鉅大LARGE | 點擊量:3270次 | 2019年04月25日
電動汽車的驅(qū)動電機和電機控制系統(tǒng)
驅(qū)動電機系統(tǒng)是純電動汽車三大核心部件之一,是電動汽車的動力來源。驅(qū)動電機系統(tǒng)是直接將電能轉(zhuǎn)換為機械能的部分,決定了電動汽車的性能指標。因此,對于驅(qū)動電機的選擇就尤為重要。
1.驅(qū)動電機系統(tǒng):
驅(qū)動電機系統(tǒng)由驅(qū)動電動機(DM)、驅(qū)動電機控制器(MCU)構(gòu)成,通過高低壓線束、冷卻管路,與整車其它系統(tǒng)作電氣和散熱連接。
通過電機控制器控制實現(xiàn)動力輸出,以實現(xiàn)整車的怠速、前行、倒車、停車、能量回收以及駐坡等功能。
電機按結(jié)構(gòu)和工作原理可劃分:可分為直流電動機、異步電動機、同步電動機。
1)同步電機可劃分:永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同步電動機。
2)異步電機可劃分:感應電動機和交流換向器電動機。
永磁同步電機具有效率高、體積小、重量輕及可靠性高等優(yōu)點,因此廣泛應用于乘用車領域。它是動力系統(tǒng)的重要執(zhí)行機構(gòu),是電能與機械能轉(zhuǎn)化的部件,且自身的運行狀等信息可以被采集到驅(qū)動電機控制器。依靠內(nèi)置傳感器來提供電機的工作信息,這些傳感器包括:
?旋轉(zhuǎn)變壓器:用以檢測電機轉(zhuǎn)子位置,控制器解碼后可以獲知電機轉(zhuǎn)速;
?溫度傳感器:用以檢測電機的繞組溫度,控制器可以保護電機避免過熱。
永磁同步電機工作原理:永磁體作為轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,三相定子繞組在旋轉(zhuǎn)磁場作用下通過電樞反應,感應三相對稱電流,此時轉(zhuǎn)子動能轉(zhuǎn)化為電能,永磁同步電機作發(fā)電機(generator)用;此外,當定子側(cè)通入三相對稱電流,由于三相定子在空間位置上相差120,所以三相定子電流在空間中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場中受到電磁力作用運動,此時電能轉(zhuǎn)化為動能,永磁同步電機作電動機(motor)用。
2.驅(qū)動電機控制系統(tǒng):
驅(qū)動電機控制系統(tǒng)根據(jù)數(shù)學模型,采集位置、電流信號,對IGBT進行通斷控制,形成交變磁場,從而控制電機按目標進行運轉(zhuǎn)。
具體如下:
1.根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置,通過控制定子磁場的幅值和相位,實現(xiàn)定轉(zhuǎn)子同步運行;
2.定子磁場的幅值是通過電流閉環(huán)控制精確實現(xiàn)的;
3.定子磁場的相位與轉(zhuǎn)子位置同步;
4.在運行的過程中,要根據(jù)電機的健康程度,確定是否要降功率運行
驅(qū)動電機控制器采用三相兩電平電壓源型逆變器,驅(qū)動電機系統(tǒng)的控制中心,又稱智能功率模塊,以IGBT模塊為核心,輔以驅(qū)動集成電路、主控集成電路;對所有的輸入信號進行處理,并將驅(qū)動電機控制系統(tǒng)運行狀態(tài)的信息通過CAN2.0網(wǎng)絡發(fā)送給整車控制器。使用以下傳感器來提供驅(qū)動電機系統(tǒng)的工作信息,包括:
?電流傳感器:用以檢測電機工作的實際電流
?電壓傳感器:用以檢測供給電機控制器工作的實際電壓
?溫度傳感器:用以檢測電機控制系統(tǒng)的工作溫度
電機系統(tǒng)的特殊測試項目——MAP圖和再生能量回饋試驗
1、MAP圖
根據(jù)電動汽車用驅(qū)動電機系統(tǒng)試驗標準,需要對新能源汽車驅(qū)動電機進行MAP圖測試,獲取該電機的效率特性和高效區(qū)分布情況。圖中橫軸為轉(zhuǎn)速,縱軸為轉(zhuǎn)矩,顏色表示對于的效率,它代表了電機在不同的工作區(qū)域(轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)矩)下的效率特性分布情況,其中橙紅色部分就是電機的高效區(qū)。高效區(qū)分布越廣,代表該電機在各類工況下運行時越省電。
2、再生能量回饋試驗
同樣根據(jù)電動汽車用驅(qū)動電機系統(tǒng)試驗標準,還需要對新能源汽車驅(qū)動電機進行再生能量回饋試驗。該試驗目的是考量驅(qū)動電機在制動時,即運行在發(fā)電機狀態(tài)時,能否正常實現(xiàn)電能的回饋,同時評估電機的真實能耗情況。
我國驅(qū)動電機及電機控制系統(tǒng)的發(fā)展目前還處于起步階段,技術不夠成熟,問題較多,但是隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,在眾多有志之士的努力下,該系統(tǒng)會變得越來越成熟可靠。會為將來電動汽車全面爆發(fā)助一臂之力。
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