新能源汽车开关磁阻驱动电机系统和三相异步驱动电机系统有什么特点?
一、开关磁阻驱动电机系统
新能源汽车开关磁阻驱动电机系统主要包括四项成果:专用开关磁阻电机、控制器、功率转换器和转子位置传感器。所述控制器具有控制电路结构和功率转换器结构,所述转子位置传感器安装在电机的一侧。新能源汽车开关磁阻驱动电机系统的对应结构比较接近,适合新能源汽车的高速驱动。同时,开关磁阻驱动电机系统的相关驱动电路比较简单,性能好,对应成本低,对应控制轻便。因此,新能源汽车相关的开关磁阻驱动电机系统更适合新能源汽车在不同路况下的行驶,具有一定的潜力。
但新能源汽车开关磁阻电机驱动系统对应的比转矩脉动较大,噪声较大。相应的开关磁阻电机驱动系统的功率密度值相对较低,与开关磁阻电机驱动系统相关的许用效率不高,且由于采用了转子位置传感器,结构复杂。
二、三相异步驱动电机系统
新能源汽车相应的三相异步驱动电机系统包括三相异步电机及其相应的控制器。三相异步电动机对应的控制器采用功率元件将直流转换成三相交流,并将三相交流传输给三相异步电动机,形成三相磁力,形成一定的磁场。磁场和转子导体能有效工作,形成感应电流。当转子的导体受到电磁力的扰动时,就会产生一定的电磁转矩,使转子转动。当电机轴具有一定的机械负载时,可以提供机械能,获得驱动效果。新能源汽车相关的三相异步电机驱动系统结构简单,成本相对较低,结构相对坚固,没有位置传感器,运行可靠,噪音低,转矩脉动,速度快,限位大。因此,早期广泛应用于新能源汽车的三相异步电机驱动系统现在使用较少。
近年来,伴随着行业的发展,新能源 汽车 逐渐被广泛使用,各大厂商也推出了自家的明星产品。电机作为电动 汽车 最重要的部件之一,各大厂商纷纷选择各类电机运用在自家的产品上。而不同的电机到底有什么差别?又各自被运用到哪些车型上去了?
什么是电机? 所谓电机,就是将电能与机械能相互转换的一种电力元器件。 当电能被转换成机械能时,电机表现出电动机的工作特性;当机械能被转换成电能时,电机表现出发电机的工作特性。大部分电动 汽车 在刹车制动的状态下,机械能将被转化成电能,通过发电机来给电池回馈充电。 电动机的发展状态及分类 电动 汽车 经常采用的驱动电机有 直流电机、异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机四类 。 直流电动机 最早应用于电动 汽车 的是直流电机,这种电机的特点是控制性能好、成本低。随着电子技术、机械制造技术和自动控制技术的发展,异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机表现出比直流电机更加优越的性能,这些类型的电机正在逐步取代直流电机。
优点:成本低、易控制、调速性能良好 缺点:结构复杂、转速低、体积大、维护频繁 特性: 在电动 汽车 发展早期,直流电机被作为驱动电机广泛应用,但是由于其结构复杂,导致它的瞬时过载能力和电机转速的提高受到限制,长时间工作会产生损耗,增加维护成本。
此外,电动机运转时电刷冒出的火花使转子发热,会造成高频电磁干扰,影响整车其他电器性能。因此,目前电动 汽车 行业已经基本将直流电动机淘汰。 应用代表车型:早期部分车型 小结:基本上处于淘汰阶段,应用车型都是早期上市车型。 永磁同步电机
永磁式电动机根据定子绕组的电流波形的不同可分为两种类型,一种是无刷直流电机,它具有矩形脉冲波电流;另一种是永磁同步电机,它具有正弦波电流。
这两种电机在结构和工作原理上大体相同,转子都是永磁体,减少了励磁所带来的损耗,定子上安装有绕组通过交流电来产生转矩,所以冷却相对容易。由于这类电机不需要安装电刷和机械换向结构,工作时不会产生换向火花,运行安全可靠,维修方便,能量利用率较高。
