（汽车行业）电动汽车

摘要：电动国汽车的主要成本在电池、充电机、电机和控制器，以快速充电的电池和充减少电池车载量，以组合电机和磁力驱动器来替代主电机和电子调速控制器降低成本，用自主知识产权的驱动技术来取代汽车电子控制技术，免得日后受制于外国专利。相比这下：电动汽车目前成本仍高居不下，究其原因是：电动汽车目前尚处于研发阶段，根本无批量可言，这是与流水线生产燃油汽车所不能比拟的，这是现实，也是可以理解的。同时目前各式电动汽车能示范运行的，都是在原燃机、油箱等系统全数拆下，然后装上电动机，电池等相关配套设备就形成电动汽车，而然油系统基础上加装一套电池、电气驱动系统，形成了油、电混合驱动系统。那么，电速。电池品种不同和储电量不同，其总体造价差异很居高不下。电动汽车驱动电机不同，其成本也差异甚大，若种电机采用晶闸管式控制器斩波方式调速。目前电动汽车用直流有刷电机已经能满足求，但由于产量有限成本很高，品种规格不多，选择余地较小，晶闸管控制器和美国产品，现在可以国产化，成本较高，同时关键元器件均采用外国公司生产和控制。若用直流无刷电机，其必须与控制器一体制成，成本更高。以调电源脉冲宽度来调积小，重量轻。电机能国产化，控制器的关键元器件均由国外公司生产，成本降下来可前这种电机与电动汽车一样属研发阶段，形不成批量，成本高就在情理之中。若用交流异步电机作为电动汽车驱动电机，其优点：体积小、重量轻，国产质量不元器件均为进口，因此，要降低成本也不太可能。至于正在研发中的磁阻电机，也要由电子控制器来控制调速，其成本情况与上述电动机的转速越高则电枢绕且切割磁场越快，产速下却可输出较大转矩。因此在阻力较大的路面或走上坡路时，由于转矩较大，所流，换句话说，电动机在低速运动，电动车在慢速行驶时，电流输出并不小，只是电压降低了。电动机要调速度，就得通过改变电压来实现，这电机调速之低电压，将有限的电源消耗在频繁的调速中，是一种浪电机最高效率在额定转速那里，往下调速就效率，应该希望电机的效率越高越好。电动汽车驱动电机，要求启动、爬坡时高转矩，机、直流永磁无刷电机、交流异步电机、磁阻电机是目前电动汽车驱动电机的主流技术们有一个不可避开的设备，电子控制设备和微机控制技术，这个构成了电动汽车成本的技术障碍，目前核心技术掌握在外国人手中，我们要就得向他们购买，将来中国各种费，这是后话，但这种可能并非天方夜谭。若要降低电动汽车总成本，只能在电池、充电器、电机、控制器产品方面作文章。来改变这一局面，发明出一种新的电机驱动，变速机构系统和电池充电模式，走自己特色的路。如果在电动汽车上电池装的少，在确保电机正常运作，同时在各种路况运行条件下就小，能有效增加载荷，造价也低。电动机应采用直流有刷电机，稍作改进后直接驱采用暂波，调脉，调频率的通常做法，改用调内燃机油门的原理，车用驱动电机之功率，小功率电机，组成一个组合电机，该组合内的各个电机功率相等或功率大载、重载、爬坡、怠速时分别启动或关闭其中几个电机，使之工作或停机。即驾驶员根运行状况来调节电机工作的数量和总功率，而工作的电机始终以额定转速恒定输出转速和对其进行调速，这样就不再用电子控制器和调速器。多电机驱动能减小整车主电机的电流和额定值功率，减小击，这点对已使用较长时间寿命的电池和车载电池组内所储电量不多时的电池延长电池使用寿命。调速控制的不是很理想所致，因而保留了它。应取消原机械变速箱和离合器，采用磁变速，通过调节主动和从动器件的间距，就能达到变速箱离合器的作用，与组合电机一个有机整体的电机驱动系统。磁力驱动器调速可和单个大电机进行匹配也可与组合电机进行匹配，在这种匹配中，电机始终以额定转速在工作，由于磁力驱动器的调快、慢有变化，这时电机的负载，转矩就跟着变化，即整车需要大的转矩，电机或电矩，反之就输出小转矩，电机的转矩变化随整车之需要而变化，电机的功耗也随之变化车需多少转矩，电机就输出多少转矩，就耗多少电，既节能又不必通过复杂的电机控时，转速越高，转矩越小，转速越低，转矩越大，这就是载重负载大，或爬坡时要降永磁有刷电机与磁力驱动器，就完全利用稀土永磁材料，完全具有中国自主知识产权电动汽车包括纯电动汽车、混合动力汽车、燃料和磁力驱动器能应用到这些车上，对这种车型的总成本会降低很多，这样就容易为市场机汽车相比，更具竞争力。因此组合电机和磁力驱动器的研发，将对电动汽车研发，产用，具积极意义。充电机、电机、磁力驱动器等，其总成本在3万—3.5万元套，那么经济型家用或出租用电动轿车，其成运行费用方面是有竞争力的。析，对它们的性能进行了比较，指出了它们各自的优缺点。人类与环境共存和全球经济的可持续发展使人们迫切希望寻求到一种低排放和有效利具，使用电动汽车无疑是一种很有希望的方案。现代电动汽车是融合了电力、电子、机械控制、材料科学以及化工技术等多种高新个主要部分组成，即控制器。功率变换器、电动机及传感器。目前电动汽车中使用的电动机、感应电动机、开关磁阻电动机以及永磁无刷电动机等。电动汽车的运行，与一般的工业应用不同，非常复杂。因此，对驱动系统的要求是很高的特点。1.2电动汽车用电动机应具有宽广的调速范具有大转矩，以满足起动和爬坡的要求；在恒功率区，要求低转矩时具有高的路面能够高速行驶的要求。1.3电动汽车用电动机应能够在汽车减速时有最佳能量的利用率，这在内燃机汽车上是不能实现的。