电动轿车驱动电机的规划与选型

发布时间:2021-09-19 11:03:16   来源:亚洲城网页版

  早在20世纪50年代初,美国人罗伯特就发明晰一种将电动机、传动体系和制动体系融为一体的轮毂设备。该轮毂于1968年被通用电气公司运用在大型的矿用自卸车上。

  动力操控通过电子线控技能完成对各电动轮进行无级变速操控,以及各电动轮之间的差速要求,省掉了传统轿车所需的波箱、离合器、变速器、传动轴等;在电机所设备的方位一起可见,整车的结构变得简练、紧凑,车身高下降,可使用空间大,传动功率高。

  若能将底盘承载功用与车身功用别离,则可完成相同底盘不同车身造型的产品多样化和系列化,然后缩短新车型的开发周期,下降开发本钱。若在选用轮毂电机驱动体系的四轮电动轿车上导入线WS),完成车辆转向行进高功能化,可有用减小转向半径,乃至完成零转向半径,大大添加了转向灵敏性。

  (说起来很轻松,可是假如实在完成起来,上面那段话恐怕十年之内都没方法工业化,比方机电复合制动,比方制动能量回馈,原理不难,难的是在技能、本钱、工业、供货商等等条件都老练起来之后......)

  一般来说,电动轿车整车动力功能指标中最高车速对应的是继续作业区,即电动机的额外功率;而最大爬坡度和全力加快时刻对应的是短时作业区(1~5min),即电动机的峰值功率。

  对电机自身而言,额外功率相同的电机额外转速越高,体积越小,质量越轻,造价越低;并且电机功率恒守时,跟着电机额外转速和最高转速的添加,电机的最大转矩会减小,然后防止构成转矩过太的晦气影响。

  因此,挑选高速电机是比较有利的。但当电机转速超越必定程度后,其转矩下降起伏显着减小.因此,电机最高转速过高时,将导致电机及减速设备的制作本钱添加。电机转速的挑选既要考虑负载的要求.又要考虑电机与传动组织的经济性等固素。

  归纳上述各种因素,因为选用轮毂电机,依据车用驱动电机的特色井参阅其他电动车辆上选用的电机,选定电机的额外转速为2000r/min,最高转速为3000r/min。

  通过式(5),可算出电机的最大转矩为: =143.25N·m,额外转矩为: =47.75N·m[1]。

  (1) 的挑选首先应满意车辆最高行进速度要求, 由最高车速 与电机最高转速 确认传动比的上限。

  有刷直流电动机的首要长处是操控简略、技能老练。具有沟通电机不行比较的优秀操控特性。在前期开发的电动轿车上多选用直流电动机,即便到现在,还有一些电动轿车上仍运用直流电动机来驱动。

  但因为存在电刷和机械换向器,不光约束了电机过载才能与速度的进一步进步,并且假如长时刻工作,势必要常常保护和替换电刷和换向器。别的,因为损耗存在于转子上,使得散热困难,约束了电机转矩质量比的进一步进步。鉴于直流电动机存在以上缺陷,在新研发的电动轿车上已根本不选用直流电动机

  沟通三相感应电动机是运用得最广泛的电动机。其定子和转子选用硅钢片叠压而定子之间没有彼此触摸的滑环、换向器等部件。结构简略,工作牢靠,经久耐用。

  沟通感应电动机的功率覆盖面很广大,转速到达12000~15000r/min。可选用空气冷却或液体冷却方法,冷却自由度高。对环境的适应性好,并可以完成再生反应制动。与相同功率的直流电动机比较较,功率较高,质量减轻一半左右,价格便宜,修补便利。

  永磁无刷直流电动机的根本功能:永磁无刷直流电动机是一种高功能的电动机。它的最大特色就是具有直流电动机的外特性而没有刷组成的机械触摸结构。加之,它选用永磁体转子,没有励磁损耗:发热的电枢绕组又装在外面的定子上,散热简略,因此,永磁无刷直流电动机没有换向火花,没有无线电搅扰,寿命长,工作牢靠,修补简洁。

  此外,它的转速不受机械换向的约束,假如选用空气轴承或磁悬浮轴承,可以在每分钟高达几十万转工作。永磁无刷直流电动机机体系比较具有更高的能量密度和更高的功率,在电动轿车中有着很好的运用远景。

  永磁无刷直流电动机的缺乏:永磁无刷直流电动机遭到永磁资料工艺的影响和约束,使得永磁无刷直流电动机的功率规模较小,最大功率仅几十千瓦。

  永磁资料在遭到振荡、高温文过载电流作用时,其导磁功能可能会下降或发生退磁现象,将下降永磁电动机的功能,严峻时还会损坏电动机,在运用中有必要严格操控,使其不发生过载。

