純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)臺(tái) 動(dòng)力系統(tǒng)匹配關(guān)鍵部件選型要求電機(jī)及其控制器 1 基本組成 1 鋰電池組2 電池管理系統(tǒng)3 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4 控制系統(tǒng) 2 基本組成 1 鋰電池組組成以動(dòng)力電池組作為臺(tái)架電源 用周期性的充電來(lái)補(bǔ)充電能 重要性 動(dòng)力電池組是EV的關(guān)鍵裝備 儲(chǔ)存的電能 質(zhì)量和體積 對(duì)EV性能起決定性影響 也是發(fā)展EV的主要研究和開(kāi)發(fā)對(duì)象 3 基本組成 2 電池管理系統(tǒng)管理 對(duì)動(dòng)力電池組充電與放電時(shí)的電流 電壓 放電深度 再生制動(dòng)反饋電流 電池溫度等進(jìn)行控制 個(gè)別電池性能變化后 會(huì)影響到整個(gè)動(dòng)力電池組性能 故需用電池管理系統(tǒng)來(lái)對(duì)整個(gè)動(dòng)力電池組及其每一單體電池進(jìn)行監(jiān)控 保持各個(gè)單體電池間的一致性 4 基本組成 3 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)是驅(qū)動(dòng)EV行駛的唯一動(dòng)力裝置 類型永磁同步電動(dòng)機(jī) 再生制動(dòng) 再生制動(dòng)是EV節(jié)能的重要措施之一 制動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng) 一般可回收10 15 的能量 有利于延長(zhǎng)EV行駛里程 在EV制動(dòng)系統(tǒng)中 還保留常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)和ABS制動(dòng)系統(tǒng) 以保證車輛在緊急制動(dòng)時(shí)有可靠的制動(dòng)性能 5 基本組成 4 控制系統(tǒng)EV的控制系統(tǒng)主要是對(duì)動(dòng)力電池組的管理和對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制 將加速踏板 制動(dòng)踏板機(jī)械位移的行程量轉(zhuǎn)換為電信號(hào) 輸入整車控制器 通過(guò)CAN通訊控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 計(jì)算動(dòng)力電池組剩余電量和剩余續(xù)駛里程 對(duì)整車低壓系統(tǒng)的電子 電器裝置進(jìn)行控制 采用各種各樣的傳感器 報(bào)警裝置和自診斷裝置等 對(duì)整個(gè)動(dòng)力電池組 功率轉(zhuǎn)換器 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控并及時(shí)反饋信息和報(bào)警 6 基本組成 小結(jié)操縱 在操縱裝置和操縱方法上繼承或沿用內(nèi)燃機(jī)汽車主要的操縱裝置和操縱方法 適應(yīng)駕駛員的操作習(xí)慣 使操作簡(jiǎn)單化和規(guī)范化 控制 在EV控制系統(tǒng)中 采用全自動(dòng)或半自動(dòng)的機(jī)電一體化控制系統(tǒng) 達(dá)到安全 可靠 節(jié)能 環(huán)保和靈活的目的 電池 提高電池的比能量和比功率 實(shí)現(xiàn)電池的高能化 電機(jī) 采用高效率的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和高效率的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 提高電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率 7 驅(qū)動(dòng)方程 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力輸出特性與車輛的動(dòng)力性能直接相關(guān) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力輸出應(yīng)該滿足車輛的動(dòng)力性要求 在設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí) 為了使電動(dòng)汽車達(dá)到要求的動(dòng)力性能指標(biāo) 首先必須建立電動(dòng)汽車的力學(xué)模型 對(duì)電動(dòng)汽車行駛過(guò)程中力與功率的平衡進(jìn)行分析 以得到電動(dòng)汽車的需求特性場(chǎng) 8 電機(jī)及其控制器 電動(dòng)機(jī)的基本要求電機(jī)的驅(qū)動(dòng)曲線圖分析常用電機(jī)常用控制結(jié)構(gòu)和控制方法 9 電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)的基本要求 