纯电动汽车电机及控制器PPT课件

1、第二章纯电动汽车、动力系统适用钥匙零件选定要求电机及其控制器，2，2.0.3基本构成，1 .车载电源2 .电池管理系统3 .驱动电机4 .控制系统5 .车身和底盘6 .安全保护系统，3，2.0.3基本构成，2.0.3 重要电力电池是PS的重要装备，积累的电能、质量和体积对PS的性能有决定性的影响，也是发展PS的主要研究和开发对象。 EV发展的根本原因是电池，电池技术对EV的制约仍然是EV发展的瓶颈。 建立充电站系统，回收电池和废弃处理厂，是普及EV的重要问题。 4、2.0.3基本构成，1 .车载电源发展(1)第一代EV电池：铅酸电池优点：技术成熟，成本低。 比能和比功率低不能满足EV行驶距离和动力性能的需要，但进一步发展了阀控铅电池、铅交叉电池等，提高了铅电池的比能。 5，2.0.3基本组成，1 .车载电源发展(2)第二代高能电池：镍镉电池、镍氢电池、钠-硫电池、钠-氯化镍电池、锂离子电池、锂聚合物电池、锌-空气电池和铝有的高能电池需要复杂的电池管理系统和温度控制系统，每个电池对充电技术有不同的要求。 另外，电化学电池中的活性物质在使用一定期间后，会劣化，充电和放电功能完全丧失，被废弃，EV的使用成本变高。 6，2.0.3基本构成，1 .车载电源发展(3)第三代电池：飞轮电池，超级电容器飞轮电池是一种电能机械能电能转换电池。 超级电容器是电力-电位-电力转换后的电池。 这两种储能器在理论上具有很大的转换能力，且充电和放电方便快捷，但还处于研发阶段。 7、2.0.3基本构成，1 .车载电源高压电源电源电池提供约155380V的高压直流电力。 电源电池是电源供应器工作的唯一电源。 空调系统的压缩机、动力转向系统的油泵和制动系统的真空泵等，也有必要从动力电池供给电力。 低压电源功率包通过DC/DC转换器供给12V或24V的低压电力，储藏在低压包中，作为仪表、照明、信号装置等动作的电源。 8、2.0.3基本构成、2 .电池管理系统管理控制电池组充电和放电时的电流、电压、放电深度、再生制动反馈电流、电池温度等。 如果各个电池的性能发生变化，会影响功率电池整体的性能，因此有必要用电池管理系统监视功率电池整体及其各个电池，保持各个电池间的匹配性。 充电功率电池必须周期性地充电。 高效充电装置和快速充电装置是使用EV时必要的辅助设备。 可以用地面充电器、车载充电器、接触充电器、感应充电器等进行充电。 9、2.0.3基本构成，3 .电动机驱动电动机是唯一驱动EV行驶的动力装置。 型直流电机、交流电机、永磁电机、开关磁阻电机等。 再生制动再生制动是EV节能的重要措施之一。 制动时电动机能实现再生制动，一般能回收10%15%的能量，有利于延长EV行驶距离。 EV制动系统保持常规制动系统和ABS制动系统，保证车辆在紧急制动时可靠的制动性能。 10、2.0.3基本构成，4 .控制系统ev的控制系统主要是动力电池的管理和电动机的控制。 将加速踏板、制动踏板的机械位移的行程量转换为电信号，输入到中央控制器，通过功率控制模块控制驱动马达的运行。 计算动力电池的馀量和馀量行驶距离。 控制整车低压系统的电子电气设备。采用各种传感器、报警装置、自诊断装置等，对动力电池功率变换器驱动电动机系统整体进行监测，及时反馈信息和报警。 11、2.0.3基本组成，5 .车体和底盘车体EV的车体形状，特别重视流线型，降低空气阻力系数。 底盘由于动力电池的质量大，为了减轻整车的质量，用轻量材料制造车身和底盘部分的组件。 电源电池占用的空间很大，机箱配置有足够的空间容纳电源电池。 而且，要求布线连接、充电、检查和装卸容易，能够进行电源电池的整体机械装卸。 12、2.0.3基本构成，6 .安全保护系统高压安全动力电池组具有高压直流，必须设置安全保护系统，确保驾驶员、乘员和保养人员的运行、乘车和保养时的安全。 故障处理要配备电气装置的故障诊断系统和故障报警系统，在电气系统故障时自动控制EV不启动等，将事故防患于未然。 13，2.0.3基本构成，总结操作：在操纵装置和操纵方法上继承或继承内燃机汽车的主要操纵装置和操纵方法，适应驾驶员的操作习惯，简化或规范操作。 