矩 而不是功率 及散热能力 。
常 用 交 流 无 刷 电 机 有 感 应 用永磁一 磁阻电机 内置式 。与第
就一个给定 电机而言 , 在不 考虑散热限制前提下
一 电机 的低速下最大力矩输 出 取决于逆变器 的电流能力
一 电机高速下输 出力矩的能力 受制于 逆 变器 的 电压
一 最大电机输 出功率 由逆变器 决定
混合动力系统功能是机 电能量
转换 。动力蓄 电池作 为电源或负
载 储电装置 发动机作为机械负
载或机械能源 电机 作 为双 向机
电能量转换装置 逆变器作 为交
流 、直 流 电能 转 换 装 置 , 控 制 器 作为上述能量转换的控制装置 。
其 工作模式 中电机可兼作电 动和发电运行 。
电动模式一 电机将电能转换成 机械能
附表列 出表面式永磁电机与永
暇组的固计翻承 功饭 行硬
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电机驱 动系统 的功率限制 因素 整个机 电系统 的功率转换 以串
联形 式 实现 。系统功率 由转换过 程中功率最小的环节决定 。
·动力蓄电池功率 由动力电池 电压 和 电流能 力决定
·逆变器功率 由功率半导体器 件 丁或 「 的电压和电流 能 力 以及散 热 能 力决定
·电机 功率 由 电机 散 热 能 力 决定 。
一代相 比 , 力矩密度提高 ,
反巫呵 “矩触“线
讲
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转速
指标
一 最 大输 出力矩 与转速 的外特 性曲线 图
一恒功率调速范围
一效率分布图 而不是某一点最高效率
一 电机输 出功率 之比
与逆 变器
一 力矩密度
一丁
电动汽车对电机系统要求 图
求 , 即最高转速下设计 的反 电势
RCCN 日成品牌
〔
厄鹉困业日
为 尸提供电源
为驱动 电路 和控制 电路提 供 多路相互防离的电源
绝缘功能
宽范围输入 电压 一
防电磁干扰
结构 与散热 系统
为 电力 电子模块散热
为控 制器 组 件 安 装提 供抗 振 的支撑
为控 制器提 供 环境保 护
为保 证 可 靠 性 , 需保 证功
率模块
芯片工作温度不超
过℃
根 据 实 际要 求选择冷 却方 式 水冷或风冷
可靠性设计 可靠性设计的 目的保证产品在
其预 定 的应 用范 围和使 用年 限 内 可靠 工作 。系统 可 靠 性 由最 薄 弱 的关键元器件 功率模块和电解电 容 的可靠性决定 。
·针对特定应 用的产 品设计要 求与限制条件 , 根据功率循环 、 环境 温 度 与循 环 、振动 、目标寿 命产 品设计 需 求 , 关键元器件 的 失效机理 过 电压 、过温 、温度循 环 、振动 、最 恶 劣使用 工况 最 恶 劣功率 循环 , 环境 温度 、温 度循 环 、振动条件 进行设计和论证
转换器 图 , 在不 改变动 力电池 电压前提 下提高电机 的控制
电压 , 从而提高电机输 出功率 。利
用大功率
转换 器 实现 直 流
母线电压动态调节 , 从而提高系统
效率和可靠性 。大功率
转
换器 的另一用途是可用于 匹配 控
制两种不同的电源 动力蓄电池 燃
料电池 , 动力蓄电池 超级电容器 等 , 实现电 电混合 。
卜定 寿统口‘成 润 试 左故
磁一 磁阻电机 的比较
电机 系统 设 计 难点 与选 择《图
表面式永磁 电机不适合用于 电
, 封装设计 机械安装结构 、 散热安排
提高 电机 与减速器 的集成和控 制器 的集成 。选择散 热 风冷 、水 冷 、油冷 水冷 的形式 。
动汽车 。
日本 本 田汽 车 公 司表 面 式 永
·逆 变器 从 动 力 蓄 电 池获 得 功率
·电机从 逆 变器获得 电功率 ·电机输 出机械能 , 推动车辆 前进 发电模式一 电机作为发电机将 机械 能转换 成 电能
·在减速 、制动时 , 制动能量 带动 电机 发电机 输入机械能
·发电机输 出电能 ·逆 变器 由交 流 电变 为直 流 电 , 向动力蓄电池充电 。
澎瓢晃捌 」转升换压器 门〔
图
转速
图 匹配 , 电池与电机电压 引入高压 叱 转换器
断能派汽车
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
一体 化集成 为混合动力变速器总 成 、电机与 电力电子和动力蓄 电 池的优化组合 。