运行时噪声低，使用维修方便，价格便宜等[1-2]。2.1直流电动机有刷直流电动机的主要优点是控制简单、技术成熟。具有交流电机不可比拟的优良控发的电动汽车上多采用直流电动机，即使到现在，还有一些电动汽车上于存在电刷和机械换向器，不但限制了电机过载能力与速度的进一步提高，而且要经常维护和更换电刷和换向器。另外，由于损耗存在于转子上，使得散热困比的进一步提高。鉴于直流电动机存在以上缺陷，在新研制的电动汽车上已基本不采用直流电动机[3]。2.2.1交流三相感应电动机的基本性能交流三相感应电动机是应用得最广泛的电动机。其定子和转子采用硅钢片叠压的滑环、换向器等部件。结构简单，运行可靠，经久耐用。交流感应电动机的功率覆盖面实现再生反馈制动。与同样功率的直流电动机相比较，效率较高，质量减轻一半左右，价方便。2.2.2交流感应电动机的控制系统特性。因此，在采用交流三相感应电动机的电动汽车上，需要应用逆变器中的功率半导体电变为频卒和幅值都可以调节的交流电来实现对交流三相电动机的控制。主要有v/f控制法、转差频率控制法。用矢量控制法，对交流三相感应电动机的励磁绕组交流电的频率和输入交流制，控制交流三相感应电动机旋转磁场的磁通量和转矩，实现改变交流三相感应矩，来满足负载变化特性的要求，并能够获得最高效率，从而使得交流三相感应电动机上得到广泛应用。2.2.3交流三相感应电动机的不足交流三相感应电动机的耗电量较大，转子容易发热，在高速运转时需要保证对却，否则会损坏电动机。交流三相感应电动机的功率因数较低，使得变频变压装置的输低，因此需要采用大容量的变频变压装置。交流三相感应电动机的控制系统的造价远远应电动机本身，增加了电动汽车的成本[2-4]。另外，交流三相感应电动机的调速性也较差。2.3.1永磁无刷直流电动机的基本性能永磁无刷直流电动机是一种高性能的电动机。它的最大特点就是具有直流电动机的的机械接触结构。加之，它采用永磁体转子，没有励磁损耗：发热的电枢绕组又装在外热容易，因此，永磁无刷直流电动机没有换向火花，没有无线电干扰，寿命长，运行可靠，维修简便。此外，它的转速不受机械换向的限制，如果采用空气轴承或磁悬浮轴承，可以在每分钟行。永磁无刷直流电动机机系统相比具有更高的能量密度和更高的效率，在电动汽车中前景。2.3.2永磁无刷直流电动机的控制系统典型的永磁无刷直流电动机是一种准解耦矢量控制系统，由于永磁体只能产生固定幅成。为进一步扩充转速，永磁无刷直流电动机也可以采用弱磁控制。弱磁控制的实质是使超前，提供直轴去磁磁势来削弱定子绕组中的磁链。2.3.3永磁无刷直流电动机的不足永磁无刷直流电动机受到永磁材料工艺的影响和限制，使得永磁无刷直流电动机的功率仅几十千瓦。永磁材料在受到振动、高温和过载电流作用时，其导磁性能可能会下降象，将降低永磁电动机的性能，严重时还会损坏电动机，在使用中必须严格控制，使其不磁无刷直流电动机在恒功率模式下，操纵复杂，需要一套复杂的控制系统，从而使得永磁机的驱动系统造价很高[5-10]。2.4.1开关磁阻电动机的基本性能开关磁阻电动机是一种新型电动机，该系统具有很多明显的特点：它的结构比其简单，在电动机的转子上没有滑环、绕组和永磁体等，只是在定子上有简单的集中绕交流感应电动机要高。损耗主要在定子，电机易于冷却；转子元永磁体，调速范围宽实现各种特殊要求的转矩一速度特性，而且在很广的范围内保持高效率。更加适合电求。2.2.4开关磁阻电动机的控制系统开关磁阻电动机具有高度的非线性特性，因此，它的驱动系统较为复杂。它的器。开关磁阻电动机的励磁绕组，无论通过正向电流或反向电流，其转矩方向不变，个容量较小的功率开关管，功率变换器电路较简单，不会出现直通故障，可靠性好，易启动和四象限运行，具有较强的再生制动能力。成本比交流三相感应电动机的逆变器控制系统要低。控制器由微处理器、数字逻辑电路等元件组成。微处理器根据驾驶员输入的命令，同时对位置检测器、电流检测器所反馈的电动机转子位置，进行分析、处理，并在瞬间做出决策，发出一系控制开关磁阻电动机适应电动汽车不同条件下运行。控制器性能好坏和调节的灵活性，的软件和硬件的性能配合关系。开关磁阻电动机需要高精度的位置检测器，来为控制系统提供电动机转子的位置号，并要求有较高的开关频率以降低开关磁阻电动机的噪声。2.4.3开关磁阻电动机的不足开关磁阻电动机的控制系统比其他电动机的控制系统复杂一些，位置检测器是开件，其性能对开关磁阻电动机的控制操作有重要影响。由于开关磁阻电动机为双凸极结存在转矩波动，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。另外，由于开关磁阻电动较大，功率变换器的直流电流波动也较大，所以在直流母线上需要装置一个很大的滤波电容器[2,11-13]电动汽车在不同的历史时期采用了不同的电动是机技术、机械制造技术、电力电子技术和自动控制技术的不断发展，交流电动机。永磁和开关磁阻电动机显示出比直流电动机更加优越的性能，在电动汽车上，这些电动机逐电动机以及它们的控制装置，成本还比较高，形成批量生产以后，这些电动机和单元控迅速降低，将能够满足经济效益的要求，并使电动汽车整车价格降低[2]。通过系统地分析和比较后认为永磁无刷直流电动机和开关磁阻电动机综合性能超过其是当前电动汽车的最佳选择。