永磁式电动机的控制系统相比于交流异步电机的控制系统来说更加简单。但是由于受到永磁材料本身的限制,在高温、震动和过流的条件下,转子的永磁体会产生退磁现象,所以在相对复杂的工作条件下,永磁式电机容易发生损坏,故这一块还有待继续发展改善。
而且永磁材料价格较高,因此整个电机及其控制系统成本较高,目前只有稀土资源丰富的中国比较倾向于使用永磁电机的电动 汽车 驱动方案。像日本、欧洲,要么是使用轻稀土的永磁材料做永磁电机,要么是直接改用无需稀土材料但对控制器设计要求更高的开关磁阻电机。
优点:效率高、结构简单、体积小、重量轻 缺点:成本较高、高温下磁性衰退
特性: 所谓永磁,是指在制造电机转子时加入永磁体,使电机的性能得到进一步提升。而所谓同步,则指的是转子的转速与定子绕组的电流频率始终保持一致。因此,通过控制电机的定子绕组输入电流频率,电动 汽车 的车速将最终被控制。 与其他类型的电机相比较,永磁同步电机最大优点就是具有较高的功率密度与转矩密度,说白了,就是相比于其他种类的电机,在相同质量与体积下,永磁同步电机能够为新能源 汽车 提供最大的动力输出与加速度。这也是在对空间与自重要求极高的新能源 汽车 行业,永磁同步电机成为首选的主要原因。 但是,它也有自身的缺点,转子上的永磁材料在高温、震动和过流的条件下,会产生磁性衰退的现象,使得电机容易发生损坏。
应用车型:比亚迪秦、比亚迪宋DM、宋EV300、北汽EV系列、腾势400、众泰E200、荣威ERX5等。 小结: 被广泛使用,成为主流电机,目前被各大新能源 汽车 品牌车型选用。 交流异步电机 交流异步电机是目前工业中应用十分广泛的一类电机,其特点是定、转子由硅钢片叠压而成,两端用铝盖封装,定、转子之间没有相互接触的机械部件,结构简单,运行可靠耐用,维修方便。
交流异步电机与同功率的直流电动机相比效率更高,质量约轻了二分之一左右。如果采用矢量控制的控制方式,可以获得与直流电机相媲美的可控性和更宽的调速范围。由于有着效率高、比功率较大、适合于高速运转等优势,交流异步机是目前大功率电动 汽车 上应用最广的电机。 但在高速运转的情况下电机的转子发热严重,工作时要保证电机冷却,同时异步电机的驱动、控制系统很复杂,电机本体的成本也偏高,另外运行时还需要变频器提供额外的无功功率来建立磁场,故相与永磁电机和开关磁阻电机相比,异步电机的效率和功率密度偏低,不是能效最优化的选择。 异步电动机应用的较多的地区是美国,这也被人为是和路况有关。在美国,高速公路已经具有一定的规模,除了大城市外, 汽车 一般以一定的高速持续行驶,所以能够让高速运转而且在高速时有较高效率的异步电动机得到广泛应用。 优点:结构简单、可靠性好、成本易控 缺点:效率低、调速性差
特性: 相比于永磁同步电机,异步电机的优点是成本低、工艺简单、运行可靠耐用、维修方便,而且能忍受大幅度的工作温度变化。 反之,温度大幅变化会损坏永磁同步电动机。尽管在重量和体积方面,异步电动机并不占优,但其转速范围广泛以及高达20000rpm左右的峰值转速,即使不匹配二级差速器也能够满足该级别车型高速巡航的转速需求,至于重量对续航里程的影响,高能量密度的电池能够“掩盖”电机重量的优势。
应用车型:特斯拉Model S、Modle X、江铃E200、江铃E100、江铃E160、众泰云100S、芝麻E30等。 小结:只是少量车型选用,但也不乏主流车型,从目前来看,该类电机不会成为趋势。 开关磁阻电机 开关磁阻电机作为一种新型电机,相比其他类型的驱动电机而言,它的结构最为简单,定、转子均为普通硅钢片叠压而成的双凸极结构,转子上没有绕组,定子装有简单的集中绕组,具有结构简单坚固、可靠性高、质量轻、成本低、效率高、温升低、易于维修等优点。
