电动汽车驱动 篇1
电动汽车的驱动系统是电动汽车的核心, 驱动系统性能的好坏决定了电动汽车性能的好坏。作为电动汽车的驱动系统必须满足汽车的频繁停、启动, 速度响应快。电动汽车的驱动系统应可以在恒转矩区和恒功率区运转, 应启动转矩大, 调速范围宽, 以满足电机良好的启动性能和加速性能。转矩转速能平滑调节, 满足汽车爬坡, 在恶劣复杂环境下等全工况下的正常运行。应具有效率高, 损耗少, 动态制动强和能量回馈功能, 以满足在车载总能量不变的情况下最大限度地增加续航里程[1]。应满足较高的瞬时功率、功率密度和转矩密度, 以提高车速, 增大过载能力。应满足成本低, 体积小, 质量轻, 可靠性高的要求。目前常用的几种电动汽车驱动系统有直流电动机、交流感应电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机等各有其优缺点。
1 直流电机
直流电机结构是定子上装有主磁极, 转子上装带有线圈、电刷和换向器的电机。直流电机的工作原理是, 电枢元件旋转“切割”主极磁场, 产生的交流电动势经换向片和电刷机械换向变成直流电动势。不计磁饱和时, 励磁绕组和电枢绕组之间没有耦合, 转速可分别从磁场和电枢来控制, 直流电动机电磁转矩控制简单, 方便, 动态响应较快。调速范围宽广, 转速调节平滑, 具有交流电机不可比拟的电磁转矩特性, 这些是直流电机的突出优点。非常适合电动汽车对驱动系统要求的调速范围广, 动态响应快的特点。另外直流电机有良好的启动性能, 通过电枢回路接入变阻器和降压启动基本能达到启动电流小, 启动过程平滑等优点, 直到20世纪80年代中期, 直流电机仍是国内外电动汽车用电机的主要研发对象[2]。
但是直流电机体积和重量大, 价格是交流电机的2-3倍。在换向时易产生火花, 引起电磁干扰, 使之无法适用高速, 大容量场合。换向器和电刷需经常换, 维护复杂, 寿命短, 可靠性低。不适宜在多尘、潮湿、易燃的环境下运行且供电电压也受限制[3]。
早期的电动汽车驱动系统几乎都采用直流电机, 最早用机械开关通过调节串联电池的个数来改变电机电枢电压, 后来通过直流斩波来调节电机电枢电压, 但效率都很低, 可靠性也较差。随着交流电机直接转矩控制和矢量转矩控制的发展, 直流电机有逐渐被取代淘汰的趋势。
2 感应交流电机
感应交流电机的定子由定子铁心、定子绕组和机座组成。转子有转子铁心、转子绕组和转轴组成, 无换向器。运行原理基于交流旋转磁场理论, 即:三相对称定子绕组馈入三相对称交流电流可建立圆形旋转磁场, 在转子内感应电流以实现机电能量转换。
按转子绕组来分可分为笼型感应电机和绕线型感应电机。在电动汽车的驱动系统中多用这种笼型感应电机, 笼型感应电机的转子的绕组是笼型, 定子绕组是一个对称的三相绕组, 定子和转子之间没有相互接触的部件, 这种电机的优点是结构简单, 体积小, 运行可靠, 制造方便, 易维护, 价格低, 转矩脉动小, 噪声小, 转速极限高, 转速可达12000-15000r/min。转速范围宽, 技术成熟, 是一种经济耐用的电机。能在四象限运行, 能再生制动。易向高压、高速、大容量方向发展。是现在电动车驱动系统中主流使用的驱动系统。
缺点是在动态过程中, 感应交流电机电磁转矩的准确、有效控制是一个难题。交流电机的转速受电源频率的制约。因此, 交流电机的调速比较困难。传统的脉冲宽度调节和变频变压调速系统已不能满足电动汽车的驱动系统, 近来发展起来的矢量控制和直接转矩控制使感应电机有了更宽的调速范围, 有既能运行在基速以下的恒转矩区, 也能运行在基速以上的恒功率区的机械特性。但交流调速技术存在系统复杂、价格昂贵、性能指标有待进一步提高的问题。感应电机的调速系统略低于直流电机的调速系统, 另外感应电机的功率因数恒为滞后, 功率因数低, 普通交流电机空载时功率因数为0.2~0.4, 满载时为0.86~0.89, 小负荷范围内效率较低, 转速下降时励磁电流增加, 效率下降, 转速越低, 负载越小, 效率越低。低速下无法长期运行, 否则将导致感应交流电机温升过高, 驱动电路复杂, 若IGBT由于强干扰出现导通错误, 有可能导致IGBT短路烧毁。另外感应交流电机起动电流大, 不适用于重载起动、频繁起动、频繁正反转等场合。这些特点对于电动汽车来说是不利因素。其功率密度和效率密度也低于永磁电机。感应交流电机作为电动汽车的驱动系统逐渐失去其强势。
3 永磁电机
永磁电机是用永磁体取代电流励磁以产生气隙磁场的电机, 可以减少电源的耗电量, 对于整机设备来说有很大的经济价值。永磁电动机具有高的功率/质量比, 比其他类型的电动机有更高的效率, 更大的输出转矩[4]。电动汽车用永磁电机主要是永磁无刷电机, 永磁无刷电机包括永磁直流无刷电机和永磁同步电机。
3.1 永磁直流无刷电机
