交直流传动控制系统教学课件作者第4版钱平课件c8.8课件.ppt

8.8．交直流传动在电动汽车中的应用 8.8.1 电动/混合汽车的发展 电动混合动力汽车传动系统主要有发动机、发电机、发电机/电动机、变速箱及电机控制器等组成。电动混合动力传动系统根据结构的不同可分为串联型、并联型、混联型三种结构。 主要由能源供给系统、电气驱动系统和机械传动系统三大部分构成。能源供给系统由蓄电池组、发动机-发电机机组组成；电气驱动系统由逆变器和电动机组成；机械传动系统将电动机的机械输出通过变速器送给驱动轴。 串联型混合动力系统中的发动机和发电机只是作为车辆的一个辅助动力单元，当发动机的输出功率超过汽车行驶所需要的功率时，发电机将发出的部分富余电能转向为蓄电池充电，以提高汽车的续驶能力。此外，蓄电池也可以单独作为能量源，将自身的电能提供给电动机来驱动车辆行驶，使混合动力电动汽车在零污染状态下行驶。 （3）永磁无刷电机系统 特点：功率密度高，电机尺寸小、体积小，转子结构简单，稳定性好。 （4）新一代牵引电机系统 如：开关磁阻电机驱动系统，高密度、高效率、低成本、宽调速。 考虑到技术发展趋势和性能要求，交流电机驱动系统成了混合动力汽车的主要选择，而永磁电机是电动汽车尤其是乘用车的主流技术。 8.8.4 电机驱动系统设计概述 * * 电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。 电动汽车可分为三种：蓄电池式纯电动车、燃料电池电动汽车和混合动力电动汽车，其中混合动力电动汽车HEV（Hybrid-Electric Vehicle）是一种融合了纯电动汽车高效率、低排放和传统内燃机汽车优良的动力性、续驶能力的新型汽车，是目前和未来最具有可行性的低油耗、低排放的清洁汽车。 1.混合动力系统实现方案 （1）串联型混合动力系统 （2）并联型混合动力系统 主要由发动机、蓄电池组、电动机/发电机、电机控制器等部件组成。与串联型不同，蓄电池组通过电动机/发电机输出的机械能和发动机输出的机械能进行叠加或分别来驱动汽车。通常采用由发动机提供车辆的平均行驶功率，由电动机提供峰值功率及低速低负荷工况的功率。发动机通过机械传动直接驱动汽车时，无几点能量的转换损失，效率较高。 并联型混合动力车的燃油经济型比串联型混合动力车高，但发动机排放性能比串联型混合动力车差。 图8.8.2 并联型混合动力系统 （3）混联型混合动力系统 混联型混合动力系统是串联式与并联式的综合，由发动机、发电机/电动机、蓄电池组、驱动电机和控制器等部件组成。能够使发动机、发电机、电动机等部件进行更多的优化匹配，在结构上可以保证汽车在复杂工况下工作在最优状态，因此更容易实现排放和燃油消耗的控制目标。 图8.8.3 混联型混合动力系统 混联型结构最能体现HEV的优化思想，同时也是最复杂、型式最多样化、实现难度最大的结构。目前一般以行星齿轮作为动力复合装置的基本构架。 电动混合动力系统的优点： 能够利用汽车不同工况进行发电，并存储在蓄电池里，可以很好地提高整车的燃油经济型； 发动机与电动机可以同时工作，在保证经济型和满足环保要求的前提下，提高汽车的动力性能； 混合动力系统可以很好的降低排放，并且可以在汽车停车等候或低速滑行等情况下关机，节省燃油，进一步降低排放； 提高汽车行驶的平稳性，改善汽车行驶的舒适性，使汽车设计更加人性化。 2. 电动/混合动力车用电机系统 发展新能源汽车，实现汽车动力系统的新能源化，推动传统汽车产业的战略转型，在国际上已经形成广泛共识。在这种形势下，美国、日本、欧洲等发达国家和地区，不约而同地将新能源为代表的低碳产业作为国家战略选择，都希望通过新能源产业与传统汽车产业的结合，破解汽车工业能源环境制约，培育新型战略性产业，提升产业核心竞争力，发展低碳经济，实现新一轮经济增长。在太阳能、电能等替代能源真正进入实用阶段之前，混合动力汽车因其低油耗、低排放的优势越来越受到人们的关注。 3. 国内外研究现状 8.8.2电动/混合汽车驱动系统 1. 电机驱动系统分类 （1）直流电机驱动系统 特点：结构简单，电磁转矩特性优良，在城市无轨电车上广泛应用，但重量和体积较大。 （2）感应电机驱动系统 特点：结构简单、坚固难用、成本低廉、运行可靠、低转矩脉动、低噪声，不需要位置传感器，转速极限高，矢量控制调速技术比较成熟，但驱动电路复杂、成本较高。 2. 汽车电机与工业电机比较 3.电机驱动系统组成及设计要求 图8.8.5 电动机驱动系统基本组成 混合动力汽车对电机驱动系统的基本要求为?： 具有宽广的调速范围，有着与汽车行驶一致的动力特