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1、第二章 純電動(dòng)汽車(chē),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,2.0.3 基本組成,1.車(chē)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(chē)身及底盤(pán) 6. 安全保護(hù)系統(tǒng),2.0.3 基本組成,1. 車(chē)載電源 組成 以動(dòng)力電池組作為車(chē)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(kāi)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(chǎng)，是推廣EV的關(guān)鍵問(wèn)題。,2.0.3 基本組成,1. 車(chē)載電源 發(fā)展 (1)第一
2、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(mǎn)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。,2.0.3 基本組成,1. 車(chē)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
3、的使用成本高。,2.0.3 基本組成,1. 車(chē)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。,2.0.3 基本組成,1. 車(chē)載電源 高壓電源 動(dòng)力電池組提供約155380V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
4、信號(hào)裝置等工作的電源。,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?？刹捎玫孛娉潆娖?、車(chē)載充電器、接觸式充電器或感應(yīng)充電器等進(jìn)行充電。,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(lèi)型 直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、永磁電動(dòng)機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻
5、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(chē)輛在緊急制動(dòng)時(shí)有可靠的制動(dòng)性能.,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(chē)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)
6、系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控并及時(shí)反饋信息和報(bào)警。,2.0.3 基本組成,5. 車(chē)身及底盤(pán) 車(chē)身 EV車(chē)身造型特別重視流線(xiàn)型,以降低空氣阻力系數(shù)。 底盤(pán) 由于動(dòng)力電池組的質(zhì)量大，為減輕整車(chē)質(zhì)量，采用輕質(zhì)材料制造車(chē)身和底盤(pán)部分總成。 動(dòng)力電池組占據(jù)的空間大，在底盤(pán)布置上還要有足夠的空間存放動(dòng)力電池組，并且要求線(xiàn)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。,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)
7、自動(dòng)控制EV不能起動(dòng)等，及時(shí)防止事故的發(fā)生。,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(chē)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(chē)身和底盤(pán)：采用流線(xiàn)型車(chē)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(zhuān)用車(chē)身和底盤(pán)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)車(chē)身和底盤(pán)的輕量化，減輕整備質(zhì)量。采用低滾動(dòng)阻
8、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。,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600015000r/min的轉(zhuǎn)速。 根據(jù)車(chē)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0.750.85之間，在恒功率運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)效率在0.80.9之間。,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(chē)輛的車(chē)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
9、速器或變速器中不設(shè)置倒檔齒輪，倒車(chē)是靠電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。,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(chē)從動(dòng)力蓄電池全充滿(mǎn)狀態(tài)開(kāi)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/T 183862001電動(dòng)汽車(chē)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(chē)速 70km/h的EV。,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
10、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。,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(kāi)辟市場(chǎng)，可適當(dāng)?shù)亟档蛯?duì)動(dòng)力性能、最高車(chē)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(chē)公司E-com微型電動(dòng)轎車(chē)和日產(chǎn)汽車(chē)公司的Hypermini微型電動(dòng)轎車(chē)。,Nissan Hypermini(2000),2.1 電動(dòng)汽車(chē)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)
11、 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),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),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(chē)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,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
12、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),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(chē)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,經(jīng)典汽車(chē)設(shè)計(jì)理論推導(dǎo)車(chē)輛行駛平衡方程,驅(qū)動(dòng)方程,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力輸出特性與車(chē)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(mǎn)足車(chē)輛的動(dòng)力性要求。在設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，為了使電動(dòng)汽車(chē)達(dá)到要求的動(dòng)力性能
13、指標(biāo)，首先必須建立電動(dòng)汽車(chē)的力學(xué)模型，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)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(chē)的需求特性場(chǎng)。,主要部件選型,設(shè)計(jì)純電動(dòng)汽車(chē)首先要進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，除了車(chē)型選擇外，電機(jī)類(lèi)型與其性能 參數(shù)、電池類(lèi)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,主要部件選型,電機(jī)功率的選擇將對(duì)電動(dòng)汽車(chē)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(chē)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(chē)速。電機(jī)的功率必須能滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)最高車(chē)速的功率要求，以保證汽車(chē)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(chē)的后備功率就
14、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(chē)不必要的能量消耗。 c、由于汽車(chē)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,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(lèi)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(xiàn)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。,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(chē)商品化和實(shí)用化進(jìn)程的關(guān)鍵因素是電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程和電池的使用性能(包括電池的充電時(shí)間、
15、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(mǎn)足汽車(chē)的續(xù)駛里程的設(shè)計(jì)要求，又要考慮整車(chē)的空間結(jié)構(gòu)和底盤(pán)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(chē)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(chē)的續(xù)駛里程。,主要部件選型,4傳動(dòng)系的傳動(dòng)比的選擇 汽車(chē)在行駛過(guò)程中，通過(guò)一定的傳動(dòng)比來(lái)滿(mǎn)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(chē)的設(shè)計(jì)過(guò)程中要選擇合理的傳動(dòng)比，一方面滿(mǎn)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。
16、,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(xiàn)圖分析 常用電機(jī) 常用控制結(jié)構(gòu)和控制方法,電動(dòng)汽車(chē)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(chē)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(chē)所采用的電動(dòng)機(jī)時(shí)，其性能必須充分滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)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(chē)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)34。 2、要有較寬的恒功率范圍，保證電動(dòng)汽車(chē)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;,電動(dòng)汽車(chē)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
17、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(chē)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,電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力平衡圖,1994年美國(guó)通用汽車(chē)公司向重慶電機(jī)廠(chǎng)定購(gòu)電動(dòng)汽車(chē)用50kW交流感應(yīng)電機(jī)時(shí)，提出的電機(jī)必須滿(mǎn)足的轉(zhuǎn)矩特性圖,電機(jī)及
18、其控制技術(shù),純電動(dòng)汽車(chē)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(lèi)多、用途廣、功率覆蓋面非常大。 車(chē)輛行駛的路面工況較復(fù)雜，所以作為電動(dòng)汽車(chē)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。,控制結(jié)構(gòu)圖,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(chē)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(chē)上的應(yīng)用受到了限制。,2.2.3 直流電機(jī),分類(lèi) 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(chē)
19、),復(fù)勵(lì),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(kāi)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,2.2.4 感應(yīng)電機(jī),分類(lèi) 繞線(xiàn)式感應(yīng)電機(jī) 鼠籠式感應(yīng)電機(jī)：多用于電動(dòng)車(chē) 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),2.
20、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。,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(chē)主要采用這種電機(jī)。如豐田的Prius混聯(lián)汽車(chē)。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(chē)上得到了廣泛的應(yīng)用，是當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)專(zhuān)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(pán)。PMSM系統(tǒng)需要絕對(duì)式碼盤(pán)或旋轉(zhuǎn)變壓器等轉(zhuǎn)子位置傳感器，這類(lèi)電機(jī)具有較高
21、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(chē)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，有極好的應(yīng)用前景。,2.2.6 開(kāi)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。,汽車(chē)專(zhuān)用電機(jī)驅(qū)動(dòng),目前汽車(chē)專(zhuān)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。,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,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(chēng)為無(wú)刷直流電機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)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(chēng)為PMSM,作業(yè),1：比較各種驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能優(yōu)缺點(diǎn)。,
純電動(dòng)汽車(chē)-電機(jī)及控制器.ppt