除本文讨论的几种电动机及控制技术外，根据特殊需要，还可以选择永动机等特种电动机应用于电动汽车的驱动系统。电动汽车动力传动装置参数(电动机功率、传动系速比等),对车辆的动力性、经济性有显著影响。电动汽车动力传动系主要半轴方案。本文主要针对电动轮方案汽车传动系统进行参分析。电动机是电动汽车的心脏，电动机的选择对电动汽计至关重要。电动机驱动功率太大,为了满足一定的车辆行驶性能要求,这势必引起电动机和电池组容量取值的增大和车辆成本的增加。另外,电池组数目增多,在车辆上布置困难,车重增加,限制了车辆的续行里程，太小了又会影响整车的动力性能。η=0.9,滚2.1.2动力性指标如下:机有广泛的应用前途，本文中选用他励直流电机。tηg2tηg），××条件限制本文中用一般的电机参数的计算方法仿真，这aUII×5.3Innn×0iFr≥−00.995.5≥×(3)由电机最大输出转矩和最大爬坡度对应行驶阻力maxFG(fcossin)α=α+α0iFrMαη−≥由以上的计算我们选定一个合适的减速比0i=3.1[2这一章是在整车的参数以及动力性能要求的基础上，车理论和电动机知识进行动力学匹配计算。重要的性能指标，设计的时候一定要满足其要求。根据确定电机的功率转速的特性参数，从而选定所要用的电速与电机最高转速、最高车速时的阻力与电动机最高转汽车最大爬坡和电动机最大转矩来确定主减速比的上下理的值。因为永磁铁与定子磁极、槽间的吸引力变动造成，若步电机不用永磁，更重要的是励磁与驱动绕组安匝数之和与永磁电机相等），输出力矩略有上升，中间可取掉一大块圆料（作其它小电机用料），不但进一步降低重器植入其间，简化外部接线。另一问题是电池寿命短，可开发高速飞轮电机取代电池定难度，但通过努力可以实现。这样的“飞轮电池”寿命长，体积小，充电快，免维护。汽车动力与普通电机不同，希望有足够大的储备功率，以便获得启动加速度，一电动工具那种），是比较理想的，但有电刷，寿命短，难维护。异步电机启动力矩与运行致使电机尺寸大；永磁式同步电机（目前电动自行车无刷电机）的磁铁怕热、怕振、怕过电机性能很理想，但驱动功率大（能量输入太多，然后又要送回电源），造成力矩脉动、成本偏高。我发明的电机是以开关磁阻电机为原型，溶入同步电机原理，异步电机结构，步进电机特性。偏磁电机有一套独立的偏磁理论，以电脑、电子驱动、反馈控制技术的原创型电机发6.控制方式灵活，可采用开环变频调速或闭环无刷电机方式。定子通过双向磁通，转子为单向磁通。因此，偏磁电机定子驱动与励磁磁势可相叠加或机的结构使定子驱动磁势相对转子永磁势只能产生可变磁阻功能，起不到叠加作用。如少为一半。更可贵的是：偏磁电机永磁材料可选用廉价的铁氧体，而同步电机为提高功昂的钕铁硼。二种永磁材料每公斤价格相差十倍。利用傅里叶级数原理将磁阻电机原有的脉冲直流驱动绕组一分为二，分为直流、流偏磁与交流驱动取而代之，称之为偏磁式磁阻电机。若用永磁取代直流绕组，就是永磁式偏磁电机。从另一角度理解，偏磁电机等效于将转子磁场搬到定子上去的同步电机，也可称偏磁式同步电机。磁阻（又称反应）式电机，按前些年的技术，都以为其效率低、脉振大、噪音高、适用面科院电工所等单位，引进混合式电机替代国产旧式磁阻步进电机。近几十年来，由于功率发展，美、英等国研究并开发了开关磁阻电机系统（由电子开关、位置检测、磁阻电），校，科研院、所最近也开始研究、重视这项新技术，涌现大量论文。本人发明的偏磁电机系列与美国人发明的混合式磁阻电机、永磁双凸极磁阻电机，用偏属于偏磁电机范畴，是偏磁电机大家族中的几条分支而已。相比之下，美国人发明的混复杂，永磁双凸极磁阻电机磁极分布不对称，谐波成份大，制造工艺上还待完善；而我中大部分结构的磁极分布对称，采用我在该领域独创的多跨或分布式绕组，安匝数还可率更省，性价比更高；而且偏磁电机不受功率限制，小可至毫瓦，大可超兆瓦。因此偏用于磁阻步进电机升级，更适用于开关磁阻电机换代。与异步电机变频调速系统相比：偏磁电机转子结构简单，平均气隙磁密磁能量，不要采用复杂的矢量变换技术等。因此偏磁电机系统的成本仅是同功率异步电机根据偏磁式磁阻电机原理制作了几台样机，都达到较满意的效果。流降低至原来一半，同样转速时，相电压也仅是原来一半(与传统单、双拍方式相比驱动功率降为原来1/），），噪音明显下降。改装反应式步进电机达到了混直流电机一样的铁芯尺寸与外壳尺寸。新电机用串激式偏磁，省去了价格昂贵），倍。变换技术，要求计算机速度、位数较高，内存容量大，接口功能多，变频器价格无法低于千元人民币。于洗衣机、冰箱、空调上，有很大实用价值。就算应用于大型电机（如火车头、轧钢机、空压机站等）方面，由于偏磁电机不打滑，率高，成本更低。中国的电动汽车工业已开始启动，而偏磁电机与汽车将达到最佳配合刷驱动方案具有低速大力矩，高速恒功率的良好机械特性，而且启动电流小，过载不烧电机。偏磁电机可用于电动机，也可用作发电机。偏磁电机调速范围大，可作控制电机，也作微型电机，也可制成超大型电机。按其制造精度等级不同，可作精密控制电机，也器主驱动电机。