永磁直流无刷电机亦称矩形波永磁无刷电动机, 永磁体所产生的气隙磁场为矩形波。理想的矩形波磁场会产生恒定的电磁转矩。永磁无刷直流电机其工作原理是通过位置传感器检测到转子位置, 然后通过开关控制线路控制定子绕组的通断电, 实现电子换相。无机械磨擦, 运行可靠, 结构简单, 不但具有原直流电机的优点同时还具有调速精度高, 体积小效率高, 高启动转矩等优点, 特别适合于独立电机驱动尤其是轮边驱动的电动汽车[5]。缺点是由于换相电流很难达到理想状态, 因此存在转矩脉动、振动噪声等问题, 另外恒功率弱磁控制一直是其应用难点, 高速受到限制。
3.2 永磁同步电机
永磁同步电机亦称正弦波永磁无刷电动机, 嵌入式的永磁体的安装方式使电机更牢靠, 转子在高速时永磁体不至于被甩出, 为电机的高速运转提供了条件。永磁同步电机产生的是理想的恒转矩。基速下常用电流控制策略, 单位电流最大转矩控制实现了电动汽车需要的低速下的最大转矩, 同时满足相同转矩下的电流最小而降低了损耗提高了效率。永磁同步电机具有在弱磁控制下的基速以上的恒功率区尽可能宽广的调速范围, 这也是电动汽车所需要的特性。另外采用最大转矩控制和弱磁控制相结合的同步永磁电机具有良好的功率特性。因此永磁同步电机在电动汽车的驱动系统中具有很强的竞争力。但永磁同步电机的缺点是在启动时容易产生制动转矩, 造成启动困难, 采用转子磁滞环在启动时增加磁滞和涡流转矩来克服制动转矩, 造成转子成本增高。另一方面永磁体需冷却, 在震动下有退磁现象, 是永磁电机作为电动汽车驱动系统的不利因素。
永磁电机比较适合电动汽车的驱动系统, 并且已在电动汽车中使用, 日本、美国、法国等国家已有一定的研究和使用。永磁电机在电动汽车中有良好的使用前景, 但由于价格较昂贵, 目前只在小功率的电动汽车中应用。
4 开关磁阻电机
开关磁阻电机是一个双凸极可变磁阻电机, 双凸极的结构造成了电机内部磁场的严重非线性, 磁通沿磁阻最小方向闭合, 是开关磁阻电机的运行原理。只要在定子和转子齿非对齐位置给相绕组通电, 扭曲的磁力线产生磁应力使转子旋转, 沿不同相顺序给相绕组通电, 电机就会产生相应的正反转, 在电感上升区给相绕组通电产生正转矩, 在电感下降区给相绕组通电产生负转矩。可四象限运行, 可用于电动和制动状态。
4.1 开关磁阻电机节能, 效率高
开关磁阻电机系统是一种机电一体化节能型调速电机系统。它的功率变换简单, 整个调速系统通过开关管的导通和关断以及电流幅值的控制易于实现系统的软启动和四象限运行, 具有明显的相对优势。开关磁阻汽车发电机与普通交流发电机相比, 不需要专用的整流二极管和电压调节器即能输出脉冲直流电, 非常适合于蓄电池贮存电能, 并且可以通过控制器控制充电, 从而实现智能型充电, 可以省电节能, 提高蓄电池寿命[6]。功率变换器的电流续流流向电池, 实现了能量回馈, 提高了效率, 节约电能效果显著。转子上无绕组, 没有铜耗, 而且涡流损耗小, 使其在很宽的速度范围内效率达87%, 不仅在额定输出状态下, 而且在宽广的调速范围内也能保持高效率运行, 比传统驱动系统高出至少10%, 在低转速和非额定负载下高效率更加明显, 可增加电池的续航里程。
4.2 开关磁阻电机可靠性高, 过载强
由于开关磁阻电动机的功率变换器只给电机提供单方向的电流, 故其比异步电动机PWM变频器简单、可靠。相绕组与开关串联直接相接, 不会产生短路直通现象, 可靠性较高。转子的凸极均有普通的硅钢片叠压而成, 既无绕组也无永磁体, 且非常坚固, 机械强度高, 过载能力强, 使用寿命长。定子上有比较集中的绕组, 易固定, 比较牢靠, 制造工艺简单, 这种结构可允许较高的温升, 易冷却, 所以可以适当地提高电机的能量密度。具有无刷结构, 适合于在高粉尘、高速、易燃易爆等较恶劣复杂环境下运行。开关磁阻电机的结构比较简单, 牢固, 价格相对于别的电动机来说比较便宜。
4.3 开关磁阻电机启动电流小、启动转矩大
对比其他调速系统启动性能, 启动电流小, 启动转矩大。直流电动机100%的启动电流获得100%启动转矩, 鼠笼感应电动机为300%的启动电流获得100%的转矩。而开关磁阻电机启动电流为15%的额定电流时就获得了100%的额定转矩, 启动电流在30%的额定电流时, 启动转矩可达其额定值的150%。开关磁阻电机启动电流小, 电机发热小, 适于电动汽车的频繁启动、停车及正反转, 适合于重载启动和较长时重载低速运行的电动车辆。在额定电压下, 电动机在恒转矩特性转速范围内的最大转矩不低于额定转矩的130%。瞬间可输出4倍以上的扭矩, 可提高电动汽车的性能;高转矩性能能很好地满足汽车的爬坡功能。
4.4 开关磁阻电机调速性能好, 适于高速, 功率因数高
