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“新能源汽車進行時”——新能源汽車之驅動及控制系統

文: | 2014年9月 (0) | (0)

    驅動電機和電機控制器是新能源汽車的核心部件。在一輛純電動汽車中,驅動電機是驅動車輛行駛唯一動力裝置,相當于傳統燃油汽車的發動機。

    作為新能源汽車的核心部件,電動汽車電機控制要求更高——電機的平穩運轉、快速啟動和制動以及電機效率背后都涉及到電機控制的關鍵技術,將直接關系到電能利用效率、整車性能、駕駛體驗以及車輛行駛安全。

驅動系統
    車輛的電機驅動系統的驅動方式可分為集中驅動與車輪獨立驅動。集中驅動結構簡單,可以沿用內燃機汽車的部分傳動裝置,是目前應用最多的電驅動方式,容易處理電機冷卻、防振以及電磁干擾等問題。

    車輪獨立驅動的范例是三菱汽車公司應用開發的輪轂電機電動汽車,和日產汽車公司開發的輪轂電機電動汽車。

    相比傳統工業電機,新能源汽車驅動電機有更高的技術要求。類型主要有四種:直流電機、交流異步電機、永磁無刷電機(包括永磁同步電機)和開關磁阻電機。從綜合性能來看,永磁同步電機最具優勢,更能代表新能源汽車驅動電機的發展方向。

    集成化是另一大趨勢,電機系統的集成化主要包括機電集成和電力電子集成,前者能有效降低系統重量和成本,后者是解決變流器成本和效率的最佳方案,其中功率器件IGBT模塊封裝的技術壁壘較高。

    國外:不少企業電機為內部配套,博世等零部件巨頭具有很強實力。除Tesla以外,國外新能源汽車電電機已基本采用永磁同步電機。寶馬、大眾、豐田、日產的電機系統均為內部配套,此外,在新能源汽車電機領域競爭力領先主要為博世、大陸、麥格納等大型零部件集團。

    國內:綜合實力較強的為北京精進、上海電驅動、大洋電機等。我國新能源客車主要采用交流異步電機,乘用車則基本采用永磁同步電機。國內目前能為新能源商用車提供電機的企業較多,但同時能為商用車也能為乘用車提供電機的企業則相對較少,綜合實力較為突出的主要供應商包括北京精進、上海電驅動、大洋電機等。

控制系統
    電機控制技術是電動汽車的關鍵技術之一,它對電動車的性能將產生巨大的影響。由于驅動電機的原理、種類差別很大,因此,對每類電機的控制都是針對該類電機的原理采用適當的控制方式。

    簡言之,直流電機的轉速是靠控制電樞和勵磁來實現的。交流電機采用矢量控制技術實現電機轉矩控制。永磁電機的控制較復雜,為實現最佳控制,常采用兩種或幾種控制方案結合運行。如采用最大轉矩控制和弱磁控制相結合以實現電機的效率最佳化和寬范圍調速的控制技術以及轉矩控制和PWM控制集成一體的控制技術等。

    隨著電機驅動系統和控制技術的發展,近年來各種智能控制技術、模糊控制技術、神經網絡控制技術已開始應用于汽車電機控制中,使汽車電機驅動系統實現了結構簡單、響應快、抗干擾強,極大地提高了驅動系統的技術性能。

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