电驱动技术

1、基本情况,个人介绍,2、科研方向,1、国家自然科学基金，51505332，新型励磁模式开关磁阻轮毂电机优化设计及电回馈控制策略研究，2016/012018/12，20万元，在研，主持。 2、xx市应用基础与前沿技术研究计划，15JCQNJC06900，新型励磁模式开关阻轮毂电机设计及无位置控制，2015/042018/03，6万元，在研，主持。 3、教育部博士学科点专项科研基金，20122302120087，电动汽车用新型励磁模式磁阻电机及其驱动特性多指标同步优化研究，2012/122015/12，4万元，在研，主持。 4、x国博士后科学基金，2012M520589，电动车用开关磁阻电机及其多指标同步优化策略，2012/102014/3，5万元，结题，主持。,第1章 混合动力电动汽车,1.1 概述 1.2 混合动力电驱动系统工作模式 1.3 混合动力电动汽车构造 1.4 串联式混合动力电动汽车 1.5 并联式混合动力电动汽车,1.1 概述,优点： 石油燃料高能量密度，续驶里程长。 缺点： 燃油经济性、环境污染。,传统内燃机车辆：,Engine power output in Urban Driving,1. 发动机燃油效率特性与实际运行要求不匹配。,1.1 概述,1.1 概述,2. 传统汽车制动时，动能或势能的消耗。,3. 传统汽车中，液力变矩器的低效率。,Performance of a torque converter,1.1 概述,1.2 混合动力电驱动系统工作模式,混合动力车：配置有两个或更多个动力系的车辆。 混合动力电动汽车：配置有电气动力传动的混合动力车。,混合动力驱动系统通常由两个动力系组成。,1.2 混合动力电驱动系统工作模式,Operation mode of a hybrid drive train,1.2 混合动力电驱动系统工作模式,单发动机驱动模式：蓄电池组近乎完全放电而发动机没有剩余功率给蓄电池组充电的情况；或者蓄电池组已经完全充电而发动机需供应足够的动力满足车辆动力需求。 单电驱动模式：发动机不能有效运行的场合，如车辆极低速状态或严禁尾气排放区域。 混合驱动模式：需要大量动力供给的情况，如急剧加速或爬陡坡等工况。 再生制动模式：电动机工作在发电机状态，回收车辆动能或势能，储存于蓄电池中。 发动机向蓄电池组充电模式：车辆处于停止、惯性滑行等工况，没有动力应用于载荷或来自载荷。,1.2 混合动力电驱动系统工作模式,再生制动和内燃机向蓄电池组充电模式。 发动机驱动车辆并同时向蓄电池组充电模式。 发动机向蓄电池组充电，同时蓄电池组向载荷供应功率模式。 借助于车辆的质量，来自于发动机的动力进入蓄电池组的模式：该模式主要应用于两动力系统分别安装在车辆的前后两轴上。,1.2 混合动力电驱动系统工作模式,载荷功率包括稳定功率和动态功率。 动态功率只是功率调节作用。,载荷功率分解,1.3 混合动力电驱动系统的构造,串联式（电耦合）,1.3 混合动力电驱动系统的构造,并联式（机械耦合）,1.3 混合动力电驱动系统的构造,混联式（机械和电气耦合）,1.3 混合动力电驱动系统的构造,复合式（机械和电气耦合）,1.4 串联式混合动力电动汽车,1、结构组成,几种工作模式？,1.4 串联式混合动力电动汽车,2、工作模式,单电牵引模式。 单发动机牵引模式。 混合牵引模式。 发动机牵引和蓄电池组充电模式。 再生制动模式。 蓄电池组充电模式。 混合式蓄电池充电模式。,1.4 串联式混合动力电动汽车,3、性能特点,发动机工作区域可控。 可以利用高速发动机。 电动机完美的工作特性，可简化结构、提高车辆性能。 结构的简化使控制策略得以简化。 能量的转化频繁、影响效率。 发电机增加了车辆质量和成本。 牵引电机为唯一驱动源，牵引特性需设计完善。,1.5 并联式混合动力电动汽车,1、结构组成,1.5 并联式混合动力电动汽车,2、性能特点,具备串联式混合动力电动汽车的各种工作模式。 不存在能量的相互转换，效率较高。 不需要额外的发电机，结构简单。 牵引电机特性要求不苛刻，降低车辆质量。 发动机工作区不固定。 结构及控制策略较复杂。,1.5 并联式混合动力电动汽车,3、转矩耦合的并联式混合动力电动汽车,功率平衡：,耦合特性：,约束：,1.5 并联式混合动力电动汽车,常用的机械转矩耦合装置 1,1.5 并联式混合动力电动汽车,常用的机械转矩耦合装置 2,K1=? K2=?,1.5 并联式混合动力电动汽车,常用的机械转矩耦合装置 3,1.5 并联式混合动力电动汽车,常用的机械转矩耦合装置 4,1.5 并联式混合动力电动汽车,常用的机械转矩耦合装置 5,1.5 并联式混合动力电动汽车,4、转矩耦合的并联式混合动力驱动系结构1,1.5 并联式混合动力电动汽车,挡位设置形式 1,性能和效率 发动机设计 电动机设计 驱动系统 控制系统,1.5 并联式混合动力电动汽车,挡位设置形式 2,单挡传动装置2可以发挥电动机低速转矩特性。 多挡传动装置1可以改善发动机工作特性。,1.5 并联式混合动力电动汽车,挡位设置形式 3,没有利用两种动力源装置的优点，是一种失败的设计。,1.5 并联式混合动力电动汽车,挡位设置形式 4,结构简单 控制容易 参数优化设计 牵引力输出,1.5 并联式混合动力电动汽车,5、转矩耦合的并联式混合动力驱动系结构2,1.5 并联式混合动力电动汽车,6、转矩耦合的并联式混合动力驱动系结构3,轻度混合动力电驱动系统，应用小型电动机：起动机