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第二章純電動(dòng)汽車 動(dòng)力系統(tǒng)匹配關(guān)鍵部件選型要求電機(jī)及其控制器 1 2 0 3基本組成 1 車載電源2 電池管理系統(tǒng)3 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4 控制系統(tǒng)5 車身及底盤6 安全保護(hù)系統(tǒng) 2 2 0 3基本組成 1 車載電源組成以動(dòng)力電池組作為車載電源 用周期性的充電來(lái)補(bǔ)充電能 重要性 動(dòng)力電池組是EV的關(guān)鍵裝備 儲(chǔ)存的電能 質(zhì)量和體積 對(duì)EV性能起決定性影響 也是發(fā)展EV的主要研究和開發(fā)對(duì)象 EV發(fā)展的癥結(jié)在于電池 電池技術(shù)對(duì)EV的制約仍然是EV發(fā)展的瓶頸 建立充電站系統(tǒng) 報(bào)廢電池回收和處理工廠 是推廣EV的關(guān)鍵問(wèn)題 3 2 0 3基本組成 1 車載電源發(fā)展 1 第一代EV電池 鉛酸電池 優(yōu)點(diǎn) 技術(shù)成熟 成本低 缺點(diǎn) 比能量和比功率低不能滿足EV續(xù)駛里程和動(dòng)力性能的需求 但進(jìn)一步發(fā)展了閥控鉛酸電池 鉛布電池等 使鉛酸電池的比能量有所提高 4 2 0 3基本組成 1 車載電源發(fā)展 2 第二代高能電池 鎳 鎘電池 鎳 氫電池 鈉 硫電池 鈉 氯化鎳電池 鋰離子電池 鋰聚合物電池 鋅 空氣電池和鋁 空氣電池等 優(yōu)點(diǎn) 比能量和比功率都比鉛酸電池高 大大提高了EV的動(dòng)力性能和續(xù)駛里程 缺點(diǎn) 有些高能電池需要復(fù)雜的電池管理系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng) 各種電池對(duì)充電技術(shù)有不同要求 而且電化學(xué)電池中的活性物質(zhì)在使用一定的期限后 會(huì)老化變質(zhì)以至完全喪失充電和放電功能而報(bào)廢 從而使EV的使用成本高 5 2 0 3基本組成 1 車載電源發(fā)展 3 第三代電池 飛輪電池 超級(jí)電容器飛輪電池是電能 機(jī)械能 電能轉(zhuǎn)換的電池 超級(jí)電容器是電能 電位能 電能轉(zhuǎn)換的電池 這兩種儲(chǔ)能器在理論上都具有很大的轉(zhuǎn)換能力 而且充電和放電方便迅速 但尚處于研制階段 6 2 0 3基本組成 1 車載電源高壓電源 動(dòng)力電池組提供約155 380V高壓直流電 動(dòng)力電池組是供電機(jī)工作的唯一動(dòng)力電源 空調(diào)系統(tǒng)的空壓機(jī) 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油泵和制動(dòng)系統(tǒng)的真空泵等 也需要?jiǎng)恿﹄姵亟M提供動(dòng)力電能 低壓電源動(dòng)力電池組通過(guò)DC DC轉(zhuǎn)換器 供應(yīng)12V或24V低壓電 并儲(chǔ)存到低壓電池組中 作為儀表 照明和信號(hào)裝置等工作的電源 7 2 0 3基本組成 2 電池管理系統(tǒng)管理 對(duì)動(dòng)力電池組充電與放電時(shí)的電流 電壓 放電深度 再生制動(dòng)反饋電流 電池溫度等進(jìn)行控制 個(gè)別電池性能變化后 會(huì)影響到整個(gè)動(dòng)力電池組性能 故需用電池管理系統(tǒng)來(lái)對(duì)整個(gè)動(dòng)力電池組及其每一單體電池進(jìn)行監(jiān)控 保持各個(gè)單體電池間的一致性 充電動(dòng)力電池組必須進(jìn)行周期性的充電 高效率充電裝置和快速充電裝置 是EV使用時(shí)所必須的輔助設(shè)備 可采用地面充電器 車載充電器 接觸式充電器或感應(yīng)充電器等進(jìn)行充電 8 2 0 3基本組成 3 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)是驅(qū)動(dòng)EV行駛的唯一動(dòng)力裝置 類型直流電動(dòng)機(jī) 交流電動(dòng)機(jī) 永磁電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)等 再生制動(dòng) 再生制動(dòng)是EV節(jié)能的重要措施之一 制動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng) 一般可回收10 15 的能量 有利于延長(zhǎng)EV行駛里程 在EV制動(dòng)系統(tǒng)中 還保留常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)和ABS制動(dòng)系統(tǒng) 以保證車輛在緊急制動(dòng)時(shí)有可靠的制動(dòng)性能 9 2 0 3基本組成 4 