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新能源电动汽车电驱动系统 新能源电动汽车电驱动系统 PAGE PAGE / NUMPAGESPAGE3 新能源电动汽车电驱动系统 PAGE 现代电动汽车电驱动系统主要由四大局部组成：驱动电机、变速器、功率变换 器和控制器。驱动电机是电气驱动系统的核心，其性能和效率直接影响电动汽 车的性能。驱动电机和变速器的尺寸、重量也会影响到汽车的整体效率。功率 变换器和控制器那么对电动汽车的平安可靠运行有很大关系。 电驱动系统的由以下几个局部组成： 1．电动汽车驱动电机 选用小型轻量的高效电机，对目前电池容量较小、续驶里程较短的电动汽车现 状显得尤为重要。早期电动汽车驱动电机大局部采用他励直流电机 (DCM)。直流 电机驱动系统改变输入电压或电流就可以实现对其转矩的独立控制，进行平滑调速，具有良好的动态特性，并且有本钱低、技术成熟等优点。但是，直流电机的绝对效率低，体积、质量大，碳刷和换向器维护量大，散热困难等缺陷，使其在现代电动汽车中应用越来越少。随着电力电子技术、大规模集成电路和 计算机技术的开展以及新材料的出现和现代控制理论的应用，机电一体化的交流驱动系统显示了它的优越性，如效率高、能量密度大、驱动力大、有效的再生制动、工作可靠和几乎无需维护等，使得交流驱动系统开始越来越多地应用 于电动汽车中。目前在电动汽车中，主要采用永磁同步电机(PMSM)驱动系统、开关磁阻电机(SRM)驱动系统和异步感应电机(肼)驱动系统。 永磁同步电机(PMSM)是一种高性能的电机，具有体积小、重量轻、结构简单、效率高、控制灵活的优点，在电动汽车上得到了广泛的应用，是当前电动汽车用电动机的研发热点，是异步感应电机的最有力的竞争对手。目前，由日本研 制的电动汽车主要采用这种电机，如Honda公司的EVPlus、Nissan公司的Altra和Toyota公司的RAV4及Prius车型等。但是，永磁电机的磁钢价格较高，磁 性能受温度振动等因素的影响，有高温退磁等问题。 开关磁阻电机(SRM)是由磁阻电机和开关电路控制器组成的机电一体化新型调速电机。开关磁阻电机工作时，依次使定子线圈中的电流导通或截止，电流变 化形成的磁场吸引转子的凸出磁极从而产生转矩。开关磁阻电机结构简单，本钱较低，可靠性高，起动性能和调速性能好，控制装置也比拟简单。然而在实际应用中，开关磁阻电动机存在着转矩波动大、噪声大、需要位置检测器等缺 点，所以目前应用开关磁阻电机的驱动系统仍然很少，主要以Chloride公司的“Lucas〞电动汽车为代表。 异步感应电机(M)具有结构简单、巩固、本钱低、可靠性高、转矩脉动小、噪声小、转速极限高、无需位置传感器及免维护等特点，因而在电动汽车驱动电机 领域里，是应用很广泛的一种无换向器电机。近年来，由IM驱动的电动汽车几乎都采用矢量控制和直接转矩控制。美国以及欧洲研制的电动汽车多采用这种电动机。 异步电机的矢量控制调速技术也比拟成熟，其电驱动系统具有良好的性能，因此被较早地应用于电动汽车，目前仍然是电动汽车驱动系统的主流产品。迄今 为止，美国“Impact’’系列、“ETX．2〞型，日本“Cedric"、“OTwn"、“FEV"型，德国“T4〞、“190’’型等电动汽车均采用异步感应电机。异步电机的最大缺点是驱动电路复杂，效率比永磁电机和开关磁阻电机低，特别是在轻载运行 时效率更低。因此，如何进一步提高异步电机的运行效率，己经成为人们关注的重要课题。 2．变速器 电动汽车用的驱动电机具有宽广的运行范围，并且在低速恒转矩区和高速弱磁 区具有良好的转矩．转速性能，为了提高传动系统效率，可以去掉内燃机汽车 中必备的十分笨重的机械齿轮变速器，代之以固定速比减速器的传动系统。固 定速比确实山东大学硕士学位论文定非常重要，如果选择不适宜，将对整车的 性能产生不利影响。通过屡次仿真和实验测试，可对电动汽车的固定速比进行 优化设计，使之具有良好的传动性能。 3．功率变换器 在现代电动汽车电驱动系统中，通过功率变换器将电池储存的直流电经电压 /频 率变换后供应电机和其他交流负载使用。功率转换器技术开展的目标是要到达 高功率密度、高效率、高可控性和高可靠性。功率变换器常见的是三相全桥的 拓扑结构，其中，尤以电压型逆变器为研究最多，而控制方式也是 PWM调制占 主流。此外，某些电驱动系统的能量源如超级电容等，也会用到 DC—DC变换器 以控制各能量源的功率流动。对于电动汽车，在选用功率器件时，必须考虑额 定值、转换效率、功率损耗、基极 /门极的可驱动性、动态特性、巩固可靠性、 成熟性与本钱等要求。 目前，电驱动系统的 PVvGVI逆变器主要采用 IGBT元件，提高工作频率，降低 低频谐波分量和起动时的电流冲击。 近年来，软开关代替强制式开关的功率逆变器也开始被应用于电动汽车中，其具有