽车电力拖动系统开发步骤首先根据市场需要确定整车性能指标,然后参照传统车辆牵引力分析的方法,结合电动机的机械特性,选定电动机和电池的参数,最后依据整车重量的变化核算电动汽车可能达到的动力性能。

电动汽车电力拖动系统结构框图如图1.所示。

它以驾驶员的操作(主要是以加速踏板位置的操作)为输入,经过驱动系统控制器的变换后,输出转矩给定值提供给逆变器。

逆变器控制电动机的输出转矩,从而使电动汽车以驾驶员的期望状态行驶。

2纯电动汽车电力拖动系统的基本布置2.1电力拖动系统布置方式与系统构成纯电动汽车的驱动系统基本构成可分为三个子系统,即电动机系统、动力电源系统和辅助控制系统。

电动机系统由逆变器、电动机、机械传动系等部件组成。

它能够将蓄电池输出的电能转化为车轮上的机械能,驱动电动汽车行驶,是电动汽车的关键组成部分。

动力电源系统由动力蓄电池组和电池管理系统构成,电池管理系统是实现电池能量监控、协调控制等功能的关键部件;辅助控制系统主要是为电动汽车非驱动附件提供控制功能;例如:实现车载充电器控制、动力转向控制、制动助力控制、空气调节控制、冷却装置控制等功能。

在现今的电动汽车电力拖动系统中,有将上述三个子系统的物理结构统一,功能独立的趋势。

2.2电力拖动系统与机械系统的组合方式电力拖动系统的电动机与机械传动系统有许多种组合方式,以下介绍比较典型并且容易实现的二种组合方式。

2.2.1机械传动系不变的组合方式机械传动系不变的组合方式的大体结构如图2.1所示。

这种组合方式与传统燃油汽车的驱动系统布置方式没有太大的区别。

它是用电动机及其控制系统替代了发动机及其控制系统,而机械传动系则基本不变。

电动机输出轴与变速器输入轴相联,动力通过通过变速器传递到主减速器,然后到差速器,最后通过半轴将动力传送给驱动轮。

这种组合方式只需用电动机及其控制系统对燃油汽车的发动机进行置换,就能得到一辆电动汽车,工作相对简单,方便将传统汽车改装成电动汽车。

2.2.2采用固定速比减速器的组合方式由于电动机的调速范围比较宽,而且它的输出特性与车辆要求的驱动系统特性比较接近。

因此可以充分利用电动机的这一特性,取消多档齿轮变速器,采用固定传动比的齿轮减速器和差速器来传递动力。

图2.2是这种组合方式的结构简图。

这种组合方式使得传动系统得到进一步简化,缩小了电力拖动系统占用的空间。

但是,整车的加速性和爬坡性会受到影响。

2.3纯电动汽车对电力拖动系统的特殊要求电动汽车对电力拖动系统的特殊要求:(1)能够频繁地起动、停车、加速、减速,对转矩控制的动态性能要求高;(2)转矩变化范围大,既要工作在恒转矩区,又要运行在恒功率区,同时还要求保持较高的运行效率;(3)能在恶劣工作环境下可靠地工作;(4)由于加速性和爬坡性的要求,电动汽车用电力拖动系统的过载倍数要大,一般在3~6倍。

正因为电动汽车对其电力拖动系统有这些特殊要求,所以在电动汽车电力拖动系统设计中,必须充分考虑这些特殊的要求。

2.3.1纯电动汽车电力拖动系统中电动机的选择在选择电动汽车电动机时,需要考虑的几个关键问题是成本、可靠性、效率、维护、耐用性、重量、尺寸以及噪声等。

选择感应电动机作为电动汽车驱动电动机,原因是感应电动机成本低,可靠性好,调速范围宽,控制器较成熟,制造技术较成熟,转矩波动小,噪声小,不需要转子位置传感器;选择无刷直流电动机作为电动汽车的驱动电动机,是因为无刷直流电动机结构紧凑,重量轻,效率高,控制性能好。

选择开关磁阻电动机作为电动汽车的驱动电动机,原因是开关磁阻电动机可靠性好,成本低,简单,高速潜力大。

永磁同步电动机在功率密度和效率上比交流感应电动机有优势,有逐渐取代交流感应电动机而处于电动汽车驱动电动机的首选位置上的趋势,但是在目前的应用中,必须充分考虑它的“恒磁”特点。

在这里,本人推荐选用交流感应电动机。

2.3.2纯电动汽车电力拖动系统中交流感应电动机的控制方法交流感应电动机的变频调速应用最为广泛;矢量控制技术和直接转矩控制技术是交流感应电动机变频调速实现转矩控制的研究热点,越来越多的可以实现转矩控制的逆变器在电动汽车的拖动系统中得到应用。

矢量控制的基本思路是把交流电动机模拟成与直流电动机相似的情况,从而像控制直流电动机一样来控制交流电动机。

矢量控制技术的基本原理是根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制,从而达到控制异步电动机转矩的目的。

采用矢量控制的交流感应电动机系统动态性能好,调速范围宽,是目前应用最为广泛的高性能交流调速系统。

但是交流感应电动机矢量控制需要通过坐标变换进行解耦,这使得采用矢量控制的交流调速系统比较复杂,另外,这种调速系统的性能对电动机本身参数的依赖性也很大。

3纯电动汽车电力拖动系统的设计3.1纯电动汽车性能指标传统燃油汽车的性能指标包括动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性、平顺性和通过性等。

电动汽车因为动力系统不同,因此对它的性能指标的要求与传统燃油汽车有一些差别。

纯电动汽车因为以蓄电池存储的电能为能量来源,所以衡量电动汽车性能的一项重要指标是最大续驶里程,同时,因为电动汽车没有发动机,不燃烧燃料,所以没有燃油经济性的要求。