与其他电机转子相比开关磁阻电机转子比较轻便, 转动惯量小, 速度响应快, 特别适合高速运行, 最高速可达10, 0000rpm以上。开关磁阻电机可控制参数多, 调速性能好。控制比较灵活方便:可通过控制开通角、关断角、导通角和端电压及不同组合的控制策略达到所需要求。在基速以下的恒转矩区实行电流斩波, 即通过电流检测获得的绕组实际电流与给定的电流进行比较, 调整电流波形从而得到输出转矩。在基速以上的恒功率区实行角度位置控制, 即控制不同的开通关断角、导通角, 从而得到更宽的速度范围。可控参数多使其在制动运行时有与电动运行时一样的优良转矩输出。普通交流电机空载时功率因数为0.2~0.4, 满载时为0.86~0.89;而开关磁阻电动机调速系统的功率因数空载时可达0.995, 满载时可达0.98。作为电动汽车的驱动系统有很大潜力。
开关磁阻电机的缺点是, 由于开关磁阻电机是高度非线性的机械装置和使用非线性的供电电源, 其转矩脉动和噪声大。因其有位置传感器, 造成结构复杂。随着控制策略的优化和无位置传感器的进一步发展, 这些问题将得到进一步的解决。
5 结语
电动汽车的这四种驱动系统各有优缺点。直流电机因效率低、可靠性差有逐渐被取代淘汰的趋势, 交流感应电机由于其控制复杂逐渐失去其强势, 永磁电机由于其昂贵的价格及退磁缺点目前应用不太广泛, 开关磁阻电机如能改善其转矩脉动大的问题, 将会是电动汽车驱动系统的一匹黑马。
摘要：介绍了电动汽车的四种驱动系统:直流电动机、交流感应电机、永磁电机和开关磁阻电机, 综述了各自的优缺点, 阐述了发展趋势。
关键词：电动汽车,驱动系统,优缺点
参考文献
[1]李征, 周荣.电动汽车驱动电机选配方法[J].汽车技术, 2007, (2) :16-18.
[2]王立颖.电动汽车的关键技术及发展[J].汽车工业研究, 2009, (8) :12-15.
[3]易将能, 韩力.电动车驱动电机及其控制技术综述[J].微特电机, 2001, (4) :36-38.
[4]郭建龙, 陈世元.电动汽车驱动用电机的选择[J].汽车电器.2007, (1) :9-12.
[5]钱苗旺, 谭国俊, 马秀丽, 王波.电动车用永磁无刷电动机比较综述[J].微特电机, 2008, (11) :56-60.
电动汽车驱动 篇2
一、电动汽车的定义
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。
纯电动车, 即仅以自身携带的电源为驱动能源的公路运输工具。
纯电动车是典型的零排放车。他不燃烧燃料, 没有燃烧产生的废气, 也没有冷却剂、机油等污染物。在当今空气污染日益严重、而传统燃油汽车废气排放问题无法彻底解决的情况下, 电动车日益受到人们的重视。
二、电动汽车的基本结构与驱动方式
电动汽车一般由汽车底盘和车身、车载电源、驱动电动机与控制器、辅助设施等6部分组成。由于电动机具有良好的牵引特性, 因此蓄电池汽车的传动系统不需要离合器和变速器。车速控制由控制器通过调速系统改变电动机的转速即可实现。
当前各汽车公司与研究机构研制的纯电动车驱动方式如表1所示。表1中的4种驱动方式代表着电动汽车的发展水平和阶段, 如机械驱动系统、机电集成化驱动系统, 就是在发展电动汽车过程中, 直接用原有的传统汽车底盘和传动系统改装而成, 仅仅是将动力源部分做了相应的改变。目前代表着电动汽车研究方向的驱动方式, 即为机电一体化驱动方式和轮毂电机驱动方式2种, 这2类驱动方式的应用取决于电池技术的发展、电机本身的应用和电动汽车驱动管理系统的集成技术等。
目前轮毂电机驱动的电动车为各汽车制造厂家的研究方向, 开发成功的典型代表为福特F-150电动轿车。我国国内安徽奇瑞研发的瑞琪X1-EV也采用了轮毂电机驱动。本文试着用汽车理论知识分析电动汽车的轮毂电机匹配相关问题。
三、轮毂电机的结构与工作特性
轮毂电机的驱动方式可以分为减速驱动和直接驱动2大类。
在减速驱动方式下 (见图1) , 电机一般在高速下运行, 而且对电机的其他性能没有特殊要求, 因此可选用普通的内转子电机。减速机构放置在电机和车轮之间, 起减速和增加转矩的作用。
减速驱动的优点是:电机运行在高转速下, 具有较高的比功率和效率;体积小、质量轻, 通过齿轮增力后, 扭矩大、爬坡性能好;能保证在汽车低速运行时获得较大的平稳转矩。不足之处是:难以实现液态润滑, 齿轮磨损较快、使用寿命短, 不易散热, 噪声偏大。
减速驱动方式适用于丘陵或山区以及要求过载能力较大等场合。
在直接驱动方式下 (见图2) , 电机多采用外转子 (即直接将转子安装在轮辋上) 。为了使汽车能顺利起步, 要求电机在低速时能提供大的转矩;为了使汽车能够有较好的动力性, 电机需具有较宽的调速范围。直接驱动的优点有:不需要减速机构, 不但使得整个驱动轮结构更加简单、紧凑, 轴向尺寸也减小, 而且效率进一步提高, 响应速度也变快。其缺点是:起步、顶风或爬坡时驱动力偏小等。承载大扭矩时需大电流, 易损坏电池和永磁体;电机效率峰值区域很小, 负载电流超过一定值后效率急剧下降。此方式适用于平路或负载较轻的场合。