  永磁无刷直流电动机在恒功率形式下,操作杂乱,需求一套杂乱的操控体系,然后使得永磁无刷直流电动机的驱动体系造价很高

  开关磁阻电动机的根本功能开关磁阻电动机是一种新式电动机,该体系具有许多显着的特色:它的结构比其它任何一种电动机都要简略,在电动机的转子上没有滑环、绕组和永磁体等,只是在定子上有简略的会集绕组,绕组的端部较短,没有相间跨接线,保护修补简略。因此牢靠性好,转速可达15000 r/min。

  功率可达85%~93%,比沟通感应电动机要高。损耗首要在定子,电机易于冷却;转子元永磁体,调速规模宽,操控灵敏,易于完成各种特别要求的转矩一速度特性,并且在很广的规模内坚持高功率。愈加合适电动轿车动力功能要求。

  开关磁阻电动机的缺乏开关磁阻电动机的操控体系比其他电动机的操控体系杂乱一些,方位检测器是开关磁阻电动机的要害器材,其功能对开关磁阻电动机的操控操作有重要影响。因为开关磁阻电动机为双凸极结构,不行防止地存在转矩动摇,噪声是开关磁阻电动机最首要的缺陷。

  但近年来的研讨标明,选用合理的规划、制作和操控技能,开关磁阻电动机的噪声完全可以得到杰出的按捺。别的,因为开关磁阻电动机输出转矩动摇较大,功率变换器的直流电流动摇也较大,所以在直流母线上需求设备一个很大的滤波电容器。

  电动轿车在不同的历史时期选用了不同的电动是选用了操控功能最好和本钱较低的直流电动机。跟着电机技能、机械制作技能、电力电子技能和自动操控技能的不断开展,沟通电动机。

  永磁元刷直流电动机和开关磁阻电动机显示出比直流电动机愈加优胜的功能,在电动轿车上,这些电动机逐渐替代了直流电动机。

  表1为现代电动轿车所选用的各种电动机的根本功能比较。现在交动机、永磁电动机和开关磁阻电动机以及它们的操控设备,本钱还比较高,构成批量生产今后,这些电动机和单元操控设备的价格会敏捷下降,将可以满意经济效益的要求,并使电动轿车整车价格下降[4]。

  电机是纯电动车(EV)最为重要的部分之一,但因为轮毂所在的部位一起是比较恶劣的当地,所以轮毂电机的电动轿车规划中也需特别规划。

  在传统电动机一般风冷便可以到达电机冷却作用,可是电动轿车的电机是整个轿车动力的来历,由上面数据可知轮毂电机最大功率可达20kw,所以,我挑选水冷方法对轮毂电机冷却。

  电机密封外表与水套衔接,电机部分全体浸在冷却液中,电机发热大部位有凸出的散热片,电机旋转一起,散热片对冷却液紧缩驱动,替代轿车水泵。原理图如下:

  本规划包含左轮毂架、右轮毂架、箱体、外转子电机、轴、车轮和制动器,左轮毂架和右轮毂架与箱体相对固定衔接,电机定子与轴之间的空腔内设置内冷却水箱,内冷却水箱固定设置在箱体内,电机定子严密贴合固定套在内冷却水箱的外壳上;还包含外冷却水箱,外冷却水箱设置于电机外圆周,外冷却水箱和内冷却水箱之间通过至少一条通道连通。

  使用冷却水的对流原理,可以有用流失电机工作发生的热量,并且在电机长时刻工作时仍能有用流失热量,确保电机有较高的作业功率,然后节约动力,延伸电机运用寿命;结构简略紧凑,并不添加电动轮毂的体积,合适于电动车辆简便灵敏的特色;外冷却水箱构成箱体壁。

  跟着现在的国际动力缺少,电动轿车在轿车行业里的方位逐渐占有不行忽视方位,而轮毂电机就是轿车的另一个变革方向。因为传统轿车的开展已达一个适当老练的阶段,这儿只能参阅部分传统功能参数进行规划挑选电动轿车的动力参数,通过核算得出电机的规范参数。

  本文仅由电机理论参数,规划挑选出电机的最根本参数,在其间,挑选的开关磁阻电机也是比较新的技能,对其数据仿真比照相比照较困难,也一起难以构成比较实在的仿真。

  未来应当将它放入电机测验渠道进行功率、扭矩测验进行更近一步的数据仿真。此外,这儿还触及了电机的密封与散热问题,水套怎么与电机进行更好的密封,以及反抗外界磕碰、轰动的才能需求进一步的测验规划。

  最终,电动轿车是一个集机械规划、电控技能、电池技能为一体的杂乱的、多样的体系工程。本文还有许多需求改善的当地和有待进一步研讨的难点。信任电动轿车必定在新技能的开发下有个夸姣的远景。

  [1]陈伟.《电动轿车的动力学建模与仿线]李燕民,郜志峰.《电路与电子技能》.北京理工大学出版社(第二版),2010.

  [4]褚文强,辜承林.《电动轿车用轮毂电机现状研讨与开展趋势》.华中科技大学,电气与电子工程学院,2007.

  [5]杨金星,乔维高,刘宠誉.《电动轿车动力体系参数规划》.武汉理工大学轿车工程学院,2009.

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