它具有直流调速系统可控性好的优良特性,同时适用于恶劣环境,适合作为电动 汽车 的驱动电机使用。业内人士预测,开关磁阻电机将成为电动 汽车 领域的一匹黑马。 特性: 但开关磁阻电机有转矩波动大、需要位置检测器、系统非线性特性,磁场为跳跃性旋转,控制系统复杂;对直流电源会产生很大的脉冲电流等缺点。另外开关磁阻电动机为双凸极结构,不可避免地存在转矩波动,噪声是开关磁阻电动机最主要的缺点。 但近年来的研究表明,采用合理的设计、制造和控制技术,开关磁阻电动机的噪声完全可以得到良好的抑制。像目前日本对开关磁阻电机的研究比较深入,日本电产的开关磁阻电机也广泛应用于电动 汽车 、家电等各类行业中。目前中国国内也渐渐有厂家关注这块电动 汽车 驱动电机的未来发展方向 优点:结构简单、体积小轻便、效率高、成本低 缺点:噪声振动大、输出扭矩脉动
应用代表车型:无 小结: 暂未被广泛应用,但未来有可能因为其优良特性,而成为主流电机。 作为电动 汽车 重要组成部件,不同电机的选用,会决定该电动车生产成本与使用情况。对于时下来讲,被广泛应用的尚属永磁同步电机,最主要的两点是可靠性好和成本易控。 -------------------华丽丽的分割线--------------------- 【番外知识储备篇】 外转子电机: 指外壳旋转、轴固定的电机。
特点: 1.外转子电机具有节省空间,设计紧凑且美观的特点。适合安装在叶轮里,具有最佳的冷却效果。无需V型带、附加的张紧带或其他设备。 2.电机使用一对密封的深沟球轴承,寿命长。高精度的球轴承可使振动降到最低,运行噪音低。 3.特殊的鼠笼转子结构及一次压铸成型工艺,确保电机启动平滑,转速高。 4.选用高品质电磁材料及特殊的电磁结构设计,确保电机高效运行,并且更加节能。 5.在电机绕组端装有高灵敏度热保护器,确保电机安全可靠的运行。 内转子电机: 内转子一般极数少,转速高,转矩小;外转子一般极数多,转速低,转矩大。 在转子重量相同情况下,内部转的没有外面转的转动惯量大,所以里面转的kv高,力矩低;外转转动惯量大,从而提高了在不稳定负载下电动机的效率和输出功率。 内转电机的扭力小,转速高,一般用交通工具模型(如车模、船模),而外转子的电机散热较好。
内转子电机和外转子电机的区别 通俗一点来说,两者的区别就是里面转与外面转的区别。 内转子电机是转子电机主轴一起转,电机机座固定,用外壳做定子,内部和主轴做转子。 外转子电机是转子随着电机外壳一起旋转,电机主轴固定,外壳做转子,内部和主轴做定子。 盘式电机: 又叫碟式电机,具有体积小、重量轻、效率高的特点,一般电机的转子和定子是里外套着装的,盘式电机为了薄,定子在平的基板上,转子是盖在定子上的,一般定子是线圈,转子是永磁体或粘有永磁体的圆盘。 除了效率高和体积小外,盘式电机的独特结构使得其还具有很多普通电机无法比拟的优点。比如线圈和定子间的间隙小,其相互感应也效应很小。无刷的结构使得盘式电机的应用更为灵活,包括要求电机大孔径穿孔的情况都能使用。双轴空气间隙结构能够使盘式电机产生自然的泵吸作用,可谓是盘式电机自带的“内置冷却装置”。
盘式电机在我们的生活中的应用十分广泛,绝大多数普通电机不适用或者难以满足的场合都能见到盘式电机的身影。例如新型的电动 汽车 、混合动力 汽车 以及水下推进器等对发动机重量和体积要求较高的交通工具都会使用盘式电机作为驱动。 总结一下这三种电机: 1、外转子电机扭矩大转速低;
2、内转子电机转速高转矩小;
3、盘式电机轴向尺寸小,散热好,但功率受限制。 在应用方面,轮毂电机应用盘式电机较多;轮边电机应用外转子电机较多。
与此同时,在国家政策大力支持、制造技术逐渐成熟、居民购买力不断提高等利好因素的共同作用下,我国新能源车保有量也大幅提升,成为全球最大的新能源车市场。
新能源 汽车 区别于传统车最核心的技术是“三电”系统,主要是指电机、电池、电控。