控制系統(tǒng)EV的控制系統(tǒng)主要是對(duì)動(dòng)力電池組的管理和對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制 將加速踏板 制動(dòng)踏板機(jī)械位移的行程量轉(zhuǎn)換為電信號(hào) 輸入中央控制器 通過(guò)動(dòng)力控制模塊控制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 計(jì)算動(dòng)力電池組剩余電量和剩余續(xù)駛里程 對(duì)整車低壓系統(tǒng)的電子 電器裝置進(jìn)行控制 采用各種各樣的傳感器 報(bào)警裝置和自診斷裝置等 對(duì)整個(gè)動(dòng)力電池組 功率轉(zhuǎn)換器 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控并及時(shí)反饋信息和報(bào)警 10 2 0 3基本組成 5 車身及底盤車身EV車身造型特別重視流線型 以降低空氣阻力系數(shù) 底盤 由于動(dòng)力電池組的質(zhì)量大 為減輕整車質(zhì)量 采用輕質(zhì)材料制造車身和底盤部分總成 動(dòng)力電池組占據(jù)的空間大 在底盤布置上還要有足夠的空間存放動(dòng)力電池組 并且要求線路連接 充電 檢查和裝卸方便 能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)力電池組的整體機(jī)械化裝卸 11 2 0 3基本組成 6 安全保護(hù)系統(tǒng)高壓安全動(dòng)力電池組具有高壓直流電 必須設(shè)置安全保護(hù)系統(tǒng) 確保駕駛員 乘員和維修人員在駕駛 乘坐和維修時(shí)的安全 故障處理必須配備電氣裝置的故障自檢系統(tǒng)和故障報(bào)警系統(tǒng) 在電氣系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)控制EV不能起動(dòng)等 及時(shí)防止事故的發(fā)生 12 2 0 3基本組成 小結(jié)操縱 在操縱裝置和操縱方法上繼承或沿用內(nèi)燃機(jī)汽車主要的操縱裝置和操縱方法 適應(yīng)駕駛員的操作習(xí)慣 使操作簡(jiǎn)單化和規(guī)范化 控制 在EV控制系統(tǒng)中 采用全自動(dòng)或半自動(dòng)的機(jī)電一體化控制系統(tǒng) 達(dá)到安全 可靠 節(jié)能 環(huán)保和靈活的目的 電池 提高電池的比能量和比功率 實(shí)現(xiàn)電池的高能化 電機(jī) 采用高效率的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和高效率的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 提高電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率 車身和底盤 采用流線型車身 降低迎風(fēng)面積和空氣阻力系數(shù) 采用輕金屬材料 高強(qiáng)度復(fù)合材料和新型EV專用車身和底盤結(jié)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)車身和底盤的輕量化 減輕整備質(zhì)量 采用低滾動(dòng)阻力輪胎 降低行駛阻力 再生制動(dòng) 回收再生制動(dòng)能量 延長(zhǎng)行駛里程 13 2 0 4關(guān)鍵技術(shù) 1 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇及功率匹配電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有良好的轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速特性 一般具有6000 15000r min的轉(zhuǎn)速 根據(jù)車輛行駛工況 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)可以在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn) 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)應(yīng)經(jīng)常保持在高效率范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn) 在低速 大轉(zhuǎn)矩 恒轉(zhuǎn)矩區(qū) 運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)效率在0 75 0 85之間 在恒功率運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)效率在0 8 0 9之間 14 2 0 4關(guān)鍵技術(shù) 2 動(dòng)力電池組的選擇與特性3 減速器傳動(dòng)比的確定由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高 