偏磁电机具体应用为：步进电机、伺服电机、机床主轴调速电机，微型音响类电机，打印机、传真机、电脑软、硬盘主电机，家用高速磨浆机、榨汁机机、空调、冰箱变频调速电机，开关磁阻电机、无刷直流电机，电动火车、汽车、自行电机，升降机、电梯主电机，大型采矿、轧钢、锻压主电机，移动式小型发电机火花加工机床、感应电炉中频发电机，低速同步电机等。军事上，用作潜艇驱动天线驱动，舰艇火炮伺服，导航陀螺等，具有高效、简单、可靠、体积小的特点。开关磁组电动机调速系统之所以能在现代调速系统中异军突起，主要是因为它卓是转子上没有任何形式的绕组，因此不会有鼠笼感应电机制造过程中铸造不良和使用过程题。其转子机械强度极高，可以用于超高速运转（如每分钟上万转）。在定子方面，它只组，因此制造简便、绝缘结构简单。●功率电路简单可靠。因为电动机转矩方向与绕组电流方向无关，即只需单方相绕组电流，故功率电路毁功率器件。而开关磁阻电动机调速系统中每个功率开关器件均直接与电动机绕组相串又有较高的工作可靠性。●系统可靠性高。从电动机的电磁结构上看，各项绕组和磁路相互独立，各自在一定轴角范围内产生电磁转矩。而不像在一般电动机中必须在各相绕组和磁路共同作用下产生一个旋转磁场，电运转。从控制结构上看，各相电路各自给一相绕组供电，一般也是相互独立工作。由此可一相绕组或控制器一相电路发生故障时，只需停止该相工作，电动机除总输出功率能力有无其他妨碍。●起动转矩大，起动电流低。控制器从电源侧吸收较少的电流，在电机侧得到较大的起动转矩是本系统点还可以延伸到低速运行段，因此本系统十分合适那些需要重载起动和较长时间低速重载运行的机械。●适用于频繁起停及正反向转换运行。本系统具有的高起动转矩、低起动电流的特点，使之在起动过程中电流冲击小，电动机和控制器发热较连续额定运行时还要小。可控参数多使其制动运行具有同样优良的转矩输出能力和工作特性。二者综合作用的结果必然使之适用于频繁起停●可控参数多，调速性能好。控制开关磁阻电动机的主要运行参数和常用方法至少有四种：相导通角、相关断角、相电流幅值、相绕组电压。可控参数多，意味着控制灵活方便。可以根求和电动机的情况，采取不同控制方法和参数值，即可使之运行于最佳状态（如出等还可使之实现各种不同的功能的特定曲线。如使电动机具有完全相同的度，可以很方便的构成无静差调速系统。●效率高，损耗小。本系统是一种非常高效的调速系统。这是因为一方面电动机绕组无铜损；另一方面型异步电动机的系统进行比较，本系统在不同转速和不同负载下的效率均比变频器系统高，一般要高5~现代电动汽车是融合了电力、电子、机械控制、材料科学以及化工技术等多种高新个主要部分组成，即控制器。功率变换器、电动机及传感器。目前电动汽车中使用的电动机、感应电动机、开关磁阻电动机以及永磁无刷电动机等。电动汽车的运行，与一般的工业应用不同，非常复杂。因此，对驱动系统的要求是很高的特点。1.2电动汽车用电动机应具有宽广的调速范具有大转矩，以满足起动和爬坡的要求；在恒功率区，要求低转矩时具有高的路面能够高速行驶的要求。1.3电动汽车用电动机应能够在汽车减速时有最佳能量的利用率，这在内燃机汽车上是不能实现的。运行时噪声低，使用维修方便，价格便宜等[1-2]。2.1直流电动机有刷直流电动机的主要优点是控制简单、技术成熟。具有交流电机不可比拟的优良控发的电动汽车上多采用直流电动机，即使到现在，还有一些电动汽车上仍使用直于存在电刷和机械换向器，不但限制了电机过载能力与速度的进一步提高，而且要经常维护和更换电刷和换向器。另外，由于损耗存在于转子上，使得散热困难比的进一步提高。鉴于直流电动机存在以上缺陷，在新研制的电动汽车上已基本不采用直流电动机[3]。2.2.1交流三相感应电动机的基本性能交流三相感应电动机是应用得最广泛的电动机。其定子和转子采用硅钢片叠压的滑环、换向器等部件。结构简单，运行可靠，经久耐用。交流感应电动机的功率覆盖面实现再生反馈制动。与同样功率的直流电动机相比较，效率较高，质量减轻一半左右，价方便。2.2.2交流感应电动机的控制系统特性。因此，在采用交流三相感应电动机的电动汽车上，需要应用逆变器中的功率半导体电变为频卒和幅值都可以调节的交流电来实现对交流三相电动机的控制。主要有v/f控制法、转差频率控制法。用矢量控制法，对交流三相感应电动机的励磁绕组交流电的频率和输入交流制，控制交流三相感应电动机旋转磁场的磁通量和转矩，实现改变交流三相感应矩，来满足负载变化特性的要求，并能够获得最高效率，从而使得交流三相感应电动机上得到广泛应用。2.2.3交流三相感应电动机的不足交流三相感应电动机的耗电量较大，转子容易发热，在高速运转时需要保证对却，否则会损坏电动机。交流三相感应电动机的功率因数较低，使得变频变压装置的输低，因此需要采用大容量的变频变压装置。交流三相感应电动机的控制系统的造价远远应电动机本身，增加了电动汽车的成本[2-4]。另外，交流三相感应电动机的调速性也较差。2.3.1永磁无刷直流电动机的基本性能永磁无刷直流电动机是一种高性能的电动机。它的最大特点就是具有直流电动机的的机械接触结构。加之，它采用永磁体转子，没有励磁损耗：发热的电枢绕组又装在外热容易，因此，永磁无刷直流电动机没有换向火花，没有无线电干扰，寿命长，运行可靠，维修简便。此外，它的转速不受机械换向的限制，如果采用空气轴承或磁悬浮轴承，可以在每分钟行。永磁无刷直流电动机机系统相比具有更高的能量密度和更高的效率，在电动汽车中前景。