四、电动汽车电机的匹配
1. 电机最高功率的选择
下面试着从我们已积累了百年的汽车传动驱动理论来阐述如何匹配电动汽车的驱动电机。
汽车行驶时, 驱动力和行驶阻力互相平衡, 电动机功率和汽车行驶的阻力功率也总是平衡的。即在汽车行驶的每一瞬间, 电动机发出的功率始终等于机械传动损失和全部运动阻力所消耗的功率。因此所谓汽车的功率平衡, 就是指电动机发出的有效功率在各种阻力间的分配。汽车运动阻力所消耗的功率有滚动阻力功率Pf、空气阻力功率Pw、坡度阻力功率P1及加速阻力功率Pj。
设定发动机输出功率为Pe, 机械传动效率为ηT则驱动轮所得到的功率为 (PeηT) , 根据能量守恒定律, 可写成如下汽车功率平衡方程式:
换算可得
式中:
Pe为电动机功率 (k W) ;
ηT为传动系效率;
G为作用于汽车上的重力 (N) ;
f为滚动阻力系数;
i为道路坡度;
CD为空气阻力系数;
A为迎风面积 (m2) ;
δ为汽车旋转质量换算系数;
m为汽车质量 (kg) ;
ua为汽车速度 (km/h) ;
为汽车加速度 (m/s2) 。
为满足汽车行驶中的需要, 一般情况下, 我们都是根据最高车速来选择电机最大功率。对于上式而言, 即、i=0则得到
式中:uamax为最高车速
在轮毂电机驱动中, 其传动效率ηT可高达90%。当我们根据行驶最高车速的要求计算出最大功率后, 还需要根据轮毂电机的安装数量与形式确定每个电机的功率。通常情况下, 轮毂电机的驱动方式有2种, 一种是全轮驱动 (每个车轮中都安装轮毂电机) , 另一种是后轮或前轮驱动 (在前轮或后轮安装2个轮毂电机) 。
2. 电机额定转速的选择
汽车在行驶过程中, 正常情况下不可能长时间低速行驶, 也不可能长时间高速行驶, 所以我们以常规车速确定电机额定转速。
式中:
ua为汽车常规速度 (km/h) ;
r为车轮滚动半径 (m) ;
Ne为电机额定转速 (r/min) ;
ig为变速器传动比;
i0为主减速器传动比;
对于轮毂电机的驱动, 不存在变速器, 所以上式中ig等于1。而对于轮毂电机减速驱动的方式, 上式中i0等于1个固定值, 即驱动系统减速比;而对于轮毂电机直接驱动的方式, 由于没有设置轮内减速器, 所以上式中i0等于1。
所以我们也可将轮毂电机驱动方式的额定转速选择的公式改为:
3. 以额定功率/转速确定电机额定转矩
当驱动电机的的额定功率和额定转速确定后, 就可以根据下列公式计算出电机的额定转矩。
式中:
Me为额定扭矩 (N·m)
Ne为电机额定转速 (r/min)
Pe为电动机功率 (k W) ;
五、电动汽车电机选配实例
1. 选配要求
设计电动轿车1辆, 最大总质量1300kg (含电池质量) , 正常行驶车速为90km/h, 设计最高车速为140km/h, 请按前轴两轮采用双轮毂电机驱动的方式选配轮毂电机。
2. 选配过程
(1) 由于设计车速较高, 决定采用两前轮轮毂电机减速驱动方式驱动。
(2) 根据, 选取CD=0.30, A=1.8m2、f=0.05、ηT=0.90, 则得最高车速下行驶所需的最大功率为25k W, 每只电机最大功率12.5 k W。
(3) 根据, 由于轮毂电机减速驱动, 取i0=3.61、取车轮滚动半径r=240mm, 则得常规车速下的转速为3591r/min。
(4) 根据计算出额定扭矩为67N·m, 由于采用双前轮毂电机驱动, 每个轮毂电机扭矩为33.5N·m。
(5) 通过上述计算, 我们得到该车选配电机的基本数据:最大功率在12.5k W以上、额定功率8.7k W;额定转速在3591 r/min、最高转速不低于5587r/min;最大扭矩不低于33.5 N·m的轮毂电机2只。
电动汽车驱动 篇3
国务院发展研究中心原党组书记、副主任陈清泰长期热心关注电动汽车产业发展，作为国家在电动汽车领域的第三方智库——中国电动汽车百人会（以下简称“百人会”）的理事长，他在近期举办的百人会媒体恳谈会上道出了他对产业的冷眼观察和冷静思考。我们将其中的讲话和访谈内容整理如下，供读者参考。
迈过第一个坎儿
从总体上看，2015年国内新能源汽车产业形势喜人，成绩可嘉，但还应注意到，挑战和困难也不少。
2015年新能源汽车销量呈爆发增长的态势，全年突破30万辆，稳居全球第一。据了解，比亚迪一个车企的全年销量就接近6.2万辆。数字背后到底说明了什么？
首先，国家把发展电动汽车作为重要战略，推进和促进的政策体系已经比较完善、比较全面，在产业发展、激发用户、基础设施完善、商业模式开拓等方面都已涉及且力度较大，产生了很强的激励作用。