不能直接驅(qū)動(dòng)車輛的車輪 通常在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中采用大速比的減速器或2檔變速器 作用 減速 增扭減速器或變速器中不設(shè)置倒檔齒輪 倒車是靠電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn) 15 2 0 4關(guān)鍵技術(shù) 4 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo) 延長(zhǎng)續(xù)駛里程續(xù)駛里程 續(xù)駛里程指電動(dòng)汽車從動(dòng)力蓄電池全充滿狀態(tài)開始到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)結(jié)束時(shí)所走過(guò)的里程 采用工況法按照一定的工況反復(fù)地循環(huán)行駛 是EV測(cè)定續(xù)駛里程的基本方法 我國(guó)頒布的GB T18386 2001 電動(dòng)汽車能量消耗率和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法 適用于EV最大總質(zhì)量 3500kg 最高車速 70km h的EV 16 2 0 4關(guān)鍵技術(shù) 4 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)延長(zhǎng)續(xù)駛里程的方法 選用高比能量的電池 減少EV在行駛中各種環(huán)節(jié)中的能量損耗 減少EV輔助系統(tǒng)的電能消耗 對(duì)空調(diào) 動(dòng)力轉(zhuǎn)向等進(jìn)行自動(dòng)控制 設(shè)計(jì)新EV時(shí) 在造型 結(jié)構(gòu) 材料和配件方面 應(yīng)使G f和CD等盡量降低 17 2 0 5發(fā)展趨勢(shì) 當(dāng)前EV主要向小型化 個(gè)性化 家庭化和休閑化方向開辟市場(chǎng) 可適當(dāng)?shù)亟档蛯?duì)動(dòng)力性能 最高車速和續(xù)駛里程方面的要求 世界各國(guó)都有各式各樣的微型和小型EV在使用 如日本豐田汽車公司E com微型電動(dòng)轎車和日產(chǎn)汽車公司的Hypermini微型電動(dòng)轎車 NissanHypermini 2000 18 2 1電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 2 1 1組成和結(jié)構(gòu)形式2 1 2傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2 1 3簡(jiǎn)化的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2 1 4電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2 1 5雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2 1 6內(nèi)轉(zhuǎn)子電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2 1 7外轉(zhuǎn)子電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 19 2 1 1組成和結(jié)構(gòu)形式 組成 結(jié)構(gòu)形式 傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 簡(jiǎn)化的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 內(nèi)轉(zhuǎn)子電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 外轉(zhuǎn)子電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 20 2 1 2傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 電動(dòng)機(jī)替代發(fā)動(dòng)機(jī) 仍然采用內(nèi)燃機(jī)汽車的傳動(dòng)系統(tǒng) 包括離合器 變速器 傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)橋等總成 有電動(dòng)機(jī)前置 驅(qū)動(dòng)橋前置 F F 電動(dòng)機(jī)前置 驅(qū)動(dòng)橋后置 F R 等各種驅(qū)動(dòng)模式 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 效率低 不能充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的性能 M 電動(dòng)機(jī)C 