社会调查模板

.指导教师评语： 电气工程导论课社会调查报告 题 目 电动车用电机的发展与现状 专 业 电气工程及其自动化 学 号 1170610210 学 生 袁一帆 指 导 教 师 裴宇龙 所 在 单 位 哈尔滨工业大学 完 成 日 期 2018年02月25日 哈尔滨工业大学.电动车用电机的发展与现状1. 调研背景及调研的目的和意义随着时代的进步和科技发展，可持续发展战略已经深入人心，我们人类更加开始明白环保的意义。在已经过去的时间里，燃油汽车的高速发展远远超过了我们的想象和期望，但是，与此同时，其飞速发展也带来了许多困扰，比如燃油的迅速消耗所致的经济问题以及污染。更有研究表明，汽车排出的二氧化碳也是全球气候变暖的元凶。电动汽车并非消耗燃油，所以上述问题将会有很好的解决。并且，结合我国的基本国情，轻便电动车或将有较为光明的前景，故我们研究用电机以适应电动车发展的环境，做到节能减排，并且利于维修等目的。2. 21世纪科技现状及其分析2.1.1直流电机过去的几十年中直流电动机得到了广泛应用，而直流电机的系统重量大、效率低，而且电刷和滑环的存在，阻碍了其在电动车中的进一步应用。随着发展与进步已被其他驱动电机所取代。2.1.2感应电机感应电动机的运作简单可靠，并且转矩脉动小、噪声低，被较早的应用于电动驱车系统中。（1） Siemens公司德国Siemens公司生产的ELFA驱动电机，已应用于全球多个城市的电动巴士。其中包括伦敦、汉堡和越南河内等。另外，Siemens生产的NEMA电机也可应用于电动车领域。（2） 东方电气东风电机 东方电气东风电机是东方电气集团东风电机有限公司的简称，是国内较早从事电驱动研发的单位之一。东方电气东风电机的电动车感应电机种类较多，涵盖多个功率等级。其研发的产品已成功应用于安凯汽车、郑州日产、柳州五菱及陆地方舟等多家知名企业的电动车辆上。（3）大连电机 大连电机是大连电机集团有限公司的简称，是国内主要的电动车感应电机研发与制造单位之一。（4）AC Propulsion 公司AC Propulsion 公司成立于1992年，注册地美国，主要从事电动车核心技术的开发，研发中心位于加州的圣地马斯。是感应电机领域最知名的企业之一，ACP研发的TZERO技术获得了多项专利，技术授权给了TESLA、裕隆，并为宝马等多家知名汽车制造商提供完整的电机、电控产品及电动车系统技术。AC Propulsion开发的典型产品有AC-75、AC-150和LCM-150等。AC-75的额定转矩为122Nm、峰值转速13000r/min。AC-150的峰值转矩超过225Nm、最高转速13000r/min。（5）BRUSA公司BRUSA公司主要生产电动车电机驱动系统及其他电动车产品。该公司典型的感应电机产品 有 ASM1 - 6. 17. 12 和 ASM1 - 8. 24. 10 等。2.1.3永磁电机由于永磁电机具有很高的功率密度和效率，并且散热较好。因此,永磁同步电机系统在电动车电机经得到了大量应用。目前代表世界最先进技术水平的几款电动车型，包括日产Leaf、丰田普锐斯等，均采用永磁电机驱动。目前，国际上知名的电动车永磁电机开发厂商包括UQM公司、Remy公司、TM4公司、BOSCH公司和USHybrid公司等。国内知名的开发厂商包括上海电驱动和精进电动等。（1） Remy公司 美国Remy公司是电动车驱动电机领域的领军企业之一，其HVH系列电机是当前世界上最先进的驱动电机之一。目前Remy公司的客户主要包括通用、戴姆勒和北美的大部分商用车厂家以及一汽大众、江淮、长安等。 （2） UQM公司 美国UQM公司是世界知名的永磁电机系统开发商，其产品已经应用于日本Hino电动城市巴士、CODA公司生产的电动车和奥迪A1E-Tron等。UQM生产的永磁电机系统主要有PowerPhasePro和PowerPhase Select两种。（3） TM4公司加拿大 TM4 公司主要从事高性能电机和控制 系统的开发及其在新能源汽车和风能发电等领域的应用。TM4 公司的典型永磁电机产品包括 MTIVE A、MTIVE B 和 SUM HD 等，如图 9 所示。 MTIVE A 的峰值速度为 12 000 r/min，峰值转矩 1 7 0 N m ( 3 5 0 V ) ，峰 值 功 率 8 0 k W ( 3 5 0 V ) 。 MTIVE B 的峰值速度为 12 500 r/min，峰值转矩 180 Nm( 320 V) 。SUM HD 是 9 相直驱式电 机，峰值转矩为 2 700 Nm，峰值功率为 230 kW。 MTIVE A 和 MTIVE B 主要应用于乘用车，SUM HD 主要应用于公交车和重载卡车。TM4公司MTIVE电机与Tata汽车的电动车产品配套，同时应用于MotiveIndustries的Kestrel中。另外，TM4公司的产品也被应用到Novabus、WilhelmKarmannGmbH、TorontoElectric等公司的产品上。(4)BOSCH公司德国BOSCH公司是电动车驱动电机领域的领军企业之一，其典型电驱动产品包括同轴式电机和分离式电机等。