2.3.2永磁无刷直流电动机的控制系统典型的永磁无刷直流电动机是一种准解耦矢量控制系统，由于永磁体只能产生固定幅成。为进一步扩充转速，永磁无刷直流电动机也可以采用弱磁控制。弱磁控制的实质是使超前，提供直轴去磁磁势来削弱定子绕组中的磁链。2.3.3永磁无刷直流电动机的不足永磁无刷直流电动机受到永磁材料工艺的影响和限制，使得永磁无刷直流电动机的功率仅几十千瓦。永磁材料在受到振动、高温和过载电流作用时，其导磁性能可能会下降象，将降低永磁电动机的性能，严重时还会损坏电动机，在使用中必须严格控制，使其不磁无刷直流电动机在恒功率模式下，操纵复杂，需要一套复杂的控制系统，从而使得永磁机的驱动系统造价很高[5-10]。2.4.1开关磁阻电动机的基本性能开关磁阻电动机是一种新型电动机，该系统具有很多明显的特点：它的结构比其简单，在电动机的转子上没有滑环、绕组和永磁体等，只是在定子上有简单的集中绕交流感应电动机要高。损耗主要在定子，电机易于冷却；转子元永磁体，调速范围宽实现各种特殊要求的转矩一速度特性，而且在很广的范围内保持高效率。更加适合电求。2.2.4开关磁阻电动机的控制系统开关磁阻电动机具有高度的非线性特性，因此，它的驱动系统较为复杂。它的器。开关磁阻电动机的励磁绕组，无论通过正向电流或反向电流，其转矩方向不变，个容量较小的功率开关管，功率变换器电路较简单，不会出现直通故障，可靠性好，易启动和四象限运行，具有较强的再生制动能力。成本比交流三相感应电动机的逆变器控制系统要低。控制器由微处理器、数字逻辑电路等元件组成。微处理器根据驾驶员输入的命令，同时对位置检测器、电流检测器所反馈的电动机转子位置，进行分析、处理，并在瞬间做出决策，发出一系控制开关磁阻电动机适应电动汽车不同条件下运行。控制器性能好坏和调节的灵活性，的软件和硬件的性能配合关系。开关磁阻电动机需要高精度的位置检测器，来为控制系统提供电动机转子的位置号，并要求有较高的开关频率以降低开关磁阻电动机的噪声。2.4.3开关磁阻电动机的不足开关磁阻电动机的控制系统比其他电动机的控制系统复杂一些，位置检测器是开件，其性能对开关磁阻电动机的控制操作有重要影响。由于开关磁阻电动机为双凸极结存在转矩波动，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。另外，由于开关磁阻电动较大，功率变换器的直流电流波动也较大，所以在直流母线上需要装置一个很大的滤波电容器[2,11-13]电动汽车在不同的历史时期采用了不同的电动是机技术、机械制造技术、电力电子技术和自动控制技术的不断发展，交流电动机。永磁和开关磁阻电动机显示出比直流电动机更加优越的性能，在电动汽车上，这些电动机逐电动机以及它们的控制装置，成本还比较高，形成批量生产以后，这些电动机和单元控迅速降低，将能够满足经济效益的要求，并使电动汽车整车价格降低[2]。通过系统地分析和比较后认为永磁无刷直流电动机和开关磁阻电动机综合性能超过其是当前电动汽车的最佳选择。除本文讨论的几种电动机及控制技术外，根据特殊需要，还可以选择永动机等特种电动机应用于电动汽车的驱动系统。如果采用电励磁的无刷直流电动机就可以很方便地“加励磁，提高转矩；高速时减小励磁，减小转矩。发电态：低速时增加励磁，高速时减小高于控制电枢，这也是为什么同步电机大多采用旋转磁极式的原因。电动汽车与内燃机汽车相比，有其自身的许多特方面的比较。电动汽车的价格比内燃机汽车高，决定了电动汽车的初期投入大、汽车的维修保养费用低，随着使用年限的延长，其使用费用支出会逐渐降低，甚用成本。场所电动汽车○○○○★☆○☆★○○○○○汽油汽车○☆★★○○☆○○★★☆☆☆柴油汽车○★☆★○★★○○★☆☆☆☆注：○-好（适用）；★-一般；☆-差（不适用）。◆无污染，噪声低电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益及光化学烟雾。电动汽车无内燃机产生的噪声，电动机的噪声也较内燃机小。噪声对人的听觉、神经、心血管、消化、内分泌、免疫系统也是有危害的。但是，使用电动汽车并非绝对无污染，例如使用铅酸蓄电池做动力源，制造、使用中要等。但它的污染较内燃机的废气要轻得多。更何况随着技术得发展，可以源，如发展水电、核电、太阳能充电。◆能源效率高，多样化电动汽车的研究表明，其能源效率已超过汽油机高，电动汽车更加适宜。电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可现制动减速时能量的再利用。另一方面，电动汽车的应用可有效地减少对石油资源的依赖，可将电池充电的电力可以由煤炭、天然气、水力、核能、太阳能、风力、潮汐等能源夜间向蓄电池充电，还可以避开用电高峰，有利于电网均衡负荷，减少费用。◆结构简单，使用维修方便电机无需保养维护，更重要的是电动汽车易操◆动力电源使用成本高，续驶里程短能量小，一次充电后行驶里程不理想，电动车的价格较贵。但从发展的角度看，随着科相应的人力物力，电动汽车的问题会逐步得到解决。扬长避短，电动汽车会逐渐普及，本必然会降低。摘要：设计了一种电动汽车用永磁无刷直流电机，采用外转子结构，其目的是嵌在汽车软件对该种电机的磁通、磁感应强度以及转矩进行有限元分析。