控制： EV控制系统采用全自动或半自动的机电控制系统，实现了安全、可靠、节能、环保和灵活的目的。 电池：提高电池的比能和比功率，实现电池的高能量化。 电机：采用高效的电力转换系统和高效的驱动电机，提高电机和驱动系统的效率。 车身和底盘：采用流线型的车身，降低风的面积和空气阻力系数。 采用轻金属材料、高强度复合材料和新型EV专用车身和底盘结构，实现车身和底盘的轻量化，减轻保养质量。 采用低滚动阻力轮胎，降低行驶阻力。 再生制动：回收再生制动能量，延长行驶距离。 14、2.0.4关键技术，1 .驱动电机的选择和功率匹配电机具有良好的扭矩-转速特性，一般具有600015000r/min的转速。 根据车辆的行驶状况，驱动马达可以在定扭矩区域和定电力区域运转。 驱动马达应始终在高效率的范围内运转。 低速-大扭矩(定扭矩范围)运转范围内效率在0.750.85之间，定功率运转范围内效率在0.80.9之间。 15，2.0.4关键技术，2 .动力电池的选择和特性3 .减速机的齿数比的确定由于电动机转速高，车辆车轮无法直接驱动，通常驱动系统采用大齿数比的减速机和2速变速器。 作用：减速、扭转减速机和变速器上不设置倒车齿轮，倒车通过电动机的反转实现。 16，2.0.4关键技术，4 .控制系统的设计目标：持续行驶距离的延长持续行驶距离是指电动车从动力电池满充电状态到标准规定试验结束的行驶距离。 采用案例法在一定情况下反复循环行驶，是EV测定持续行驶距离的基本方法。 我国公布的GB/T183862001 电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法适用于EV最大总质量3500kg、最高车速70km/h的EV。 17、2.0.4关键技术，4 .控制系统设计延长持续行驶距离的方法，选择高比能电池。 减少ev行驶中各个阶段的能量损失。 减少ev辅助系统的消耗电力，自动控制空调、动力转向装置等。 设计新的EV时，在造型、结构、材料、零件方面，请尽量降低g、f、CD等。 18、2.0.5发展趋势，目前EV主要向小型化、个性化、家庭化和休闲化方向开拓市场，可以适当降低对动力性能、最高车速和持续行驶距离的要求。 世界各国使用各种各样的微型EV和小型EV。 例如，丰田汽车的E-com迷你轿车和日产汽车的Hypermini迷你轿车。NissanHypermini(2000 )、19、2.1电动汽车驱动系统， 2.1.1结构和结构形式2.1.2现有驱动系统2.1.3简化的现有驱动系统2.1.4电动机-驱动桥一体型驱动系统2.1.5双电动机驱动系统2.1.6内转子电动机驱动系统2.1.7外转子2.1.1构成和构造形式、构成形式以往的驱动系统简化了的以往的驱动系统电动机驱动桥一体型驱动系统双电动机驱动系统内转子电动轮驱动系统外转子电动轮驱动系统，21，2.1.2 采用内燃机车传动系统，包括离合器、变速器、传动轴、驱动桥等组件。 有马达前置、驱动桥前置(F-F )、马达前置、驱动桥后置(F-R )等各种驱动模式。 结构复杂效率差，无法充分发挥电动机的性能。 m-电动机c-离合器gb-变速器d-差动器、22、2.1.1构成和结构形式、构成形式、现有驱动系统简化的现有驱动系统电动机-驱动桥一体型驱动系统双电动机驱动系统内转子电动机驱动系统采用内燃机车传动系统，包括离合器、变速器、传动轴、驱动桥等组件。 有马达前置、驱动桥前置(F-F )、马达前置、驱动桥后置(F-R )等各种驱动模式。 结构复杂效率差，无法充分发挥电动机的性能。 m-电动机c-离合器GB-变速器d-差速器、24、25、古典汽车设计理论与车辆行驶平衡方程式、26、27、28、驱动方程式、驱动系统的动力输出特性与车辆的动力性能直接相关。 驱动系统的动力输出应该满足车辆的动力性要求。 在设计电动汽车驱动系统时，为了实现电动汽车要求的动力性能指标，首先建立电动汽车力学模型，分析电动汽车行驶中的力和电力平衡，得到电动汽车要求的特性场。29、主要零件的选定、设计纯电动汽车先进行选定设计，除车型的选定外，电机类型及其性能参数、电池类型及其性能参数、控制方式的选定、电池数量的选定等要先决定。 1电机功率的选定、30、主要部件的选定、电机功率的选定对电动汽车的动力性和经济性有重要影响。 