Pruis混合动力车用电机
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第3章电驱动系统
无论是纯电动汽车还是混合动力电动汽车,电动机驱动系统是其的动力系统重要组成部分,图3-1所示为丰田普锐斯THⅡ系统的变速驱动桥,含有2个大功率电机,通过行星齿轮机构实现了动力耦合,适应不同的工况对动力系统的要求。
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新能源汽车电驱动系统特性要求
新能源汽车的电动机驱动系统的特性要求主要由以下三个方面决定:驾驶性能要求、车辆的性能约束以及车载能源系统的性能。
驾驶性能的要求是由包括汽车动力性、制动性能以及续驶里程等性能在内的驾驶模式决定的;
车辆的性能约束主要是指车型、车重和载重等等;
能量系统的性能与蓄电池、燃料电池、超级电容、飞轮及各种混合型能源(详细内容见第二章的相关介绍)有关。
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新能源汽车的驱动电动机特征与特点
⒈新能源汽车的驱动电动机特征
用于新能源汽车的各种驱动电动机与普通工业用电机有区别,通常要求能够频繁启停、加减速,在低速或爬坡时要求高转矩,高速行驶时要求低转矩,并要求变速范围大;而工业驱动电动机通常优化在额定的工作点。因此新能源汽车驱动电动机应单独归为一类,在负载要求、技术性能以及工作环境等方面的主要特征如下:
①新能源汽车驱动电动机通常需要有4~5倍的过载以满足短时加速行驶与最大爬坡度时对驱动功率的要求;工业用驱动电动机一般有2倍的过载就可满足要求。
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②新能源汽车驱动电动机的最高转速要求达到基速的4~5倍;工业驱动电动机只要求达到恒功率时基速的2倍。
③新能源汽车驱动电动机要求有高比功率和优良的效率,从而能够降低车辆自重和延长续驶里程;而工业驱动电动机通常对比功率、效率及成本进行综合考虑。
④当有多电动机协同工作时,要求新能源汽车驱动电动机可控性高、稳态精度高、动态性能好;而工业驱动电动机只满足某一种特定的性能要求。
⑤新能源汽车驱动电动机往往被装在机动车上,受限于汽车的容积效率,工作在高温、恶劣天气及本底振动等工作条件下,而工业驱动电动机通常固定安装。
新能源汽车的驱动电动机特征与特点
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新能源汽车的驱动电动机特征与特点
⒉新能源汽车驱动电动机的技术特点
⑴单电动机或多电动机结构。
单个电动机通过变速器和差速器驱动车轮,多电动机结构是每一个驱动轮被单独驱动。由于这两种结构各有其优点,因此在现代新能源汽车上都有应用,但是现在单电动机结构的应用占主流。
⑵固定速比或可变速比齿轮减速。
通常也分为单速传动和多速传动。前者采用固定速比齿轮变速传动,而后者采用带离合器和变速器的多级齿轮变速传动。可变速比齿轮变速传动具有如下优点:应用常规驱动电动机系统可在低挡位得到较高的启动转矩,在高挡位得到较高的行驶速度,但其缺点是质量及体积大在,成本高,可靠性低,结构复杂。目前我国的新能源汽车行业,还是采用多速传动,甚至采用无级变速传动装置,以弥补电机性能的不足。
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⑶系统电压。
所选的新能源汽车系统电压等级将大大影响驱动电动机系统的设计。采用合理的高电压电动机可减小逆变器的成本和体积。如果所需电压过高,则需要串联许多电池,这会引起车内及行李舱空间的减小,车辆的质量及成本的增加,以及车辆性能的下降。
由于不同的车型采用不同的系统电压等级,因而电动汽车驱动电动机的设计需适合于不同的电动汽车。大体上,系统电压受蓄电池质量的限制,电池质量约占整车质量的30%。实际上,电动机的功率越大,所采用的电压等级越高。
⑷系统匹配。
电动机与变换器(也称变频器)、控制器、变速装置、能源等的匹配是非常重要的。新能源汽车驱动电动机的设计者应充分了解这些部件的特性,然后在给定的条件下设计电动机,应区别工业驱动电动机的设计。
新能源汽车的驱动电动机特征与特点
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新能源汽车驱动电动机设计要点
电动机的发展已经经历了一个多世纪,发展时间较长且发展速度较慢,近年来,由于新材料技术、拓扑学、计算机辅助设汁(CAD )、大功率电子和微电子技术的发展,新能源汽车用电动机得以突飞猛进的发展,如图3-3所示。新能源汽车用电动机可分为两大类:有换向器电动机和无换向器电动机,前者表示它们通常有换向器组件,而后者则无换向器组件。
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新能源汽车驱动电动机设计要点
为满足不同电动机结构的快速设计,普遍借助于CAD软件设计电动机,主要有两种方法:电路法与电磁场法,电路法基于等效电路分析,电磁场法依赖于电磁场分析。电磁场法的优点是结果较精确,能较好地处理复杂的机械外形及非线性材料,较好地确定临界区域。现在有限元方法(FEM)被认
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