離合器GB 變速器D 差速器 21 2 1 1組成和結(jié)構(gòu)形式 組成 結(jié)構(gòu)形式 傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 簡(jiǎn)化的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 內(nèi)轉(zhuǎn)子電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 外轉(zhuǎn)子電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 22 2 1 2傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 電動(dòng)機(jī)替代發(fā)動(dòng)機(jī) 仍然采用內(nèi)燃機(jī)汽車的傳動(dòng)系統(tǒng) 包括離合器 變速器 傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)橋等總成 有電動(dòng)機(jī)前置 驅(qū)動(dòng)橋前置 F F 電動(dòng)機(jī)前置 驅(qū)動(dòng)橋后置 F R 等各種驅(qū)動(dòng)模式 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 效率低 不能充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的性能 M 電動(dòng)機(jī)C 離合器GB 變速器D 差速器 23 24 經(jīng)典汽車設(shè)計(jì)理論推導(dǎo)車輛行駛平衡方程 25 26 27 驅(qū)動(dòng)方程 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力輸出特性與車輛的動(dòng)力性能直接相關(guān) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力輸出應(yīng)該滿足車輛的動(dòng)力性要求 在設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí) 為了使電動(dòng)汽車達(dá)到要求的動(dòng)力性能指標(biāo) 首先必須建立電動(dòng)汽車的力學(xué)模型 對(duì)電動(dòng)汽車行駛過(guò)程中力與功率的平衡進(jìn)行分析 以得到電動(dòng)汽車的需求特性場(chǎng) 28 主要部件選型 設(shè)計(jì)純電動(dòng)汽車首先要進(jìn)行選型設(shè)計(jì) 除了車型選擇外 電機(jī)類型與其性能參數(shù) 電池類型與其性能參數(shù) 控制方式的選擇 電池?cái)?shù)量的選擇等都是首先要確定的 1電機(jī)功率的選擇 29 主要部件選型 電機(jī)功率的選擇將對(duì)電動(dòng)汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性有著重要的影響 對(duì)于純電動(dòng)汽車用電機(jī) 在選擇電機(jī)的功率時(shí)還要考慮以下幾個(gè)因素 a 最高車速 電機(jī)的功率必須能滿足電動(dòng)汽車最高車速的功率要求 以保證汽車在良好路面和空載情況下 能獲得較高的行駛速度 b 加速性能 電機(jī)的功率越大 則電動(dòng)汽車的后備功率就越多 從而其加速性能越好 但過(guò)多的后備功率又會(huì)增加純電動(dòng)汽車不必要的能量消耗 c 由于汽車的行駛工況較為復(fù)雜 需要電機(jī)具有一定的過(guò)載能力 即能承受較大的過(guò)載電流 能發(fā)出高于額定轉(zhuǎn)矩2倍以上的轉(zhuǎn)矩 3 5倍 30 主要部件選型 2電機(jī) 電池電壓的選擇在選擇了電機(jī)和電池的類型后 就要確定電機(jī)的額定電壓和電池的電壓 在電機(jī)功率一定的情況下 電壓越高 電流越低 線路功率損失就越小 電池以小電流放電時(shí) 可獲得較大的容量 但電壓過(guò)高 又影響電子元器件的性能和安全 31 主要部件選型 3電池容量選擇眾所周知 目前影響電動(dòng)汽車商品化和實(shí)用化進(jìn)程的關(guān)鍵因素是電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程和電池的使用性能 包括電池的充電時(shí)間 安全性 價(jià)格和使用壽命等 在選擇電池的容量時(shí) 既要滿足汽車的續(xù)駛里程的設(shè)計(jì)要求 又要考慮整車的空間結(jié)構(gòu)和底盤承載能力 因?yàn)檫x擇電池容量過(guò)大 電池組所貯存的電能越多 續(xù)駛里程相應(yīng)延長(zhǎng) 但電池組的重量增加 整車的整備質(zhì)量增加 導(dǎo)致行駛阻力也增加 反過(guò)來(lái)又影響純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程 32 主要部件選型 