和燃油发动机的 汽车 相比,纯电动 汽车 使用电动机代替了燃油车的柴油/汽油发动机;以电池组代替了燃油,为电动机提供动力;其中还有一个最主要的部件就是电控系统,电控系统由电池管理系统和控制系统构成,管理电池组和控制电池的能量输出以及调节电动机的转速等,是连接新能源电池和电机的重要中间载体。
电池:制约新能源 汽车 发展的关键因素
电池技术是新能源 汽车 的核心技术,是制约新能源 汽车 发展的关键因素。
新能源 汽车 电池主要分类: 从全球新能源 汽车 的发展来看,新能源 汽车 动力来源主要有蓄电池、燃料电池以及超级电容器三类。
其中超级电容器由于储电容量低的缺陷,无法持续供电,大多以辅助动力源的形式出现。
蓄电池
蓄电池是纯电动 汽车 驱动系统的唯一动力源,主要有锂离子电池、镍镉电池和镍氢电池等。其中锂离子电池以其独特的物理和电化学性能,目前正处于高速发展阶段。
燃料电池
燃料电池是一种电化学装置,将燃料具有的化学能直接变为电能,类似于一个“发电厂"。
燃料电池为一次电池,能量转化效率高、使用寿命较长、能连续大功率供电,但使用成本高。
由于其续航能力与燃油 汽车 相当,新能源 汽车 电池技术的开发中具有较强竞争力。
天眼查APP专业版数据显示,目前我国有超过20万家经营范围含“新能源 汽车 、电动 汽车 、插电式混合动力 汽车 、燃料电池 汽车 ”,且状态为在业、存续、迁入、迁出的新能源 汽车 相关企业。
其中88%的相关企业为有限责任公司,近3成的相关企业注册资本在1000万以上。
从行业分布上看,53%的新能源 汽车 相关企业分布在批发和零售业,另有15%的相关企业分布在科学研究和技术服务业,10%分布在租赁和商务服务业。
从地域分布上看,广东省的新能源 汽车 相关企业数量最多,超过2.5万家。其次为山东省和江苏省,两省分别有超过1.9万家和1.8万家相关企业。
此外,河南省、湖南省以及浙江省的现有新能源 汽车 相关企业也均超过1万家。
新能源 汽车 电池发展情况:
由于各种动力电池自身的性能、涉及的材料以及开发成本等差异,形成了不同的使用前景。
在上述主要的新能源 汽车 电池类别中,目前技术最成熟的是镍氢电池,但商业化最成功的是锂离子电池,并已经成为新能源 汽车 电池主流,燃料电池目前为各大车企研发目标。
当前,锂离子电池已经成为所有新能源 汽车 电池中增长速度最快的一类。从2012 年至今,锂离子电池行业一直呈现快速增长趋势,并将加快取代传统电池。
随着科学技术的进步, 汽车 产业将不断升级,锂离子电池将保持持续增长速度,并且成本将会呈下降态势。
纯电力驱动 汽车 已经成为新能源 汽车 发展的重要趋势,大众集团计划 2025 年前提供超过 30 款电动 汽车 。
近几年来,随着新能源 汽车 电池相关基础技术的成熟化,不断突破技术难点,燃料电池技术也取得了重大进展。
电机: 汽车 核心驱动部件
新能源 汽车 电机主要是由定子、转子和机械结构三大部分组成。定子和转子是其中的核心,主要原理是转子绕组通过切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流,并形成电磁转矩而使电动机旋转。
目前,应用于新能源 汽车 的驱动电机主要包括直流电机、交流电机和开关磁阻电机三类,其中在目前乘用车、商用车领域应用较为广泛的电机包括直流(无刷)电机、交流感应(异步)电机、永磁同步电机、开关磁阻电机等。
其他特殊类型的驱动电机包括轮毂/轮边电机、混合励磁电机、多相电机、双机械端口能量变换器( Dmp-EVT),目前市场化应用较少,是否能够大规模推广需要更长时间的车型验证。
1)交流异步电机,也称为感应电机(Induction Motor),在定子绕组中输入三相交流电,定子绕组中的励磁电流在定子铁芯中产生旋转磁场, 此时转子绕组中有感应电流通过并推动转子作旋转运动。
