【純電動汽車電機研究】維修案例

1研究視野據(jù)統(tǒng)計，城市和郊區(qū)的汽車保有量占汽車總保有量的80%，其中60%以上的人每天行駛里程不到60 km。從運行路線來看，每天在固定路線上運行的汽車也占總數(shù)的55%。基于目前的電池技術(shù)，大部分汽車的續(xù)航里程可以達到150 km以上，運行線路也相對固定。只要做好規(guī)劃，把充電樁放在特定的線路上，就可以緩解充電不方便的問題。因此，在城市交通尤其是公共交通中率先推廣電動汽車，從技術(shù)路線上是可行的。

2驅(qū)動電機技術(shù)驅(qū)動電機在電動汽車上承擔(dān)了類似于傳統(tǒng)汽車中發(fā)動機的功能。車輛行駛時，依靠驅(qū)動電機提供的扭矩來提供驅(qū)動力。目前，電動汽車的主要驅(qū)動電機有DC電機、開關(guān)磁阻電機、異步電機、無刷DC電機和永磁同步電機。當(dāng)驅(qū)動電機運行在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)時，轉(zhuǎn)矩保持不變，功率隨著轉(zhuǎn)速的增加而線性增加。當(dāng)驅(qū)動電機運行在恒功率區(qū)時，功率保持不變，轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的增加呈雙曲線下降。當(dāng)汽車啟動和加速時，需要更高的扭矩，因此電動汽車主要運行在恒扭矩區(qū)，以獲得更大的加速度。當(dāng)驅(qū)動電機的功率由于轉(zhuǎn)速的提高而達到最大時，主要用于克服驅(qū)動阻力，扭矩消耗相對較小，所以電動車主要運行在恒功率區(qū)，以獲得較高的速度。電動汽車驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)的要求是：在整個運行范圍內(nèi)效率高；過載能力強，動態(tài)響應(yīng)快，啟動加速性能好；調(diào)速范圍寬，低速運行時能提供大扭矩；高可靠性、高功率密度和低成本。2.1有刷DC電機有刷DC電機是一種將DC能量轉(zhuǎn)化為機械能的電機。其電樞繞組和勵磁繞組的磁場相互垂直，因此控制原理和手段相對簡單，便于實現(xiàn)電機調(diào)速。目前的DC電機通過用永磁材料代替原有的勵磁繞組，可以有效節(jié)省電機的徑向空間，從而大大減小電機的定子直徑。而且DC電機具有成本低、容易平滑調(diào)速、技術(shù)成熟等優(yōu)點，串勵、并勵、他勵、永磁等各種DC電機都應(yīng)用在電動汽車上。一般DC電機的主要問題是因為換向器和電刷而降低了可靠性，需要定期維護。2.2交流異步感應(yīng)電機感應(yīng)電機具有效率高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、可靠性高、免維護等特點，因此在電動汽車領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，傳統(tǒng)的變頻調(diào)壓控制技術(shù)并不能使感應(yīng)電機滿足要求的驅(qū)動性能，主要是因為其動態(tài)模型的非線性。用矢量控制方法控制感應(yīng)電機可以克服因其非線性而帶來的控制困難。然而，矢量控制電動汽車感應(yīng)電機在輕載和有限恒功率工作區(qū)域運行時效率較低。2.3永磁同步電機在電動汽車驅(qū)動電機的發(fā)展中，永磁同步無刷電機是目前最有前途、應(yīng)用最廣泛的驅(qū)動電機之一，它具有以下優(yōu)點：由于采用了高磁能積的稀土材料，可以大大提高氣隙磁通密度和能量轉(zhuǎn)換效率，電機的體積和質(zhì)量也大大減小，有效提高了功率密度；采用高性能永磁材料，轉(zhuǎn)動慣量更低，響應(yīng)速度更快；因為取消了傳統(tǒng)的電刷和換向器，不需要更換零件，維護更簡單；采用電子功率器件作為換向器件，控制更加靈活；傳感器檢測信號可以傳遞給控制器，控制參數(shù)可以直接指示開關(guān)器件的導(dǎo)通情況，因此可調(diào)參數(shù)多，提高了控制的靈活性。2.4開關(guān)磁阻電機開關(guān)磁阻電機具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、轉(zhuǎn)矩和速度特性好等優(yōu)點，可用作電動汽車的驅(qū)動電機。開關(guān)磁阻電機在電動汽車上有很大的應(yīng)用潛力，但由于極端嚴(yán)重的磁飽和以及極槽的邊緣效應(yīng)，使得設(shè)計和控制非常困難。