电动汽车采用的是电力拖动系统,它的动力元件是电动机。

所以有耗电量的测试要求。

这样,纯电动汽车电力拖动系统的设计完全可以沿用传统汽车的动力性设计方法。

3.2重温经典汽车设计理论车辆驱动系统的动力输出特性与车辆的动力性直接相关。

驱动系统的动力输出应该满足车辆的动力性要求。

在设计电动汽车驱动系统时,为了使电动汽车达到要求的动力性能指标,首先必须对电动汽车行驶过程中力与功率的平衡进行分析,以得到电动汽车的需求特性场。

这里重温一下众所周知的经典汽车设计理论并据此推导纯电动车辆行驶平衡方程。

3.2.1车辆行驶过程中力的平衡方程根据力的平衡关系,车辆在行驶过程中,有如下的受力平衡方程:式中:Ft——驱动力;ΣF——行驶阻力之和。

3.2.2车辆行驶阻力首先分析车辆的行驶阻力。

车辆行驶过程中受到的阻力有滚动阻力、空气阻力、加速阻力和坡度阻力。

3.2.2.1滚动阻力滚动阻力是因车辆在行驶过程中轮胎的变形引起的。

它无法在真正的受力图上表示出来,通常将它等效为一个力,用Ff来表示。

为了便于进行车辆动力性分析,引进滚动阻力系数f,滚动阻力Ff (N)可以等效的表示为:式中:G——车辆所受重力(N);f——滚动阻力系数;与路面种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料、气压等有关。

3.2.2.2空气阻力车辆直线行驶时受到的空气作用在逆行驶方向上的分力称为空气阻力,记作Fw。

在车辆行驶范围内,空气阻力的数值通常都总结成与气流相对速度的动压成正比例的形式,即:式中:C D——空气阻力系数,一般讲应是雷诺数R0的函数,在车速较高、动压力较高、而相应气体的粘性摩擦较小时,C D将不随R0而变化;ρ——空气密度(kg/m3);A——迎风面积,即车辆行驶方向的投影面积;单位为m2;u r——相对速度,在无风时即车辆的行驶速度,单位为m/s 。

3.2.2.3坡度阻力将车辆沿坡道行驶时重力沿坡度方向的分力统称为车辆行驶的坡度阻力,记为Fi,规定上坡时Fi取正值,下坡时Fi取负值。

式中:G——作用于车辆上的重力,单位为N。

G=mg;m为车辆质量,g为重力加速度;α——坡道与水平线所成的锐角。

3.2.2.4加速阻力车辆在加速行驶时,由质量产生的惯性力为加速阻力,记为Fj。

车辆的质量分为平移质量和旋转质量两部分,在加速时,平移质量产生惯性力,旋转质量产生惯性力偶矩。

为了便于计算,一般把旋转质量产生的惯性力偶矩转化为平移质量的惯性力,并以系数δ作为计入旋转质量惯性力偶矩后的车辆质量换算系数,则,车辆加速阻力可写作:式中:δ——车辆旋转质量换算系数,(δ>1);m——车辆质量,单位为kg;du/dt——车辆行驶加速度,单位为m/s2。

在传统燃油车辆中,δ主要与飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量以及传动系的传动比有关。

它可按如下公式进行估算:式中:i g——变速器传动比;δ1 、δ2——分别等效于车轮和飞轮引入的换算因子。

在传统燃油车辆中,δ1=δ2=0.03。

3.2.3车辆的驱动力车辆行驶的驱动力是路面作用在车辆驱动轮上的,它不仅与车辆驱动系统提供的牵引力有关,而且与路面与轮胎之间的接触状态有关。

设车辆传动系传递到驱动轮的驱动力矩为Tt,它产生一个对地面的圆周力Fr,在它的作用下,地面对驱动轮产生一个反作用力Ft,这个反作用力就是车辆受到的驱动力。

在车轮没有产生滑转的情况下有:式中:Tt——半轴作用于驱动轮上的转矩((Nm);r——车轮半径。

令:变速器传动比为ig;驱动电动机输出转矩为Ttq;主减速器传动比为i0,传动系统的机械效率为ηT,则:3.2.4车辆行驶的“驱动——附着”平衡条件由(4.1)式可知,只有在满足条件时车辆才可能行驶。

这个条件称为车辆的驱动条件,它还不是车辆行驶的充分条件。

根据经典力学理论,系统的运动状态是由外力决定的。

作用在车辆上的驱动力实际是地面对驱动轮的反作用力。

地面对轮胎反作用力的极限值称为附着力Fφ,在硬路面上,它与驱动轮法向反作用力FZ成正比,常写成:式中:φ——附着系数,它由路面和轮胎决定。

车辆在行驶过程中,路面所提供的驱动力不可能大于Fφ,即当驱动力达到极限值Fφ时,如果继续加大车辆动力系统的输出力矩,驱动轮将在路面滑转,地面反向作用力并不会增加。

3.2.5车辆行驶过程中功率的平衡条件车辆行驶时,不仅驱动力和行驶阻力相互平衡,驱动功率和车辆行驶阻功率也总是平衡的。

也就是说,在车辆行驶的每一瞬间,驱动功率Pe总是等于机械传动损失的功率与全部运动阻力所消耗的功率之和。

车辆运动阻力所消耗的功率有滚动阻力功率、空气阻力功率、、坡度阻力功率以及加速阻力功率。

即:在纯电动汽车中,Pe为电动机输出功率(w)总结以上推导的公式,可得车辆行驶过程中的两个平衡方程如下:对纯电动汽车而言,式中:Pe——电动机输出功率(W);n——电动机输出转速;Ttq——电动机扭矩。

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