当转子带有机械负载时,转子电流增加,由于电磁感应作用,定子绕组中的励磁电流也增加。
交流异步电机控制器采用脉宽调制( PWM) 方式实现高压直流到三相交流的电源变换,采用变频器实现电机调速,采用矢量控制或直接转矩控制实现转矩控制的快速响应,满足负载变化特性的要求。
交流异步电机的优点在于结构简单,定子转子无直接接触,运行可靠性强,转速高,维护成本低。
不足之处在于能耗高,转子发热快,高速工况下需要额外冷却系统;功率因数低,需要大容量的变频器,造价较高,调速性较差。
目前,交流异步电机主要用于空间要求较低、且速度性能要求不高的电动客车、物流车、商用车等车型中。
2)永磁电机(Permanent Magnetic Motor) 包括永磁同步电机(正弦波)和永磁无刷直流电机(方波)两大类,其转子均由永磁材料制成, 定子采用三相绕组,输入调制方波产生旋转磁场带动永磁转子转动。
永磁同步电机的优点在于其较大的转矩和驱动效率,具有高功率密度和宽调速范围,且没有励磁损耗和散热问题,电机结构简单,体积比同功率的异步电机小 15%以上;其缺点在于高速运行时控制复杂,永磁体退磁问题目前难以解决, 电机造价较高。
目前,永磁同步电机主要应用于体积小,且速度、操控性能要求较高的电动乘用车领域,部分中小型客车亦开始尝试使用永磁电机作为驱动源。永磁无刷直流电机则一般在小功率电动 汽车 、低速电动车领域应用较为广泛。
3)开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor)的定子和转子铁芯均由硅钢片叠压而成,利用冲片上的齿槽构成双凸极结构, 定子产生扭曲磁场,利用“磁阻最小原理”驱动转子运动。
开关磁阻电机结构和控制简单、出力大,可靠性高,成本低,起动制动性能好,运行效率高,但电机噪声高,但转矩脉动严重,非线性严重,在电动 汽车 驱动中有利有弊,目前电动 汽车 应用较少。
4)直流电机(DC Motor)通过在定子主磁极上绕制励磁线圈并通以直流电以产生磁场,转子电枢绕组也通以直流电,通电绕组置于磁场中输出电磁转矩拖动负载运行。
直流电机控制器一般采用晶闸管脉宽调制方式( PWM),控制性能好,调速平滑度高,控制简单,技术成熟,且成本较低。
直流电机的缺点是需要独立的电刷和换向器,导致速度提升受限;电刷易损耗,维护成本较高。
直流电机多用于早期的电动 汽车 驱动系统,目前新研制的车型已经基本不再采用。
纯电池的大脑:电控系统介绍
电控系统是纯电动 汽车 的大脑,其由各个子系统构成,每一个子系统一般由传感器,信号处理电路,电控单元,控制策略,执行机构,自诊断电路和指示灯组成。
纯电动 汽车 的电控系统主要包括整车控制系统,电机控制系统和电池管理系统,各技术分支的功能不是简单的叠加,而是综合各个分支功能来控制 汽车 。电子控制技术是纯电动 汽车 发展的核心技术。
电控系统的主要功能包括:
1)接收来自驾驶员的操作命令,并向各个控制部件发送控制指令,使 汽车 按照驾驶员的预期行驶。
2)电控系统对关键信息的模拟量状态通过传感器进行采集并输入到相关控制部件的信号通道。
3)接收到的各个部件的信息发送到电池管理系统,提供各个部件当前能量的信息状态。
4)对系统故障可判断和存储,实时检测系统信息,记录电动 汽车 运行过程中出现的故障。
5)对 汽车 具有保护功能,在突发或者紧急情况下可自动复位电动机。
在 汽车 电控系统中,整车控制器(VCU)、电机控制器(MCU)和电池管理系统(BMS)是最重要的核心技术,对整车的动力性、经济性、可靠性和安全性等有着重要影响。
