电动汽车电机驱动技术研究PPT课件.pptx
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1、电动汽车电机驱动技术电动汽车电机驱动技术这 里 可 以 用 一 段 简 洁 的 文 字 描 述 出 中 心 思 想。汇报人:XXX LOGO电动汽车电机驱动系统概述电动汽车驱动电机永磁同步电机1 12 23 3目录Contents电动汽车电机驱动系统概述电动汽车电机驱动系统概述1 1这里可以用一段简洁的文字描述出本章中心思想,或者作为章节导语。还可以列出本章的小节标题。Part 电动汽车电机驱动系统概述新能源汽车与传统汽车相比,有那些不同?新能源汽车一般情况下,是将驱动电机取代发动机,使用电机控制器将电能转换为机械能来驱动汽车行驶。发动机发动机底盘底盘车身车身电器电器电机电机底盘底盘车身车身电
2、器电器控制器控制器(ECUECU)传统汽车传统汽车新能源汽车新能源汽车新能源汽车电机驱动系统主要由哪些部分组成?机械系统:机械传动、车轮等机械系统:机械传动、车轮等电气系统:电机、功率转换器、电子控制器电气系统:电机、功率转换器、电子控制器电动汽车驱动原理分类电动汽车:主要以动力电池为能源源、全部或部分由电机驱动的汽车。电动汽车:主要以动力电池为能源源、全部或部分由电机驱动的汽车。电动汽车电动汽车纯电动汽车(EV燃料电池电动汽车(FCEV)混合动力电动汽车(HEV):插电式(插电式(PHEVPHEV)非插电式非插电式基本结构基本结构蓄电池蓄电池逆变器逆变器驱动电机驱动电机驱动轴驱动轴串联式混合
3、动力电动汽车蓄电池蓄电池逆变器逆变器驱动电机驱动电机驱动轴驱动轴蓄电池蓄电池发动机发动机特点:单一的动力装置,两个以上能量源串联式驱动系统示意图串联式驱动系统示意图串联式混合动力电动汽车 蓄电池蓄电池 逆变器逆变器 驱动电机驱动电机 驱动轴驱动轴 发动机发动机 耦合器耦合器并联式驱动系统示意图电动汽车电机驱动系统概述并联式驱动系统组合驱动方式插电式混合动力电动汽车 概念:可以利用电力网(包括家用电源插座)进行补充充电的混合动力电动汽车。特点:(1)低噪音、低排放 (2)介于常规混合动力和纯电动之间 (3)利用晚间“谷电”,降低使用成本 (4)动力电池需要具有深充和深放的能力燃料电池电动汽车组成
4、:燃料电池发电机、燃料储存装置、驱动电机、动力电池等。燃料电池电动汽车的基本结构燃料电池电动汽车的基本结构电动汽车对驱动电机的性能要求1、体积小、重量轻:铝制外壳2、在整个运行范围内的高效率3、低转速大转矩特性及宽范围内的恒定功率特性4、高可靠性5、低价格6、高电压:DCDC7、高转速电动汽车驱动电机电动汽车驱动电机2 2这里可以用一段简洁的文字描述出本章中心思想,或者作为章节导语。还可以列出本章的小节标题。Part 电动汽车驱动电机 电动汽车驱动电机及其控制系统是电动汽车的心脏,是把电能转化为机械能来驱动车辆的部件。它的任务是在驾驶人的控制下,高效率地将动力电池的能量转化为车轮的动能,或者将
5、车轮上的动能反馈到动力电池中。电能和机械能的相互转化在电机转子和定子间的气隙形成。目前电动汽车常用的电机及其驱动控制系统有4种:1)直流电机驱动系统,电机控制一般采用脉宽调制(PWM)控制方式。要点:电源-直流,控制方式-PWM脉宽调制励磁方式:1.永久磁铁 2.励磁绕组什么是直流电机?定义:将直流电能和机械能相互转化的旋转电机,它可用作电动机或发电机直流电机的用途1.作电源用直流发电机 2.作动力用直流电动机 3.信号的传递 作为测量元件直流测速发电机 作为执行元件直流伺服电动机直流电机的优缺点直流发电机的电势波形较好,电磁干扰较小。直流电动机的调速范围宽广,调速特性平滑。直流电动机过载能力
6、较强,起动和制动转矩较大。由于存在换向器,其制造、维护复杂,价格较高。优点缺点他励:他励:励磁绕组与电枢绕组励磁绕组与电枢绕组无关无关他励式发电机他励式发电机nrfI=IaI=IaIaIa电枢电流电枢电流If If励磁电流励磁电流If IfIaIaRfRfRLRLI IU UE Ea a并励式电动机并励式电动机串励式电动机串励式电动机并励:励磁绕组与电枢绕组并联 串励:励磁绕组与电枢绕组串联 基本转速ne以下为恒转矩区,基本转速ne以上为恒功率区。在恒转矩区,励磁电流保持不变,通过改变电枢电压来控制转矩。在高速恒功率区,电枢电压不变,通过改变励磁电流或弱磁来控制转矩。它的这种特性很适合汽车对动
7、力源低速高转矩、高速低转矩的要求,而且直流电机结构简单,易于平滑调速,控制技技术成熟。电流电枢绕组基本知识作用:电枢绕组功率绕组。当电枢绕组在磁场中旋转时将感应电势,当电枢绕组中流通电流时,电流和气隙磁场相互作用将产生电磁转矩。通过电枢绕组直流电机进行电功率和机械功率的转换。特点:直流绕组是闭合绕组。每个元件的两端点分别连接在两换向片上,每个换向片连接两个元件,各元件依一定规律依次连接,形成闭合回路。2)交流感应电机驱动系统,电机控制一般采用矢量控制或直接转矩控制的变频调速控制方式。3)交流永磁电机驱动系统,包括永磁同步电机控制系统和水磁光明方波电机控制系统,其中永磁同步电机控制一般采用矢量控
8、制方法,永磁无刷方波电机控制方法与直流电机控制相似。4)开关磁阻电机驱动系统,电机控制一般采用模糊滑模控制方法。电动汽车的电机驱动系统与传统工业电机驱动系统差别较大,特点如下:1)以电机转矩或转速为控制目标,加速踏板、制动踏板和转向盘的给定位置是电机转矩或转速的目标值,要求转矩响应快,波动小,稳定性好。2)要求电机具有较宽的调速范围,最高转速是基速的2倍以上,电机要能四象限工作。3)为保证汽车动力性好,要求电机低速大转矩输出,并能具有较大的过载距力,较长的过载时间,过载系数达2倍以上,过载时间达3min以上,为保证最高车速,要求电机基速以上处于一定恒功率输出4),电机驱动系统要求有高的功率密度
9、和宽转速范围高效工作区,系统效生大于80%的转速区大于75%。5)电机驱动系统可靠性好,电磁兼容性好,易于维护。矢量控制 由于异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。上世纪60年代末由达姆斯塔特工业大学(TU Darmstadt)的K.Hasse提出矢量控制。在70年代初由西门子工程师F.Blaschke在布伦瑞克工业大学(TU Braunschweig)发表的博士论文中提出三相电机磁场定向控制方法,通过异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量,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
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