其次，这个数字说明中国的电动汽车技术在走向成熟的过程中不断进步，已经得到了市场认可。如果30多万辆电动汽车能卖出去，用户能够接受，表明我们的技术已经具备了相当的基础条件。
第三，这个数字背后还反映了中国各个城市乃至全社会对电动汽车或者是新能源汽车的认同程度在提升，潜在用户在扩大，的确可喜。因为对于已经习惯于使用传统燃油汽车的广大用户而言，这样一个颠覆性或者是替代性技术能在社会上得到相当程度的认同、认可，是非常不容易的，但这是必须要闯过的一关。现在已经迈出了重要一步，过了第一个重要的坎儿。
在政策感召力和雾霾等环境问题的倒逼压力之下，很多地方政府也达成共识，即：清洁能源这条路必须要走，清洁汽车的路必须要走，新能源汽车的路必须要走。实现这一点不容易，因为地方政府也要掏真金白银，也要拿出很多资源。所以当前的成绩非常可喜，为电动汽车的后续发展奠定了一个比较好的基础。
但是当前新能源汽车产业面临的挑战和困难也不少。一方面，企业对电动汽车的热情虽然整体较高，但不均衡。特别是原有的汽车骨干企业发力不够，相对比较迟缓；一些后起的车企，如比亚迪，则确实把电动汽车当作公司的长期发展战略。事实上，骨干车企都深度参与了国家863计划电动汽车重大专项等，但真正开始做的时候，有的企业还是比较犹豫，踌躇不前。
但是应该承认，对企业而言他们都有理性的思考，只是各个公司的战略不同，有的公司需要把电动汽车作为自己实现超越的一个机会，因此，将其作为自己的重大战略，下很大工夫进行研发。也有的公司可能还在等待别人发展起来，再引进技术走别人的路，每个企业有不同的战略，各走各的路，我们很难责怪别人。但是从国家战略的角度考虑，恐怕还是希望能够通过电动汽车这个与国际技术差距相对较小的领域实现新的突破。
一味扩产不可取
2015年，新能源汽车产销快速增长。有业内人士说，“快的有点儿让人担心”，我也有同感。因为根据我们国家这么多年的发展经验，当一个产业快速发展时，很容易把企业的主要资源吸引到产能扩张上，从而忽略在技术上如何打好基础，稳步前进，实现更强的竞争力。
2015年中国新能源汽车产销量稳居全球第一，有媒体曾提出：中国电动汽车军团的实力现在超过跨国公司了吗？我想显然不是。比如，当前中国电动汽车的产量和市场规模都超过了德国，但这只不过是德国的汽车企业在电动汽车上还没开始发力，不能认为我们在技术上实现了超越。不管在汽车文化还是电动汽车的技术积累上，我们的差距都很大。如果我们在这个时候“萝卜快了不洗泥”，把所有的资源都用在产能扩张上，会有不一样的前景。
技术未真正过关
应该清楚地认识到，我们的技术没有过关，现在之所以有这么大的销售规模，是政策驱动的结果，不完全是市场。特别是在和主流燃油车抗衡时，政府补贴起了很大作用，如果政府补贴马上撤掉，电动汽车市场会受很大影响。所以销售数据并不代表技术真正过关了，能够和主流燃油车抗衡了，现在我们还没有达到这个水平。
国内电动汽车市场还没有完全启动，未来竞争的道路还很长。真正能走到最后、能够获胜的企业，是有良好技术支撑的企业，而不是那些拼拼凑凑搞出一辆四个轮子能转的车子的企业，因此企业要把电动汽车作为一个长期战略，必须夯实自己的技术基础。
鼓励新人参与、试错
到今天为止，电动汽车市场仍对政策高度依赖，但应该开始逐渐变化。国家的激励政策开始退坡，我认为这是非常正确的，应逐渐把政策性市场变成政策和市场双驱动的市场，而不是单驱动。
如今的新能源汽车领域来了不少新进入者，他们从中看到了太多机会，愿意冒险拿自己的真金白银投进来试错。但我相信，100个进来的企业，将来会有90个退出。不过，它不找政府要钱。它的贡献就是试错——加速了试错过程，分散了试错成本，这一成本由全社会来分担。如果此时，既有的企业缺乏动力，有动力的企业又不让进入，还要实现战略目标，我想这是自己跟自己较劲，不是好的政策。
新进入者各有各的目的，有的想捞一把就走。对于捞一把就走的我们不排斥，但是不能形成劣币驱逐良币的市场环境，这时就需要监管。如果生产销售假冒伪劣、粗制滥造、达不到国家标准的产品，就得狠狠惩罚，要罚得倾家荡产，这样才能保持一个良好的产业生态。
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开放市场，稳定预期
关于地方保护问题。虽然国务院相关部门反复强调，但是问题依然没有完全解决，带来的负面效应很大。在市场规模比较小的时候，如何让那些有竞争力的企业脱颖而出？必须要有一个开放的市场。地方保护带来的结果，就是有竞争力的企业得不到充分发展，缺乏竞争力的企业也失去了参与竞争的机会，两败俱伤。不要以为政府一保护它就能渡过难关，其实没那么简单，它只不过是在保护之下晚一点被淘汰而已。我希望国家在这方面应该采取进一步的措施，通过各种方式来解决市场分割的问题。