关于纯电动汽车用电动机，在选定电动机的电力时，考虑以下要素：a、最高车速。 马达功率要满足电动汽车最高车速的功率要求，保证汽车在良好的路面和无负荷状态下，能获得高行驶速度。 b .加速性能。 电机功率越大，电动汽车的后备功率越多，加速性能越好。 但是，过度的备用电力增加了纯电动汽车的不必要的能源消耗。 c .由于汽车行驶情况复杂，电机需要一定的过载能力，能承受大的过载电流，能产生额定扭矩2倍以上的扭矩。 3-5倍、31.主要部件选定、2电机、电池电压的选定选定电机和电池的类型后，决定电机的额定电压和电池电压。 电机功率一定时，电压越高，电流越低，线路功率损失就越小，电池以小电流放电，就能获得大容量。 但是，电压太高，也会影响电子部件的性能和安全。32、主要部件的选定、3电池容量的选定是众所周知的。 目前，影响电动汽车商品化和实用化进程的重要因素是电动汽车持续行驶距离和电池使用性能(包括电池充电时间、安全性、价格和寿命等)。 选择电池容量时，在满足汽车持续行驶距离设计要求的同时，还必须考虑整车的空间结构和底盘装载能力。由于选择的电池容量过大，电池组中储存的电量越多，行驶距离越长，但电池组的重量增加，整车的保养质量增加，行驶阻力也增加，反而会影响纯电动汽车的行驶距离。 33、主要零件的选择、4传动系的齿轮比的选择汽车在行驶中，以一定的齿轮比满足不同行驶状况的需要。 齿轮比起到减速扭矩的作用。 电机一般具有较宽的速度范围，但在纯电动汽车的设计过程中选择合理的齿数比，满足不同工况的要求，而电机在不同工况下运行时，应尽可能进入高效率的范围，获得较高的转换效率，减少电力损失。 34、电机及其控制器、电机的基本要求电机的驱动线图分析了常用电机的常用控制结构和控制方法、35、电动汽车用电机的基本要求，采用大功率电机驱动电动汽车，应采用小功率电机在确定电动汽车采用的电机时，其性能必须充分满足电动汽车不同行驶状况的要求。 因此，其性能要求为：1，为了保证电动汽车的良好起动和加速性能，需要较大的起动扭矩的上坡，频繁的起动/停止要求，通常电动机的过载系数达到34。 2 .必须具有广泛的恒定电力范围，保证电动汽车高速行驶的能力。 电动机过载系数必须达到2-3倍，36，电动汽车用电动机的基本要求是，3，具有大范围的调速功能，低速时具有大扭矩，高速时具有高功率，根据驾驶员对油门踏板的控制， 4 .具有良好的效率特性，在宽的转速/扭矩范围内，获得最佳效率，提高一次充电后的持续行驶距离，一般在典型的驾驶循环区，要求获得85%93%的效率。 5 .再生制动时的能量回收率高。 6电动机外形尺寸要求尽可能小，质量要求尽可能轻，7电动机可靠性高，温和的耐潮性能强，能在严酷的环境下长期工作，运转时噪音低，容易维护。 8低价，37，38，39，40，电动汽车驱动力和行驶阻力的平衡图，41，42，1994年美国通用汽车向重庆汽车工厂订购电动汽车用50kW交流感应电动机时， 提出的电机必须满足的扭矩特性图，43，电机及其控制技术，纯电动汽车用电机把电能转换成机械能驱动。 电机种类多，用途广泛，电力垄断面非常大。 由于车辆行驶的路面状况复杂，作为电动汽车用电动机的动力，必须满足这种复杂状况的要求。 根据电机不同，采用的控制理论不同，其控制方法也不同。 44，控制结构图，45，直流电动机的标准斩波驱动系统，直流电动机结构简单，技术成熟，具有交流电动机无法模仿的优良电磁扭矩控制特性，直到20世纪80年代中期，都是国内外电动汽车用电动机的主要研究开发对象。 但是直流电机价格高，体积和质量高，限制了其在电动汽车上的应用。 46、2.2.3直流电机，分类永磁直流电机励磁线圈直流电机，它有励磁、励磁、串联励磁(多用于电动汽车)、复励磁、47、2.2.3直流电机，优点具有优异的电磁转矩控制特性，控制装置简单、廉价。 缺点效率低，质量大，体积大，可靠性低(有换向器和电刷)。 控制系统斩波是直流电源和直流电机之间的周期性通断开关装置。 一象限直流斩波控制、直流斩波控制中的输出电压，PWM，48，2.2.4感应电动机，分类绕组式感应电动机笼式感应电动机：电动汽车优点高，结构简单，坚固，免维护，小型，轻量，容易冷却(可直接喷射到定