电动汽车公害少，节约石油消耗，结构简单，维直流电动机与相同功率的其他类型的电动机相比，体积小，质量轻，在质量、效明显优势，永磁无刷电动机没有电刷和滑环等零件，结构更简单，性能更可靠，合作为电动汽车的驱动电动机。由于一般采用方波供电，在相同的峰值电压和峰方波磁场相互作用产生的转矩要大，所以永磁无刷电动机可以输出较大的电磁转矩。随着电子技术与控制技术的迅速发展，如果将电动机直接安装在汽车的），为减轻。世界先进国家已将其作为发展方向，开展研究，有的国家已研制成样机。但是，由于轮毂内径的限制，永磁电机的体积受到限制，而又要产生较高的转矩，这就来一定的难度。而且，永磁无刷直流电机的设计，既不能简单地套用永磁同步电动2.2.1性能计算2.2.2绕组数据2.2.3磁路计算2.2.4空载特性曲线2.2.5不同负载率的工作特性模型示意图。3.2.1定义单元类型）＝）＝）：），一般，认为磁力线沿电机外侧表面闭合，这条边界属于第一类齐次边界，很多情永磁电机由永磁体作为激励源，通过材料特性中矫顽力设置即可，不必另外加激励。分析空载情况时，不必加载荷；分析负载情况时，在槽内区域加负载电流。3.6后处理等A线。3.6.2映射结果到某一路径上可以沿该路径执行许多数学运算和微积分运算，从而得到有意义的计算结果。图形或列表方式观察结果项沿路径的变化情况。3.6.3用麦克斯韦应力张量法计算转矩［4］麦克斯韦应力张量法是由电磁场理论推导出的转矩计算方法。在二维电磁场中，Br，Bθ分别为半径r处气隙磁密的径向和切向分量。电磁场是电机能量传输的核心，利用有限元方法对其设计方法进行了研究。编写了《永磁无刷直流电动机设计程序》和《永磁无刷直流值分析程序》，前一个程序的计算结果作为后一个程序的输入数据，我们取磁路计算法大量的计算（包括优化计算）都用磁路法进行，磁场分析法只用于核算电磁转矩等参少，这样经过两个程序若干次轮换计算，可以得到比较满意的结果。我们认为结合设计永磁无刷直流电动机的方法是成功的。通过磁场分析，我们发现仍有许多究，例如转矩的波动问题，采用六相或五相，摘要：设计了一种电动汽车用永磁无刷直流电机，采用外转子结构，其目的是嵌在汽车软件对该种电机的磁通、磁感应强度以及转矩进行有限元分析。电动汽车公害少，节约石油消耗，结构简单，维直流电动机与相同功率的其他类型的电动机相比，体积小，质量轻，在质量、效明显优势，永磁无刷电动机没有电刷和滑环等零件，结构更简单，性能更可靠，合作为电动汽车的驱动电动机。由于一般采用方波供电，在相同的峰值电压和峰方波磁场相互作用产生的转矩要大，所以永磁无刷电动机可以输出较大的电磁转矩。随着电子技术与控制技术的迅速发展，如果将电动机直接安装在汽车的），为减轻。世界先进国家已将其作为发展方向，开展研究，有的国家已研制成样机。但是，由于轮毂内径的限制，永磁电机的体积受到限制，而又要产生较高的转矩，这就来一定的难度。而且，永磁无刷直流电机的设计，既不能简单地套用永磁同步电动2.2.1性能计算2.2.2绕组数据2.2.3磁路计算2.2.4空载特性曲线2.2.5不同负载率的工作特性模型示意图。3.2.1定义单元类型）＝）＝）：），一般，认为磁力线沿电机外侧表面闭合，这条边界属于第一类齐次边界，很多情永磁电机由永磁体作为激励源，通过材料特性中矫顽力设置即可，不必另外加激励。分析空载情况时，不必加载荷；分析负载情况时，在槽内区域加负载电流。3.6后处理等A线。3.6.2映射结果到某一路径上可以沿该路径执行许多数学运算和微积分运算，从而得到有意义的计算结果。图形或列表方式观察结果项沿路径的变化情况。3.6.3用麦克斯韦应力张量法计算转矩［4］麦克斯韦应力张量法是由电磁场理论推导出的转矩计算方法。在二维电磁场中，Br，Bθ分别为半径r处气隙磁密的径向和切向分量。电磁场是电机能量传输的核心，利用有限元方法对其设计方法进行了研究。编写了《永磁无刷直流电动机设计程序》和《永磁无刷直流值分析程序》，前一个程序的计算结果作为后一个程序的输入数据，我们取磁路计算法大量的计算（包括优化计算）都用磁路法进行，磁场分析法只用于核算电磁转矩等参少，这样经过两个程序若干次轮换计算，可以得到比较满意的结果。我们认为结合设计永磁无刷直流电动机的方法是成功的。通过磁场分析，我们发现仍有许多究，例如转矩的波动问题，采用六相或五相，混合磁路技术可应用于永磁电动机及永磁发电机。应用混可使永磁发电机成为低成本稳压永磁发电机。混介磁路电机的具体用途：可用于电动车辆、汽车及集度调节驱动系统、电梯驱动电机、家用电器，仪器仪表等处。用于发各种移动电站电源、特种频率发电机、风力发电机等。混合磁路电机很有希望取代部分现有的永磁电机产品，代产品。混合磁路电机是在永磁电机的基础上发展起来的一种调和电压调节性能更优异的永磁发电机。众所周知永磁电机用去了产生磁场所需要的励磁功率，因而效率提高。永磁电机其他类型电励磁电机相比较，通常效率至少提高(3—5)％。用磁钢取代电机励磁线圈及磁极铁心，使电机体积减少，重量降低。特别是最近二体积小(小二分之一以上)，重量轻(轻二分之一以上)，同时噪声也有不同程度的下降。伺服电机、汽车电机、家用空调器等方面。外施电压来进行。如欲用强磁或弱磁来提高调速精度，则难以实施。