政府在电动汽车产业上要给全社会一个长期稳定的预期。因为汽车动力技术的变革是全社会的一个大变革，产业链很长，涉及到诸多部门、行业和产业。如果要使国家战略能够实现，必须要让企业把这件事情作为自己的战略，其必要条件就是有一个长期稳定的预期。
应实行双向政策
当前，政策上的顶层设计问题正在陆续得到解决，其中一个就是关于经济性激励政策。补贴政策正在慢慢退坡，接下来可能是燃油消耗量限值标准和零排放标准，到底如何抉择和实行，这需要进一步深入研究。
我的主张是，政策必须是双向的，既有正面激励，也有反向倒逼。即企业也可以不做电动汽车，但是必须支付更多的成本，把支付的成本作为对做零排放汽车的一种激励。
所以，我主张交叉补贴，这样政府可以退出，把目标定得更长远，给社会一个长期的预期，这是非常重要的，目前国内也正在对此进行研究。按照这个方向，我想原则上政府的财政补贴要退出，实行交叉补贴。
做好细分市场
当前国内的电动汽车技术水平有限，和主流燃油车相比确实还存在很多不足，但并不是在每一个细分市场都处于劣势。在某些细分市场，电动汽车有它独特的优势，所以要把当前电动汽车技术能够支撑的、靠市场化运作能发展起来的产品和商业模式放开。这样就能让一部分细分市场的电动汽车产品依托市场而非补贴自行走出来，把整个产业规模做大，做大之后电池等核心技术就可以在此基础上慢慢发展，这也可能成为具有中国特色的电动汽车发展道路。
具体来看，比如以特斯拉为代表的高档车是富人阶层的消费品，数量很少。但有的产品在一些短途的、小运量市场上有很强的优势，比如在北京，地铁到小区的接驳车，用于最后一公的物流电动车，包括一些交警的巡逻车、市政环保车、工程车、机场摆渡车等都跑得很好。
电动车产品在这些细分市场的表现都很好，但只能在大城市跑，在一些中小城市反而不让跑。有人认为，这类产品的层次很低、技术含量不高。我认为，产品技术含量是慢慢发展起来的，市场需求层次高了，它就会随之升高，需求层次低，产品当然也就满足当地当前的需求。所以，对于中低收入水平的人，他们的出行机动化的要求是不是就不能被满足？满足他们需求的途径是不是必须要关闭？我想不该如此。
总之，当前我们应该着重考虑的是电动汽车市场如何由政策驱动转向政策、市场双驱动，从政策上陆续解决一些问题，向这个方向转化。
[陈清泰访谈录]
对于新能源汽车产业而言，当前乃至今后一段时间，政府支持仍不可少，目前国家已经出台了很多相关支持政策，进入2016年，您对政策方面还有哪些建议和考虑？您认为下一步应重点关注哪些工作？政府是否还需继续出台刺激政策？
陈清泰：国内政府的支持政策框架已经形成，政策出台后，在实施过程中会碰到很多新问题，因此，对出台的政策应该跟踪。希望比如政府机构或者百人会，是不是可以在新的一年对所有出台的政策进行一次调研，调研之后做一次评估，看看哪一些还没有到位，哪一些在政策实施当中还有纰漏，或者哪些还存在问题，有必要的去做一些调整。我认为这可能是比较适宜的时机。
2015年出台的《关于2016-2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》指出，除燃料电池汽车外，其他新能源车型补助标准将继续退坡，2019-2020 年相比2016年标准下降40%。您如何评估这一退坡政策对下一阶段新能源汽车产业发展的影响？未来的发展走势将会如何？
陈清泰：关于退坡问题，影响总体上是积极的，我个人认为退坡的力度不是很大，我之所以这样说的原因是，政府已经提前公告，所以无论用户还是厂家，事先是有准备的，所以不会造成大起大落。
我认为陆续退坡，对企业而言有一个过渡过程是必要的。从技术路线上要放开，要让企业自主决策，让市场来选择。比如插电式混合动力技术是一个非常重要的方向，北京现在由于种种原因不给补贴，属于极特殊的情况。但是从全国来看，决不能排斥插电式混合动力车型，比亚迪的秦和唐都是插电式混合动力汽车，其销量可以表明市场对它的接受程度。这种产品很可能未来在政府补贴退坡之后有很强的竞争力，因为它兼顾了购车成本和使用成本之间的平衡。客观上当然对环境保护也会带来很大好处，因此对中国而言，我比较看好的还是这种插电式混合动力车型。
您一直反复强调企业应老老实实提升自己的核心技术水平，您对当前国内企业的研发工作怎么看？有哪些建议？您如何评价对当前的电动汽车产品的技术水平？下一步努力的方向是什么？
陈清泰：大企业必须要有超前的研发，这一点非常重要。比如丰田、奔驰、大众等国际公司，一般都要研究至少10-15年甚至20年以后的产品，甚至是更先进的技术。丰田关于燃料电池汽车的研究至少是30年之前开始的。因此一个大型骨干企业如果没有这种眼光、没有这种战略，将来要真正立足于大型汽车公司之林，几乎是不可能的，跟踪式发展对中国来说已经走到尽头了，当然不排除我们可以继续引进应用技术，但是更重要的是靠自主开发。
当前的电动汽车产品水平已经可以接受，但不能满足于此，企业必须为下一步做准备。整个生产方式的转变已成为一种趋势。这不是一个短期的问题，不是个别企业、个别公司的问题。所以在这些问题上，我认为应下大工夫进行研究。