电力电子控制器构成
尸电机控制器
它接 受 整车控 制器 的指令 并反馈信息
检测电机系统 内传感器信息
根据指令和传感器信息产
生逆 变器开关信号
功率模块
驱动 电路
接受 户的开关信 息并反 馈相关信息
放大开关信号并驱动 下
卜
上海大郡动力控制技术有限 公司 简称上海大郡 成立于
年 月 , 主要产 品为混合动力 车 、纯电动车和燃料 电池车用驱
动电机 系统 。 年 进入 国家科
技部 项 目 , 开发了一系列具有 自主 知识 动汽车和混合动力车用 电
机 系统 有众 多种类 , 功率各不 相 同 动 力蓄 电池冷却风扇 电
评价 一个 电机 驱动 系统 的
电机 、开 关 磁 阻 电机 和 永 磁 电 机 。而 永 磁 电机 由 于 尺 寸 小 、 效率 高是 电动车 尤其是 乘 用车 的主流技术 。
表面式永磁同步电机的特点是 力矩 密度高 、效率高 , 但 弱磁 困 难 , 恒功率调速范围窄 。 见图
要拓展恒功率调速 区域 , 可 以通过 降低磁场 强度达 到调速要
设计认证测试 认 证 测试 是 检验 设计 是 否达 到
设 计 要 求的客观验 证手 段 。目前 尚缺 乏 完 整 电动 汽车 混 合 动 力车 用 电机 系统测试 标准 。常有 的论 证 测试 试验 包括
, 功能及性能试验 包括 电机 系统外特征 、系统效 率分布 图 、力矩控制精度 、温升 试 验 、保 护 功 能 试 验 、电气 安 全 试验 。
永磁一磁阻同步 电机是一种将
赘篡禁 蛋粼 的端
飞
电机系统设计过程
结构 紧凑 、尺寸小
永磁 电机 和磁 阻 电机结合在一起
重量轻 可靠性高 、失效模式可控 效率高 成本低 低 噪 声和低振动 恒功率调速范 围宽
的新型 电机复合结构 , 其特点是 弱磁容 易 , 调速范 围宽 , 效率较 高 , 力矩 密度较 高 , 但 由于饱 和 非线 性 、控制复 杂 、结构复杂 , 优化设计较难 。
层盆 』 电动汽车用电机控制器的设计方法
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功率 密度提 高
, 效率提高
, 最高转速提高 。
电机与减速器 变速器的集成
采 用减速器可 以在不改 变功率
的前提 下 大大 降低 峰值 扭 矩从 而
降低电机的体积和成本 , 电机尺 寸取决于峰值力矩 , 且要根据实 际应 用需要 , 优化配置电机 与减 速器 变速器组合 。
成本的挑战 电机 系统 的成本是 电动车 混
合动力车市场化重要障碍之一 。
电动车 和混 合动 力车动 力系统
成本 由动力蓄电池或燃料 电池 、
电力电子 、电机 、减速器 变速器
等组成 , 必须采用系统方法削减 成本 。
削减成本的途径有
系统优化设计 , 避免过设 计 , 提高集成度
在制造方面可借用汽车制造 能 力 , 提 高电机及 电力 电子 系统 的制造效率
机功率
电动油泵 电机 功
率
电动冷 却水泵 电机 功
率
电动 空调 电机 功率 为
集成式起动 发电机
功率 为
混合动 力发 电
机一
牵 引电机 功率
一
大郡开发 的用于 车用驱动 电机
系统 图 有 四个 类别 。目前 已经
应 用在长 安杰勋混合动力汽车 的
是集成式起动 发电机 , 驱动电机
发电机彝鲤螃 电机 机械 系统
提供 电压 隔离和保护功能
欠 电压 、过 电 压 、过 电流 、过
温 、短路
绝缘 功能 , 采 用耐 高压 驱 动芯片
防 电磁 干扰
控制 电源 电路
靳能派汽车 闪〔、 们 于
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磁电机 曾用于 尸 纯电动车和
混合动 力车 , 但在第二代
电动车 和
混合 动 力车 上 采
毛仁 转速川
出匕 转速而
电机类型 的选择与 比较
附表 表面式永班电机与永玲书 阻电掀 比较
力矩
今 恒功率区
夔全两一犷力矩区呈一瘾丽
恒功率调速 区
必喊 嚼粼口展 蒸 效率
卿哨浏臀撇
二澄吟哪羚 翻从胭 痴魏曝 , 拍体 充磁 能力
与整车制造商同步设计 , 系 统集成
·发动机 、变速器 、电机总成 设计
·机 电一体化封装设计 ·一体 化热 管理设计 ·功 能优 化设计 恰 当地设计认证测试方法
·以整车 最 恶 劣工况 为基础设 计可靠性耐久测试