BOSCH在EVS26展出的电机及控制器HPM450 的峰值转矩为 450 Nm，峰值功率为120 kW，峰值速度为 4 500 r / min。HPM1000 的峰值转矩为1 200 Nm，峰值功率为 120 kW，峰值速度为 2 500 r / min。HPM450 主要用于中型电动及混合车辆，HPM1000 主要用于中型及重型电动及混合车辆。 (6) 上海电驱动 上海电驱动有限公司是国内知名的电驱动产品开 发 商 ，其 产 品 涵 盖 客 车 、乘 用 车 、微 型 电 动 车 及 工 程车等多个车型的多个功率等级，客户包括一汽集团、奇瑞、长安、华晨等众多国内外知名企业。（7） 精进电动 精进电动科技有限公司是国内新能源汽车驱动系统的领军企业之一，其主要研发方向之一是为新能源汽车研发与制造永磁电机系统，其产品多出口国外。此外，奥地利AVL公司、美国Apex Drive Laboratories公司、美国Light Engineering公司、日本安川电机公司、上海大郡动力控制技术有限公司、株洲电力机车研究所、东方电气东风电机及卧龙电气等公司的永磁电机产品已经在国内外的电动车产品上得到应用。2.2 国内相关信息为了提高永磁同步电机的容错性能： （1）电机结构和逆变器模块化，增强电机容错性能。（2）绕组发生故障时，通过切除故障相绕组，调整剩余相激励的幅值与相位，重构圆形旋转磁场，维持电机的持续、可靠运行14。2.2国外相关信息部分欧美国家在轮毂电机驱动技术以及电动汽车应 用领域的发展也越来越快。法国Technologies M4公司研制出专门用于电动汽车上的TM4一体化轮毂电机电动轮7,8。图1-1是其三维结构图和剖面图。该电动轮利用永磁电动机，转子直接和轮辋相连，没有减速装置，减轻了一体化轮毂电机的总质量，直接由电动机驱动车轮9,101900年，保时捷就首先制造出了前轮装备轮毂电机的电动汽车，在20 世纪70年代，这一技术在矿山运输车等领域得到应用。而对于乘用车所用的轮毂电机，日系厂商对于此项技术研发开展较早4-6。 图1 美国Protean公司的轮毂电机驱动系统及驱动控制模块2.3 国内外研究现状分析 （1）绕组发生故障时，通过切除故障相绕组，调整剩余相激励的幅值与相位，重构圆形旋转磁场，维持电机的持续、可靠运行14。（2）电机结构和逆变器模块化，增强电机容错性能。采用方式（1）策略的容错拓扑分为相冗余方式15,16，两相四开关和三相四开关方式等。3. 关键技术3.1 电机技术相关信息电机技术，电机的技术要求包括：额定值；工作制与定额；运行条件；绝缘等级与温升；介电性能；外壳防护等级；冷却方法；结构及安装形式；线端标志和旋转方向；外形和安装尺寸及其公差；噪声与震动限值；电气性能；工作期限或可靠性；表观质量；电机的安全性能等EExp：正压型；EEx d：隔爆型EEx de：隔爆增安型；EEx e：无火花防爆型；CEI：IEC：国际电工委员会防爆电机：电机的统称，指各种防爆标准的电机，包括各种防爆类型；防火电机：flameproof motor，电机的统称，没有具体的一种标准，我们一般认为防火电机也可以叫防爆电机；隔爆电机：EEx d增安电机；EEx e隔爆电机(EEx d)和增安电机（EEx e）是最常用的2种类型防爆电机，EEx d的应用环境区域比EEx e更高。2G、2D、2GD代表的意义。2G表示表面气体高防护类别，2D表示表面粉尘高防护类别，2GD表示表面气体和粉尘高防护类别。其中G、D表示爆炸环境的类型：G（气体、蒸气或薄雾）和D（粉尘）Group I、IIB、IIC；其中I和IIB，IIC代表的意义。类设备:用于矿井地下部分的设备和用于这些矿井地面设施部分的设备，能因沼气和/或易燃粉尘而发生危险。 II类设备：工厂用电设备，用于能因爆炸环境而发生危险的其他场合的设备。类设备进一步细分为：A类（丙烷）；B类（乙烯）；C类（氢气）；类（所有气体），其中A表示气体环境为丙烷，B表示气体环境为乙烯，C类表示气体环境为氢气。IIB和IIC是电气设备和气体的防爆级别IIB代表最小点燃能量为60微焦IIC代表最小点燃能量为20微焦温度等级 T3、T4、T5、T6意义。电气设备按其最高表面温度分为T1T6组，使得对应的T1T6组的电气设备的最高表面温度 不能超过对应的温度组别的允许值。3.2 驱动控制电动汽车驱动控制系统是电动汽车的核心子系统，主要包括动力电池、驱动电机和驱动控制器，其主要功能是在电动汽车正常行驶时，将存储在动力电池中的电能通过电机转化为电动汽车的动能，制动时将车辆的部分动能转换为电能存储到动力电池中。电动汽车驱动控制技术是电动汽车技术中的一项核心技术。基础的驱动控制有电机矢量控制和直接转矩控制。4. 动力电池的发展趋势动力电池将会成为未来能源的中流砥柱和重要支撑。随着新能源汽车的发展，高性能的先进动力电池的研发和生产逐渐发展起来， 中国科学院有学者认为，我国动力电池的产业技术水平要建立产业共性技术开发平台并且与电池行业发展方向相结合，就能更好的解决我国电池生产的技术的工艺问题从而突破瓶颈。另一方面，这也能促进新能源汽车在国内的广泛推广。参考文献1 覃睿，田先钰. 从创新潜力到创新成果：一个创新潜力形成与释放模型J. 科技进步与对策，2007（2）：148-152.2 张佐