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另外，我认为电动汽车应该做得非常精致，给用户更好的价值体验，包括内饰、车内布置等。电动汽车产品拿出来后不能是萝卜、土豆的水平，作为轿车产品应该达到一定的水平和高度，让人眼前一亮。这些工作也要真正下足工夫。
至于一些在二三线、三四线城市行驶的低速电动车一类的产品，我认为也有很大的提升空间。这种产品实际上不需要政府补贴，是完全市场化的。因此我认为它原则上应随着市场走，随着消费水平的升级进行产品升级，对这类产品不能盲目追求高大上，一旦普通用户买不起，整个市场就全没了，所以这应该有所区别。
目前中国新能源汽车企业一方面即将与外资品牌短兵相接，国外车企巨头宝马、大众、通用等已争相针对中国市场推出各自的新能源汽车“宏图”。另一方面将面对补贴逐步退坡的政策环境。您如何看待当前的这一形势？对车企有哪些建议？
陈清泰：退坡本身就是政府的作用，经济激励的作用在弱化，实际上是鼓励更多的企业在市场中摔打、竞争。现在的补贴基本上还是局限于国内企业，依然是保护的状态。但是这个阶段终究要过去，给中国企业的保护期实际上是有限的，这个时候到底企业该干什么？核心问题就是夯实自己的基础，基础是什么？是核心技术，没有自主的技术，拿不出有竞争力的产品，在过热的时候也许还能够混一混，但是过了这个时期，那就是昙花一现。所以企业要成为百年老店，就得能够过这个坎，必须要注意自身在现有的状况下的生产能力扩张的投入和研发的投入，在这两者之间取得平衡，实现兼顾，即眼前能够赚钱，同时也保住自己的后劲，老老实实地提高自己的竞争力，这一点很重要。
当然，如何提高自己的技术水平，途径很多，包括引进高水平的人才，有一些创新概念，运用好新的理念，比如“互联网+”等，这些都可以考虑。总而言之，还是要打好基础，真正站住脚，老老实实提升自己，没有别的办法。
2015年国内开始实施《新建纯电动乘用车企业管理规定》，向非传统汽车制造企业打开了进入新能源汽车制造领域的大门，越来越多的互联网企业或科技公司加入造电动汽车的大军，您对此作何评价？您认为这对整个新能源汽车产业会产生什么样的影响？
陈清泰：互联网企业的参与，我认为这还是一个非常好的事情，应该欢迎，其中一个重要的意义是他们会用一些新的思维来定义新能源汽车，也很可能用新的模式进行生产，这都会对原有产业产生很大的促进和提升。
有人评论指出，马斯克之所以搞电动汽车，就是要用互联网思维颠覆传统汽车业。从这一点看，至少他起到了一个搅局的作用。中国政府对新进入者设定门槛时，是不是也应该有一点新的概念，比如原来我们传统观念上设定的生产汽车的门槛，包括生产规模、投资金额等，现在这些条件已经没有意义了。因为以小米为例，它是一个成功的品牌，但是他没有工厂，苹果也是这样。所以在生产模式等都在发生巨变的新时期，我们不能再用老的门槛来要求新的企业，特别是这种最前沿的互联网企业，我认为这是很重要的，因此我看好他们进来，他们进来以后可能会失败，不怕，但是他们会有贡献的。
目前新能源汽车在普及推广上正在尝试很多新模式，以分时租赁为代表的汽车共享模式已成推广新能源汽车的主要方式之一，政府机关、中外车企、传统租车企业、资本方、新兴互联网创业大军等纷纷进行尝试，但对参与其中的企业而言，眼下少有实现盈利的。您对这种模式作何评价？据您分析，可能会面临哪些问题？
陈清泰：关于分时租赁，我在杭州也看过，我认为至少在现阶段还是一个非常有希望的商业模式，因为它避开了当前电动汽车的几个弱点，比如很多人在犹豫是否将电动汽车作为财产买下来，这种方式让他避开原来需要个人承担的一次风险。还有关于如何充电的困惑，可以交给运营公司去做，避开充电难的问题。另外它以短途为主，所以不用担心续航里程。所以分时租赁这种模式在很多地方慢慢推广，至于能发展到何种规模、什么程度，还是要靠市场检验。
至于企业开始能不能盈利，这涉及的因素很多，开始会有很多投资，确实可能有“烧钱”的过程，走过“烧钱”的阶段，也可能死掉，也可能达到了一定的合理规模，就开始盈利。我认为还是应当由政府创造好的条件和环境，鼓励企业去试，由市场最终检验，看能不能存活下去。
电动汽车用驱动电机控制系统研究 篇4
驱动电机的控制技术是电动汽车的关键技术之一,对整车性能有决定性的影响.文中针对电动汽车的`要求对直流驱动电机的控制系统进行研究,完成了控制系统软硬件设计.采用智能功率模块IPM作为强电回路的主要功率器件,设计中采用软件滤波和光电隔离的措施以提高系统的抗干扰能力,采用模糊PI调节对电枢电流和励磁电流进行闭环控制.试验表明,所设计的控制系统能够满足电动汽车的行驶要求,为进一步进行电动汽车的研究奠定了基础,积累了一定的技术经验.