所谓混合磁路电机是指在电机磁路中不仅有永磁磁路，也节作用，电机转速调节精度更高，可为工业发展提供高精度调速驱动电机。调节难题得以解决。永磁电机常作为电动机使用，除在测速发动机速度变化或负荷变化时，永磁发电机的端电压不稳定，不满稳定的技术件。如果在发电机端用斩波的办法稳定电压，其技术不功率电压调节器成本过高，难以实际应用。无论是原动机速度起的发电机电压不稳定，只要调节混合磁路电机的励磁磁场，永磁为用户所接受。使用混合磁路电机，无论作电动机或发电机，其体积小，重效率高等优点仍然保持。电动汽车用永磁无刷直流电机的控制与驱动[来源：源自：互联网|作者：|时间：2005-在电动汽车或者混合动力电动汽车的研究与开发中,有很多问题需要解决,驱动系统即是电动汽车使用的驱动系统有电刷式直流电机、感应电机、永磁电机和磁阻电机等,其中永磁同步方波电机构成的驱动系统效率高、体积小、重量轻、结构简单、出力大,如果能很好地解决其控制和驱动问题,将使永磁式电机在电动汽车中的使用具有广阔的前景。电动汽车对驱动系统中电机的要求是:结构简单、外形尺寸小、重量轻、高速操作性能好、免维护或少维护、容易控制、输出扭矩大。资料表明,现有的永磁式电机普遍具有正弦气隙磁通密度和正弦定子电流。在电动汽车驱动系统中,使用具有方波电势的永磁式电机具有更大的优越性。通型三相变换器结合,具有如下优点:(1)电机及其控制驱动电路结构简单。在电机中产生平顶波的磁场分布和感应电势,比产生正弦波分布的磁场和正弦变化的感应电势简单;同样,产生方波电压、方波电流的变换器比产生正弦波电压、正弦波电流的变换器简单的多。此,尤其适用于高速电机。(3)转矩脉动小,三相对称。波顶宽度不小于120°电角度的平顶波电势和电流,当二者相位相同时,转矩无脉动,汽车的低速性能好。(4)材料的利用率高,出力大。在相同的材料(5)控制方法简单。磁场定向控制转化为磁极位置控制,电压频率协调控制简化为调压控制。(6)方波电机的电势波顶平直,与蓄电池结合时,整流和滤波简单。1.控制规律现有的永磁式电机控制较难,限制了它的应用,采用方波电机以后,电机的控制与驱动较为容易。但是,考虑到电动汽车经常处于前进、制动、上坡和下坡之中,电机也经常工作于电动和制动两个状态,这就要求其控制与驱动器的设计不同于普通调速系统。车辆前进时,电机作电动机使用,蓄电池提供电能;当车辆下坡或者需要制动时,电机工作于发电状态,蓄电池充电。电机的控制与驱动器根据汽车能量管理系统的指令,决定蓄电池充电电流的大小,并保证该电流不超过蓄电池可接收值。电机在电动和发电两个状态及其切换均通过电机控制及驱动器来完成。随着电力电子技术的发展变换器、电机转轴位置检测器和永磁方波电机构成的驱动系统原理图,其中桥式变换器提供双向电流通路在电动状态下,任一时刻只有2只开关管导通,分别属于上桥臂和下桥臂,而且只有下桥臂开关2.电路实现本文选用高集成度的芯片组成了高性能的控制电路,实现了双向控制规律,完成了小容量永磁同步电机的控制与驱动。实验情况证明永磁无刷方波直流电机构成的驱动系统能够满足电动汽车的量的永磁式电机及无位置检测技术等,将使该系统的应用具有实际价值。1.概括汽车空调电机，从狭义上说，包括空调冷凝器风扇电机和空调蒸发器鼓风机电机热器与车辆空调系统的冷凝器往往安装在一起，采用同一台电于风扇进行通风冷却。因机应包括散热器风扇电机、冷凝器风扇电机和空调蒸发器鼓风机电机。高档次的轿车往则开闭顶窗的电机也可列入车用空调系统电机的行列.轿车和捷达轿车的生产制造技术，并开始零部件国产化。这些电机由温控元件根据水箱定的车厢温度自动进行起动、关断，比以前发动机直接由轴带风叶来进行冷却要更科学却效果也更好.的设计制造也有了这方面的需要。但主要还是集中在轿车2.市场情况机系统的产量，以上海汽车空调器厂为多，它的电机配套厂家有上海舒航电器公司等等。按照国家"十五"计划，在十五计划结束时，国内轿车年产量将达到目前有一定程度的发展。国内汽车空调系统及其电机、散热器风扇系统及其电机的市场将有增长。紧要事情.3.结构特点与技术标准汽车用空调电机可分为:这是目前绝大多数汽车用空调电机生产制造厂家采用的结构型式。定于安装永磁磁钢，断缩短，甚至完全"缩进"风扇或风罩中，与风扇出现了无铁芯的超薄型电机，形成盘式电机。此系统一般是一个带储油器的驱动泵和驱动齿轮，通过风扇运行控制器和液压油流动控阀及双腔电机来驱动风扇。这种冷却风扇系统的输出功率可以做的很大，有的达十几个马构过于复杂。无刷电机以电子换向电路取代换向器及电刷，结构上与有刷直流电动机有很大的不同。外高档次的轿车已经在应用无刷电机了。无刷电机以其运行寿命长、噪声低、对无线电波的度控制容易等优点，正日益显示出强大的生命力。近阶段影响无刷电机应用的因素是它的高，电子控制电路及驱动电路的集成化产品，在国内还没有比较好的供货商。下公司生产的汽车空调电机的技术标准。我国目前尚无散热器风扇系统及车用空调系统的电机的行业标准，与通用、大众、国内的合资企业配套，一般是必须符合各公司的国外总部的技术标准。如果我国能建立自己的汽车空调系统的电机的行业标准，并在技术性能指标上达到么对提高我国电机在国际汽车工业领域里的声誉和打入国际市场，一定是有益处的。4.汽车空调系统电机的发展趋势的技术来控制电机的输出转速。）／）／与性能.