4傳動(dòng)系的傳動(dòng)比的選擇汽車在行駛過(guò)程中 通過(guò)一定的傳動(dòng)比來(lái)滿足不同行駛工況的需要 傳動(dòng)比起到減速增矩的作用 盡管電機(jī)一般都具有較寬的調(diào)速范圍 但在純電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)過(guò)程中要選擇合理的傳動(dòng)比 一方面滿足不同工況要求 另一方面使得電機(jī)在不同工況運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 盡量處于高效率范圍內(nèi) 以獲得較高的轉(zhuǎn)化效率 減小功率損失 33 電機(jī)及其控制器 電動(dòng)機(jī)的基本要求電機(jī)的驅(qū)動(dòng)曲線圖分析常用電機(jī)常用控制結(jié)構(gòu)和控制方法 34 電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)的基本要求 采用大功率的電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車與采用小功率的電動(dòng)機(jī)相比 具有電阻小 效率高 比能耗低 動(dòng)力性能好等優(yōu)點(diǎn) 在確定電動(dòng)汽車所采用的電動(dòng)機(jī)時(shí) 其性能必須充分滿足電動(dòng)汽車不同行駛工況的要求 因此其性能要求有 1 要有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩來(lái)保證電動(dòng)汽車的良好的起動(dòng)和加速性能 爬坡 頻繁啟 停的要求 通常電機(jī)的過(guò)載系數(shù)應(yīng)達(dá)3 4 2 要有較寬的恒功率范圍 保證電動(dòng)汽車具有高速行駛的能力 電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)應(yīng)達(dá)到2 3倍 35 電動(dòng)汽車用的電動(dòng)機(jī)的基本要求 3 要有較大范圍的調(diào)速功能 在低速時(shí)具有較大的轉(zhuǎn)矩 在高速時(shí)具有高功率 能夠根據(jù)駕駛員對(duì)加速踏板的控制 隨即地調(diào)整電動(dòng)汽車的行駛速度和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力 4 具有良好的效率特性 在較寬的轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi) 獲得最優(yōu)的效率 提高一次充電后的持續(xù)行駛里程 一般要求在典型的駕駛循環(huán)區(qū) 獲得85 93 的效率 5 再生制動(dòng)時(shí)的能量回收率高 6電動(dòng)機(jī)的外形尺寸要求盡可能小 質(zhì)量盡可能輕 7電動(dòng)機(jī)的可靠性好 耐溫和耐潮性能強(qiáng) 能夠在較惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期工作 運(yùn)行時(shí)噪音低 維修方便 8價(jià)格低 36 37 38 39 電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力平衡圖 40 41 1994年美國(guó)通用汽車公司向重慶電機(jī)廠定購(gòu)電動(dòng)汽車用50kW交流感應(yīng)電機(jī)時(shí) 提出的電機(jī)必須滿足的轉(zhuǎn)矩特性圖 42 電機(jī)及其控制技術(shù) 純電動(dòng)汽車是利用電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的 電機(jī)的種類多 用途廣 功率覆蓋面非常大 車輛行駛的路面工況較復(fù)雜 所以作為電動(dòng)汽車用的電動(dòng)機(jī)的功率必須要適應(yīng)這種復(fù)雜工況的要求 對(duì)于不同的電機(jī) 采用的控制理論不同 其控制方法也各異 43 控制結(jié)構(gòu)圖 44 直流電機(jī)一標(biāo)準(zhǔn)斬波驅(qū)動(dòng)系 直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 技術(shù)成熟 具有交流電動(dòng)機(jī)所不可比擬的優(yōu)良電磁轉(zhuǎn)矩控制特性 直到20世紀(jì)80年代中期 仍是國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車用電機(jī)的主要研發(fā)對(duì)象 但是 直流電動(dòng)機(jī)價(jià)格高 體積和質(zhì)量 因此在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用受到了限制 45 2 2 3直流電機(jī) 分類 永磁直流電機(jī) 勵(lì)磁繞組直流電機(jī) 它勵(lì) 并勵(lì) 串勵(lì) 多用于電動(dòng)車 復(fù)勵(lì) 