采用大功率的電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車與采用小功率的電動(dòng)機(jī)相比 具有電阻小 效率高 比能耗低 動(dòng)力性能好等優(yōu)點(diǎn) 在確定電動(dòng)汽車所采用的電動(dòng)機(jī)時(shí) 其性能必須充分滿足電動(dòng)汽車不同行駛工況的要求 因此其性能要求有 1 要有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩來(lái)保證電動(dòng)汽車的良好的起動(dòng)和加速性能 爬坡 頻繁啟 停的要求 通常電機(jī)的過(guò)載系數(shù)應(yīng)達(dá)3 4 2 要有較寬的恒功率范圍 保證電動(dòng)汽車具有高速行駛的能力 電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)應(yīng)達(dá)到2 3倍 10 電動(dòng)汽車用的電動(dòng)機(jī)的基本要求 3 要有較大范圍的調(diào)速功能 在低速時(shí)具有較大的轉(zhuǎn)矩 在高速時(shí)具有高功率 能夠根據(jù)駕駛員對(duì)加速踏板的控制 隨即地調(diào)整電動(dòng)汽車的行駛速度和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力 4 具有良好的效率特性 在較寬的轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi) 獲得最優(yōu)的效率 提高一次充電后的持續(xù)行駛里程 一般要求在典型的駕駛循環(huán)區(qū) 獲得85 93 的效率 5 再生制動(dòng)時(shí)的能量回收率高 6電動(dòng)機(jī)的外形尺寸要求盡可能小 質(zhì)量盡可能輕 7電動(dòng)機(jī)的可靠性好 耐溫和耐潮性能強(qiáng) 能夠在較惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期工作 運(yùn)行時(shí)噪音低 維修方便 8價(jià)格低 11 電機(jī)及其控制技術(shù) 純電動(dòng)汽車是利用電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的 電機(jī)的種類多 用途廣 功率覆蓋面非常大 車輛行駛的路面工況較復(fù)雜 所以作為電動(dòng)汽車用的電動(dòng)機(jī)的功率必須要適應(yīng)這種復(fù)雜工況的要求 對(duì)于不同的電機(jī) 采用的控制理論不同 其控制方法也各異 12 控制結(jié)構(gòu)圖 13 直流電機(jī)一標(biāo)準(zhǔn)斬波驅(qū)動(dòng)系 直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 技術(shù)成熟 具有交流電動(dòng)機(jī)所不可比擬的優(yōu)良電磁轉(zhuǎn)矩控制特性 直到20世紀(jì)80年代中期 仍是國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車用電機(jī)的主要研發(fā)對(duì)象 但是 直流電動(dòng)機(jī)價(jià)格高 體積和質(zhì)量 因此在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用受到了限制 14 永磁電機(jī) 優(yōu)點(diǎn)高質(zhì)量比功率 高效率等 缺點(diǎn)控制系統(tǒng)復(fù)雜 成本高 功率范圍較小等 15 永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系 永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)可以分為由方波驅(qū)動(dòng)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) BLDCM 和由正弦波驅(qū)動(dòng)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) PMSM 其中以永磁同步電機(jī)應(yīng)用最為廣泛目前 由日本研制的電動(dòng)汽車主要采用這種電機(jī) 如豐田的Prius混聯(lián)汽車 它們都具有較高的功率密度 其控制方式與感應(yīng)電機(jī)基本相同 因此在電動(dòng)汽車上得到了廣泛的應(yīng)用 是當(dāng)前電動(dòng)汽車專用電動(dòng)機(jī)的研發(fā)熱點(diǎn) BLDCM系統(tǒng)不需要絕對(duì)位置傳感器 一般采用霍爾元件或增量式碼盤 PMSM系統(tǒng)需要絕對(duì)式碼盤或旋轉(zhuǎn)變壓器等轉(zhuǎn)子位置傳感器 這類電機(jī)具有較高的能量密度和效率 其體積小 慣性小 響應(yīng)快 非常適用于電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 有極好的應(yīng)用前景 16 17 18 2 2 7各種電機(jī)的比較 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的基本性能比較 19 謝謝 20