BMS 提供电池出现的问题及状况,MCU 提供电池电能的利用与收回信息,VCU 主要是整理合并以上收到的信息,针对电池充放电的电压、电流、功率等指数进行分析处置后,及时鉴别电池的安全逻辑,并将形成的相关指令传送至电池管理系统中,通过该系统来执行相关的充放电行为。
整车控制系统(VCU )
VCU 是实现整车控制决策的核心电子控制单元,一般仅新能源 汽车 配备、传统燃油车无需该装置。
VCU 通过采集油门踏板、挡位、刹车踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图;通过监测车辆状态(车速、温度等)信息,由 VCU 判断处理后,向动力系统、动力电池系统发送车辆的运行状态控制指令,同时控制车载附件电力系统的工作模式;VCU 具有整车系统故障诊断保护与存储功能。
电机控制器(MCU)
电机控制器(MCU)通过接收 VCU 的车辆行驶控制指令,控制电动机输出指定的扭矩和转速,驱动车辆行驶。
实现把动力电池的直流电能转换为所需的高压交流电、并驱动电机本体输出机械能。
车用 MCU 在 汽车 中的应用呈现出多样性,从简单的车灯控制到复杂的发动机控制、 汽车 远程通信实现,高、中、低端 MCU 在 汽车 中都可以发挥作用。
不同 汽车 电子系统对 MCU 的要求是不同的,也就决定了车用 MCU 的多样性。
电池管理系统(BMS)
电池管理系统(BMS)作为保护动力锂离子电池使用安全的控制系统,时刻监控电池的使用状态,通过必要措施缓解电池组的不一致性,为新能源车辆的使用安全提供保障。
电动 汽车 动力电池是由几千个小电芯组成的,电池包的组成主要包括电芯、模块、电气系统、热管理系统、箱体和 BMS。
电池管理系统(Battery Management System,缩写 BMS)是对电池进行管理的系统,主要负责监测和管理整个电池组的政策工作:
主要功能包括估测电流的电荷状态、检测电池的使用状态、管控电池的循环寿命、在充电过程中对电池进行热管理、启停锂电池冷却系统,同时也管理单体电池间的均衡,防止单体电池过充过放产生的危险。
注:本文内容主要摘自天风证券,中外行业研究整理推送
【太平洋汽车网】新能源汽车用的是直流电机,直流电动机结构简单,也是电动汽车较早使用的驱动系统。但是直流电机采用电刷实现机械换向,而在实际使用过程中,电刷磨损很快,需要人员经常维护,可靠性嘛,不是很高。而且换向火花也限制了电机的高速运行,还有就是电机体积也较大。
直流电动机结构简单,也是电动汽车较早使用的驱动系统。但是直流电机采用电刷实现机械换向,而在实际使用过程中,电刷磨损很快,需要人员经常维护,可靠性嘛,不是很高。而且换向火花也限制了电机的高速运行,还有就是电机体积也较大。
而感应电机结构牢固,加上现如今异步电机的矢量控制技术已十分成熟,它的调速控制性能优越,适合于高速、大功率的电动汽车。存在的缺点是在小负荷范围内效率低。
再来看第三类永磁电机,它包括无刷直流电机和永磁同步电机两类。无刷直流电机比其它电机的效率和功率密度高,但在高速恒功率区域工作的弱磁控制难度大,而且转矩脉动大。而永磁交流同步电机采用正弦波供电,效率和功率密度高,在高速恒功率工作区域弱磁控制能力优于无刷直流电机,但它也存在过弱磁引起磁钢性能退化的问题,因此对于高恒功率比的特性,电机设计难度也是较大的。
还有就是有一种混合励磁永磁无刷电机,它是一种特殊的永磁无刷电机,简单来说,是在电机中加入励磁绕组用以调节气隙磁通,这种电机在宽转速范围内具有高的效率。
第四大类开关磁阻电机,也一直被认为是很有前途的电动汽车驱动电机(个人对其前景是比较看好的),它自身结构和变流器结构都简单可靠,转速范围宽、散热能力强、制动能量回收效率高,但也不可否认,目前噪声和转矩脉动问题使得这种电机目前没有达到商业化。
比较完了四大类电机性能的优劣,在补充一下电动汽车到底需要什么样的电机?
