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純電動汽車動力系統(tǒng)實訓(xùn)臺 動力系統(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)動電動機(jī)4 控制系統(tǒng) 2 基本組成 1 鋰電池組組成以動力電池組作為臺架電源 用周期性的充電來補(bǔ)充電能 重要性 動力電池組是EV的關(guān)鍵裝備 儲存的電能 質(zhì)量和體積 對EV性能起決定性影響 也是發(fā)展EV的主要研究和開發(fā)對象 3 基本組成 2 電池管理系統(tǒng)管理 對動力電池組充電與放電時的電流 電壓 放電深度 再生制動反饋電流 電池溫度等進(jìn)行控制 個別電池性能變化后 會影響到整個動力電池組性能 故需用電池管理系統(tǒng)來對整個動力電池組及其每一單體電池進(jìn)行監(jiān)控 保持各個單體電池間的一致性 4 基本組成 3 驅(qū)動電動機(jī)驅(qū)動電動機(jī)是驅(qū)動EV行駛的唯一動力裝置 類型永磁同步電動機(jī) 再生制動 再生制動是EV節(jié)能的重要措施之一 制動時電動機(jī)可實現(xiàn)再生制動 一般可回收10 15 的能量 有利于延長EV行駛里程 在EV制動系統(tǒng)中 還保留常規(guī)制動系統(tǒng)和ABS制動系統(tǒng) 以保證車輛在緊急制動時有可靠的制動性能 5 基本組成 4 控制系統(tǒng)EV的控制系統(tǒng)主要是對動力電池組的管理和對電動機(jī)的控制 將加速踏板 制動踏板機(jī)械位移的行程量轉(zhuǎn)換為電信號 輸入整車控制器 通過CAN通訊控制電機(jī)驅(qū)動模塊控制驅(qū)動電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 計算動力電池組剩余電量和剩余續(xù)駛里程 對整車低壓系統(tǒng)的電子 電器裝置進(jìn)行控制 采用各種各樣的傳感器 報警裝置和自診斷裝置等 對整個動力電池組 功率轉(zhuǎn)換器 驅(qū)動電動機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控并及時反饋信息和報警 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 使操作簡單化和規(guī)范化 控制 在EV控制系統(tǒng)中 采用全自動或半自動的機(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)動電動機(jī) 提高電動機(jī)和驅(qū)動系統(tǒng)的效率 7 驅(qū)動方程 驅(qū)動系統(tǒng)的動力輸出特性與車輛的動力性能直接相關(guān) 驅(qū)動系統(tǒng)的動力輸出應(yīng)該滿足車輛的動力性要求 在設(shè)計電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)時 為了使電動汽車達(dá)到要求的動力性能指標(biāo) 首先必須建立電動汽車的力學(xué)模型 對電動汽車行駛過程中力與功率的平衡進(jìn)行分析 以得到電動汽車的需求特性場 8 電機(jī)及其控制器 電動機(jī)的基本要求電機(jī)的驅(qū)動曲線圖分析常用電機(jī)常用控制結(jié)構(gòu)和控制方法 9 電動汽車用電動機(jī)的基本要求 采用大功率的電動機(jī)來驅(qū)動電動汽車與采用小功率的電動機(jī)相比 具有電阻小 效率高 比能耗低 動力性能好等優(yōu)點 在確定電動汽車所采用的電動機(jī)時 其性能必須充分滿足電動汽車不同行駛工況的要求 因此其性能要求有 1 要有較大的起動轉(zhuǎn)矩來保證電動汽車的良好的起動和加速性能 爬坡 頻繁啟 停的要求 通常電機(jī)的過載系數(shù)應(yīng)達(dá)3 4 2 要有較寬的恒功率范圍 保證電動汽車具有高速行駛的能力 電動機(jī)的過載系數(shù)應(yīng)達(dá)到2 3倍 10 電動汽車用的電動機(jī)的基本要求 3 要有較大范圍的調(diào)速功能 在低速時具有較大的轉(zhuǎn)矩 在高速時具有高功率 能夠根據(jù)駕駛員對加速踏板的控制 隨即地調(diào)整電動汽車的行駛速度和相應(yīng)的驅(qū)動力 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 再生制動時的能量回收率高 6電動機(jī)的外形尺寸要求盡可能小 質(zhì)量盡可能輕 7電動機(jī)的可靠性好 耐溫和耐潮性能強(qiáng) 能夠在較惡劣的環(huán)境下長期工作 運(yùn)行時噪音低 維修方便 8價格低 11 電機(jī)及其控制技術(shù) 純電動汽車是利用電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能來實現(xiàn)驅(qū)動的 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 所以作為電動汽車用的電動機(jī)的功率必須要適應(yīng)這種復(fù)雜工況的要求 對于不同的電機(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)動系 直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單 技術(shù)成熟 具有交流電動機(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 仍是國內(nèi)外電動汽車用電機(jī)的主要研發(fā)對象 但是 直流電動機(jī)價格高 體積和質(zhì)量 因此在電動汽車上的應(yīng)用受到了限制 14 永磁電機(jī) 優(yōu)點高質(zhì)量比功率 高效率等 缺點控制系統(tǒng)復(fù)雜 成本高 功率范圍較小等 15 永磁同步電機(jī)驅(qū)動系 永磁無刷電動機(jī)可以分為由方波驅(qū)動的無刷直流電動機(jī)系統(tǒng) BLDCM 和由正弦波驅(qū)動的無刷直流電動機(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 因此在電動汽車上得到了廣泛的應(yīng)用 是當(dāng)前電動汽車專用電動機(jī)的研發(fā)熱點 BLDCM系統(tǒng)不需要絕對位置傳感器 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 非常適用于電動汽車的驅(qū)動系統(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)動電機(jī)的基本性能比較 19 謝謝 20