【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%?；谀壳暗碾姵丶夹g，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，從技術路線上是可行的。

2驅(qū)動電機技術驅(qū)動電機在電動汽車上承擔了類似于傳統(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、開關磁阻電機、異步電機、無刷DC電機和永磁同步電機。當驅(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、技術成熟等優(yōu)點，串勵、并勵、他勵、永磁等各種DC電機都應用在電動汽車上。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交流異步感應電機感應電機具有效率高、結(jié)構簡單、體積小、重量輕、可靠性高、免維護等特點，因此在電動汽車領域具有廣闊的應用前景。然而，傳統(tǒng)的變頻調(diào)壓控制技術并不能使感應電機滿足要求的驅(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)可以直接指示開關器件的導通情況，因此可調(diào)參數(shù)多，提高了控制的靈活性。2.4開關磁阻電機開關磁阻電機具有結(jié)構簡單、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。開關磁阻電機在電動汽車上有很大的應用潛力，但由于極端嚴重的磁飽和以及極槽的邊緣效應，使得設計和控制非常困難。