一般来说,电动汽车用电机的性能是比常用的工业用电机要求严格的。因为电动汽车的电机从储能系统中获取有限的能量来产生动作,所以在这种情况下就要求它在各种环境中的效率要高,从而能保证一次充电的续驶里程尽可能长。
除此之外,搭载在车辆上的电机,其体积、重量一般应为工业用电机的1/2~1/3,也就是要求电机轻量化、小型化。汽车上的电机振动达到3~5g左右,而轮毂电机更达到20g,因此确保任何环境中电机的可靠性和长寿命非常重要,目前电动车用电机行业,研究广域高效率、高功率密度、高可靠性以及低成本、低噪声的电动汽车专用电机是电动汽车电力驱动系统的发展趋势。
(图/文/摄:太平洋汽车网问答叫兽)
新能源 汽车 用电机主要有三种,分别是直流电机、交流异步电机、永磁同步电机。
直流电机具有成本低、结构和控制简单等优点,但由于电刷的存在,可能会出现火花,影响安全。
交流异步电机有成本低、工艺简单等优点,但重量和体积偏大,由于转差率的存在导致同转速下能耗较大,续航里程短。
永磁同步电机具有较高的功率密度,转矩更高,启动转矩更大,极限转速高和制动性能优秀,且转矩脉动小,使其成为了目前新能源 汽车 电机技术的主流。
那么永磁同步电机是怎么控制的呢?目前最常见的控制方式为滑模控制,这是一种比单纯PID控制更能提高系统鲁棒性的控制方法,通过在常规控制的方式基础之上,进一步找到一个控制函数叠加到常规控制函数之上,从而使得电机的速度和加速度更为稳定,也就使得 汽车 行驶起来更为平稳。
1、在使用过程中,应根据实际情况准确把握充电时间和充电频次。过度充电、过度放电和充电不足都会缩短电瓶寿命。
2、务必要遵循说明书上关于保护充电器的说明,尽量保护好充电器,防止发生振动的颠簸。另外,充电的时候要保持充电器的通风,否则不但影响充电器的寿命,还可会影响充电状态,对电池形成损伤。
3、建议每天都充电,这样使电池处于浅循环状态,电池的寿命会延长。
4、定期对电池进行一次完全放电,然后对电池进行完全充电。电池定期进行一次深放电也有利于"活化"电池,可以略微提升电池的容量。
5、避免充电时插头发热,发热时间过长会导致插头短路或接触不良,损害充电器和电瓶。所以发现上述情况时,应及时清除氧化物或更换接插件。
在哪充电?
这应该是广大车主对新能源车最大的疑问,除了熟知的城市目的地充电桩充电桩充电外,符合条件的车主可以免费让技术人员安装家用充电桩,快速充电站和新推出的针对新能源的移动充电宝。各大加油站正在建设3分钟换电池的服务,如同手机换了新电池像广告一样让马上“脉动”回来。
充电频率?
虽然新能源车充满一次电能行驶100-200公里左右,此项技术已经逐步提升中,充电一次用一天完全足够,有些上班近的一周才充一次电。但是专家建议每天都勤充电,这样就可以使电池处于浅循环的状态,更利于使用寿命的延长。如果电量表指示红灯区域时,司机需要停止运行,尽快充电,否则长此以往,电池的损耗率会大大升高。
行驶中注意的问题?
