新能源汽车电力驱动及其关键技术

热度:Loading...   日期:15-07-01, 10:11 AM   来源:   

电力驱动系统是新能源汽车的心脏,该系统包括电动机驱动装置、机械传动装置和车轮。而电动机驱动装置是电力驱动系统的核心,针对新能源汽车设计的电动机驱动系统需要灵活有效地驱动车轮(或者提供辅助动力驱动车轮)。

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陆地方舟电动汽车专用变频调速交流驱动电机及总成技术

在新能源汽车的应用中,对电动机提出了如下要求:

①大的功率/体积比、功率/质量比;

②在较宽的转速范围内有较高的效率;③电磁辐射尽量小;④电力驱动系统成本低。

(1)驱动电机技术

目前新能源汽车使用的电动驱动系统主要有直流电机驱动系统和交流电机驱动系统两种。

以直流电动机为驱动电机构成的驱动系统称为直流电动机驱动系统,通常简称直流驱动系统。直流电动机的优点是机械特性好,调速方便而且性能好,具有控制较简单、效率较高、成本低和技术成熟等优点。但直流电动机具有电刷、换向器等易损件,需定期维护。

以交流感应电动机为驱动电机构成的驱动系统称为交流感应电动机驱动系统,通常简称交流驱动系统。交流电动机与直流电动机相比,具有效率高、免维护、可靠性高、易冷却和寿命长等优点。

在各类电机中,永磁电机具有最高的功率密度。以直流无刷电动机(BLDCM)和三相永磁同步电动机(PMSM)为驱动电动机构成的驱动系统称为永磁同步驱动系统。效率最高、体积最小、重量最轻,且无需维护的驱动系统,在新能源汽车中也已得到了一定的应用。

开关磁阻电动机驱动系统,其电动机结构比感应电动机更为简单可靠,且效率较高,特别是转子无绕组,适合于频繁正反转及冲击负载等工况条件。驱动功率电路采用的功率开关元件较少,电路较简单,功率元件与电动机绕组相串联,不易发生直通短路。能实现较宽的调速范围,低速大转矩和制动能量回馈等特性,因此该驱动系统特别适合新能源汽车。当然,该驱动系统的不足之处在于振动较大,噪声也较大。

(2)电机控制技术

电机控制技术的发展方向是围绕实现驱动控制系统宽调速范围、宽力矩变化,并以整个工况下的高效率工作为目标。

以直流电动机为驱动电机构成的驱动系统,其驱动器的功率电路,通常采用斩波器控制方式,控制交流感应电动机的逆变器较复杂,一方面控制用的大功率管数量要多于直流驱动系统;另一方面要实现交流电机的良好调速性能必须采用矢量控制方法,从而在其逆变器中除需用高性能的微处理器外,控制软件也较复杂。随着电子技术的发展,交流驱动系统中的逆变器技术已日渐成熟.

永磁无刷同步电机按其空间气隙磁场的分布形式不同,又可分为方波型永磁无刷直流电动机和正弦波型永磁无刷直流电动机。变频调速是永磁无刷同步电机的基本调速方式。目前最常用的是PWM斩波控制IGBT逆变器,而且为了更好地改善转矩控制,应增加电机调节控制,减小转矩波动。

新能源汽车开关磁阻电机驱动系统中的开关磁阻电机(SRM)的定子和转子均为凸极结构,只在定子凸极上安装各相励磁绕组,转子上没有任何绕组,因此其控制装置也比较简单。其主要缺点为转矩脉动大、噪声大。必须使用位置检测器、按照定子的凸极数来确定逆变器和电机的引出线等。它的实际应用较少,但随着技术的进步,已开始应用在新能源汽车上。

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