46 2 2 3直流電機(jī) 優(yōu)點(diǎn)具有優(yōu)良的電磁轉(zhuǎn)矩控制特性 控制裝置簡(jiǎn)單 價(jià)廉 缺點(diǎn)效率較低 質(zhì)量大 體積大 可靠性低 有換向器和電刷 控制系統(tǒng)斬波器是在直流電源與直流電機(jī)之間的一個(gè)周期性的通斷開關(guān)裝置 一象限直流斬波控制 直流斬波器控制下的輸出電壓 PWM 47 2 2 4感應(yīng)電機(jī) 分類 繞線式感應(yīng)電機(jī) 鼠籠式感應(yīng)電機(jī) 多用于電動(dòng)車優(yōu)點(diǎn)效率高 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 堅(jiān)實(shí)可靠 免維護(hù) 體積小 重量輕 易于冷卻 可直接向定子和轉(zhuǎn)子噴油 壽命長(zhǎng) 能有效的實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)等 控制方法脈沖寬度調(diào)節(jié) PWM 變頻變壓調(diào)節(jié) VFVV 矢量控制調(diào)節(jié) VC 直接轉(zhuǎn)矩控制 DSC 48 2 2 5永磁電機(jī) 優(yōu)點(diǎn)高質(zhì)量比功率 高效率等 缺點(diǎn)控制系統(tǒng)復(fù)雜 成本高 功率范圍較小等 49 永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系 永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)可以分為由方波驅(qū)動(dòng)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) BLDCM 和由正弦波驅(qū)動(dòng)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) PMSM 其中以永磁同步電機(jī)應(yīng)用最為廣泛目前 由日本研制的電動(dòng)汽車主要采用這種電機(jī) 如豐田的Prius混聯(lián)汽車 它們都具有較高的功率密度 其控制方式與感應(yīng)電機(jī)基本相同 因此在電動(dòng)汽車上得到了廣泛的應(yīng)用 是當(dāng)前電動(dòng)汽車專用電動(dòng)機(jī)的研發(fā)熱點(diǎn) BLDCM系統(tǒng)不需要絕對(duì)位置傳感器 一般采用霍爾元件或增量式碼盤 PMSM系統(tǒng)需要絕對(duì)式碼盤或旋轉(zhuǎn)變壓器等轉(zhuǎn)子位置傳感器 這類電機(jī)具有較高的能量密度和效率 其體積小 慣性小 響應(yīng)快 非常適用于電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 有極好的應(yīng)用前景 50 2 2 6開關(guān)磁阻電機(jī) 優(yōu)點(diǎn) 高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 低起動(dòng)電流 高效率 低損耗 電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 適應(yīng)于高速運(yùn)轉(zhuǎn) 成本低 電機(jī)功率電路簡(jiǎn)單 可靠性好 良好的適應(yīng)性缺點(diǎn)控制系統(tǒng)復(fù)雜 輸出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)較大 振動(dòng)大 噪聲大等 51 汽車專用電機(jī)驅(qū)動(dòng) 目前汽車專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系主要有三大驅(qū)動(dòng)系直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系 永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系 交流感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系 52 53 54 55 2 2 7各種電機(jī)的比較 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的基本性能比較 56 無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)框圖 根據(jù)控制信號(hào)的不同 永磁同步電機(jī)可以分為兩種 一種是基于方波驅(qū)動(dòng)的永磁同步電機(jī) 又稱為無(wú)刷直流電機(jī) 簡(jiǎn)稱為BLDCM 一種是基于正弦波驅(qū)動(dòng)的永磁同步電機(jī) 簡(jiǎn)稱為PMSM 57 58 59 60 61 作業(yè) 1 比較各種驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能優(yōu)缺點(diǎn) 62