电动车在起步、载人、上坡时,尽量避免猛踩加速,形成瞬间大电流放电。大电流放电容易导致产生硫酸铅结晶,从而损害电池极板的物理性能,尤其是在载人的情况下,更需注意。
(图/文/摄: 问答叫兽)蔚来ES8 蔚来ES6 问界M5 蔚来EC6 小鹏汽车P7 传祺GS8 @2019
可以,绝对可行,以目前的电力电子技术已经非常的成熟。风电了解不多,但是也是需要风电变流器这个电力电子设备做为接入网的关键设备。光伏则是通过并网逆变器接入电网。无论变流器还是逆变器,均属于电力电子技术的一个应用环节,实现一个DC-AC的转换,在转换过程中通过跟踪电网电流波形,然后同步锁相实现与电网的同期运行,所以此时的光伏或者风电均属于大电网中一个供电电源。首先,当然单就光伏或者风能其输出负载受天气影响而变化的,但接入电网后,整个大电网将做为此类能源的backup电源,所以在接入数量不多的情况下是非常稳定,不会对电网造成大的影响。当然此类分布式电源接入电网之后,对于电网也会造成一定影响,比如过去在10KV及其以下电压等级中,潮流计算中基本不考虑逆向潮流,所以整个网间的整定保护值是按照不存在逆向潮流进行整定设定,大规模接入分布式新能源之后,或许会对电网的继保造成影响。其次,大规模的新能源接入之后,会对电网的稳定运行造成影响,因为对于整个电网而言,出力是等于负载的,但如果不稳定的新能源大规模接入之后,怎么样在新能源发电端出力下降后,常规的核电,火电,水电等快速将出力加大补足将会成为一个新的挑战,这个也就是前段时间整个新能源行业讨论比较热烈的德国电网怎么安稳的度过日食影响一样,(一句题外话,看到当时整个讨论的各种意见,我觉得蛋疼,其实一个很好的解决方案,日食是可以预测的,那么只是需要在日食那天将接入的新能源解列,进行系统维护就可以,电力由常规能源补足不就可以解决这个日食问题了)但要达到这个程度,需要接入的新能源将需要达到一个非常的数量,按照目前我们国家电网的实际情况,新能源的接入比例控制在5%左右就不会对整个电网造成冲击影响,如果电网智能化之后,也会使新能源的接入比例提高,当然随着科技进步,天气预报的准确性的提高,新能源出力的可预测性会更准确,那么其对电网的影响就越小,而且电网的可承接力也就越大。
一、电机控制器的概述根据GB/T 18488.1-2001《电动汽车用电机及其控制器技术条件》对电机控制器的定义,电机控制器就是控制主牵引电源与电机之间能量传输的装置、是由外界控制信号接口电路、电机控制电路和驱动电路组成。
电机、驱动器和电机控制器作为电动汽车的主要部件,在电动汽车整车系统中起着非常重要的作用,其相关领域的研究具有重要的理论意义和现实意义。
二、电机控制器的原理电机控制器作为整个制动系统的控制中心,它由逆变器和控制器两部分组成。逆变器接收电池输送过来的直流电电能,逆变成三相交流电给汽车电机提供电源。控制器接受电机转速等信号反馈到仪表,当发生制动或者加速行为时,控制器控制变频器频率的升降,从而达到加速或者减速的目的。
三、电机控制器的分类:
1、直流电机驱动系统电机控制器一般采用脉宽调制(PWM)斩波控制方式,
2、交流感应电机驱动系统电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相交流的电源变换,采用变频调速 方式实现电机调速,采用矢量控制或直 接转矩控制策略实现电机转矩控制的快速响应。
3、交流永磁电机驱动系统包括正弦波永磁同步电机驱动系统和梯形波无刷直流电机驱动系统,其中正弦波永磁同步电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相 交流的电源变换,采用变频调速方式实现电机调速;梯形波无刷直流 电机控制通常采用“弱磁调速”方式实现电机的控制。由于正弦波永磁同步电机驱动系统低速转矩脉动小且高速恒功率区调速更稳定,
4、开关磁阻电机驱动系统开关磁阻电机驱动系统的电机控制一般采 用模糊滑模控制方法。
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