随着对人本身的进一步关注，行车的安全可靠、车厢内的舒适程度会不子化，智能化。能源的短缺，也将迫使电机制造商更多地考虑提高电机的运行效1.可以预测，微特电机的市场，无论国内、国外都存在巨大发展空间。等，把企业做大做强是一个发展趋势。目前在我国长江三角洲、珠江三角洲、环渤海区小电机行业的重要生产基地、出口基地、研发基地。3.开发新品能力不断提升>近几年各企业都投入大量试设备，如有多台数高速冲床、各种先进的自动绕线机以及各种国外先进的检测设备品的质量和一致性。新产品开发能力有较大提升。有的民营企业已建立批量生产无刷公司都有批量生产振动马达（空芯、实芯、钮扣型）生产线，有的民企建立了很大线、步进电机生产线，也有的企业建立了汽车电机生产线。4.零部件专业化生产水平不断上升>为了降低生产微特电机分工，生产规模化、专业化是一个发展趋势。近几年，我国微特电机零部件步，许多企业都引进和添置许多设备，以确保大批量生产的品质。近年来，外降低成本，都希望零部件就地化，这也大大促进我国微特电机零部件制造水平不断提升批较高水平的零部件制造厂家。能制造转轴、换向器、含油轴承、精密滚珠轴承、电刷国内配套外，还远销海外。5.关键材料自制能力增强我国微特电机关键材料的自制能力不足，过去不少材料还要依赖国外进口。近几年化，相关一部材料都能自己生产，并形成一定规模，比如磁性材料厂家广州金南、江门韵升、鞍山德康、横店东磁、安徽龙磁、惠州旭辉等公司；贵金属材料厂家重庆川仪一属工业等公司；漆包线厂家有珠海蓉胜、上海电磁线、福州大通、常州连环等公司。6.专用设备制造水平有较大提高最近几年，我国微特电机的生产设备和测试设备制造能力有明显提高，不少设备与小，比如绕线机、高速冲床、动平衡机、点焊机、综合测试仪。充磁机、换向器精车机等等。在广东、上海、浙江、山东、江苏、河北等地已具有一定规模并在行业中有一定知名度的平不断提高，价格远比国外设备低，具有很大实用性和竞争能力。7.人才资源充裕微特电机行业是技术密集型、资金密集型、劳动密集型行业。中国人才资源充足，是发选择。综上所述，展望我国微特电机行业未来发展前景十分看好。应该说加快发展我国微特电遇是存在，同时，也应该看到我国微特电机行业也面临许多挑战，如外资企业（日本、韩国）大量将微特电机生产基地移入中国大陆；微特电机用的主要原材料冷轧钢板、铜涨价高端产品开发能力和制造能力还不足；外销产品也面临产品认证的挑战，整机对零部件认的供应商认证。可以说，加速发展我国微特电机行业的机遇与挑战并存。只要我国微特电空间大，而且许多应用领域还有待于进一步开发，市场潜力大。只要采取科学对策和适当外资企业合作，发挥各自优势。外资企业有资本、技术、管理优势，而我国企业有劳动力基础优势。双方加强合作，有利于优势互补，实现双赢新局面。基于这点共识，近几年，电机企业纷纷移师中国内地，如日本万宝至、三洋、三协、电产、芝蒲、安川、山本、信浓、美之美、伺服、松下、希爱化成、草津、思考、三相、五十岚、富士以及韩国天津三星、磁化、司，这些公司在我国生产的产品档次也在不断提高。不少高档产品也移到我国生品档次创造条件。此外，许多应用小电机的整机厂家也纷自动化设备、汽车等等厂家也不断在华投资办厂。随着全球微特电机产业的转移和扩张球微特电机的主要生产基地和产业的主要承接地，专业化分工亦日趋明显。今后，随着扩大零部件本土化水平，这必将大大促进我国微特电机行业的迅速发展，也有利于尽快国这的差距。我国要走国际化发展道路，现在全球生产、销售趋势已日益明显，只有走国际化道环境下，参与竞争，把企业做大做强。当前，全球微特电机产品正以高速度向着各个应用领域不势，展望我国微特电机行业的发展前景是十分诱人的。今后发展纲要，大力推进创国家名牌战略，加快我国微特电机行业由大变强的的跨越步伐。来，我国将会出现外资企业、民营企业相互合作、相互竞争又共同发展的新局面来，我国将成为世界各国微特电机制造厂家更加向往的生产基地、研发基地。我国更加繁荣昌盛的新局面，成为微特电机生产和技术强国。再生制动在电动汽车的能量回收中占有突出的地位，在电动汽车的能量管理系统利用再生制动回馈的能量。通常多采用向蓄电池充电来吸收再生制动回馈的能量[1]，其缺点是蓄电池难间的储能元件，具有比静电电容器高得多的能量密度和比电池高得多的功率密度，适合输出源[2]，它具有诸如比功率（单位质量或体积输出的功率）高、比能量（单位质量或体积输出的电时有效改善电动汽车的运动特性。另外，在电动车上使用超级电容器后为电动汽车储能装置，以期寻求获得高水平的能量回收的方法，并对超级电容要的介绍。再生制动是将车辆的动能依靠电机的发电机储存在电动汽车的储能装置中重新加），上，它就相当于电动汽车的主电源——动力电池，负责拖电动汽车的驱动电机应具有宽的调速范围和高的换器)是直流电源和负载之间的一个周期性通断的开关控制装置，它的作用是改变供给电机或超级电容器实验方案中，超级电容器和直流电机分别依次作为直流电源或负载使用。电动汽车在起动运行时，超级电容器放电,供给电机电能,电机处在电动状态，实现电能到机械能的变换，驱动车辆前进。当电动汽车减速时，要求直流电机处在发电制动状态，即处于再生制动状态，给作为置超级电容器充电，实现机械能到电能的转换，实现再生能量回收。(2)电动降压出给负载（电动