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混合动力汽车电机驱动系统
一、混合动力汽车电机驱动系统的特点
混合动力汽车以电机驱动为辅助动力,来降低燃料消耗,实现
低污染、低燃油消耗。相较于纯电动汽车,混合动力汽车使用的电
驱动系统一般有以下特点:
1、混合动力汽车使用的电机的响应要求更高,混合动
力汽车上的电机往往要求频繁启停、频繁加速以及
频繁切换工作模式。
2、混合动力汽车的电驱动系统具有体积小、质量轻、
功率密度和工作效率高等性能,这是因为汽车内部
空间有限。
3、相较于纯电动汽车上的电动机,混合动力汽车的电
机具有更高的可靠性、抗震性和抗干扰性。混合动
力汽车的电驱动系统的工作环境更为恶劣,干扰更
大。
4、传统电动机一般工作在额定功率附近,而混合动力
汽车的电机的工作范围相对宽泛。
二、混合动力汽车对驱动电机的要求
汽车行驶时需要频繁地启动、加速、减速、停车等,在
低速行驶和爬坡时需要大转矩,在高速行驶时需要降低转矩
和功率。为了满足汽车行驶动力性的需要,获得好的经济性
和环境指标等,就对电机提出了十分严格的要求。
1.电压高。采用高电压可以减少电机和导线等装备的尺寸、降低逆
变器的成本和提高能量转换效率等。
2.高转速。电机的功率P与其转矩M和转速n成正比,即P∝
M.n,因此,在M一定的情况下,提高n则可以提高P;而在P
一定的情况下,提高n则可降低电动机的M,采用小质量和小体积
的电机。因此采用高速电机是电动汽车发展的趋势之一。现代电动
汽车的高转速电机的转速可以达到8000-12000r/min,由于体积和
质量都小,有利于降低整车的装备质量。
3.转矩密度、功率密度大,质量轻,体积小。转矩密度、功率密度
大指最大转矩体积比和最大功率体积比。转矩密度、功率密度越
大,HEV电机驱动系统占用的空间越小。采用铝合金外壳等降低电
动机的质量。各种控制装置和冷却系统的材料等也应尽可能选用轻
质材料。
4.具有较大的启动转矩和较大范围的调速性能,以满足启动、加
速、行驶、减速、制动等所需的功率与转矩;应具有自动调速功
能,减轻操纵强度,提高舒适性,能达到与内燃机汽车同样的控制
响应。
5.需要有4-5倍的过载,以满足短时加速行驶与最大爬坡度的要
求。
6.具有高的可控性、稳态精度、动态性能,以满足多部电机协调运
行。
7.机械效率高、损耗少。
8.可兼做发电机使用。在车辆减速时,可进行制动能量回收,即再
生制动,将一部分能量转化为电能储存在储能装置内。
9.电气系统安全性和控制系统的安全性应达到有关的标准和规定,
必须装备高压保护装置以保证安全。
10.能够在恶劣条件下可靠工作。电机应具有高的可靠性、耐低
温和高温性、耐潮湿。并且运行时噪声低,能够在恶劣的环境下长
时间工作。
11.结构简单,适合大批量生产,使用维修方便,价格便宜等。
12.散热性好。
三、混合动力汽车驱动电动机的种类
传统电动种类很多,用途广泛,功率的覆盖面非常大。相对而
言,混合动力汽车所采用的电动机种类较少,功率覆盖面也较小。
早期的混合动力汽车采用控制性能好且成本较低的直流电动
机。随着电子技术、机械制造技术和自动控制技术的发展,直流电
动机逐步被性能更加优越的交流电动机、永磁电动机和开关磁阻电
机取代。现今混合动力汽车所采用的电机种类如下图:
电动机
有换向器无换向器
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