作 者：肖平冯能莲 作者单位：肖平(安徽工程科技学院先进数控和伺服驱动技术安徽省重点实验室,安徽芜湖,241000)
冯能莲(北京工业大学环能学院,北京,100022)
电动汽车驱动 篇5
电动汽车的组成包括:电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心,也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。
1、电动汽车驱动电机的作用
电力驱动系统是电动汽车的心脏,从功能角度看,它可以分为电气和机械两大部分。电动机是纯电动车辆唯一动力部件,它与能量源之间的能量流动是通过功率转化器进行调节的。电动机的性能将直接影响电动汽车的最高车速、加速性能及爬坡性能等。
电动汽车是以车载电源为动力,并采用电动机驱动的一种交通工具。电机及其驱动系统是电动汽车的核心部件之一。驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能,通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。作为电动汽车三大关键技术之一,电机驱动系统和电池一样,对电动汽车的动力性能、续驶里程也有着重大的影响。电机的高密度、小型轻量化和低成本对整车来讲至关重要。
2、电动汽车对驱动电机的要求
电动车用驱动电机通常要求能够频繁启动/停车、加速/减速,低速和爬坡时要求高转矩,高速行驶时要求低转矩,并要求变速范围大。其主要参数包括:电动机类型、额定电压、机械特性、效率、尺寸参数、可靠性和成本等。另外为电动机所配置的电子控制系统和驱动系统也会影响驱动电动机的性能[2]。
1高电压。在允许范围内尽量采用高电压,可减小电动机的尺寸和导线等装备的尺寸,特别是可降低逆变器的尺寸。
2高转速。高转速电动机体积小、质量轻,有利于降低电动汽车的整车整备质量。
3质量轻。电动机采用铝合金外壳,以降低电动机质量、各种控制器装备的质量和冷却系统的质量等也要求尽可能轻。
4较大的起动转矩和较大范围的调速性能。这样使电动汽车有良好的启动性能和加速性能。电动机有自动调速功能,因此可以减轻驾驶员的操纵强度,提高驾驶的舒适性,并且能达到与内燃机汽车加速踏板同样的控制响应。
5效率高、损耗少,并具有制动能量回收功能。电动汽车应具有最优化的能量利用,以在车载总能量不变的情况下最大限度的增加续驶里程,再生制动回收的能量一般可达到总能量的10%～20%,这是在内燃机汽车上不能实现的。
6必须有高压保护设备。
7可靠性好、耐温耐潮性能强及运行时噪声低。
8结构简单、维修方便及价格便宜。
3、驱动电动机的种类
电动汽车驱动系统研究的重点是各种类型的驱动电机及其控制,按电机的类型来划分,电驱动系统可分为直流驱动系统和交流驱动系统两大类。早期时由于直流电机控制比较简单,电动汽车多数采用直流电机。然而,目前随着现代交流调速技术的发展,其动态性能己经达到或者超过直流电机的水平,并且交流电机本身具有体积小、功率大、效率高、结构简单、易于维护等优点。由于交流电机没有了电刷和滑环等,克服了直流电机因换向器带来的缺点,因此交流驱动系统将逐渐成为电动汽车的主流驱动系统。在交流驱动中,驱动电机主要采用异步电机、永磁同步电机(包括无刷直流电机)以及开关磁阻电机[2]。
3.1交流感应电动机(三相异步电机)
三相异步电机转子结构简单,与定子无直接接触部件,运行可靠,转速高,成本低,在蓄电池供电的条件下,可以实现四象限运行,所以目前在电动汽车中交流异步电机应用较多。美国制造的电动汽车普遍采用感应电动机驱动,如Chrysler公司生产的Epic Van;Ford公司生产的Ranger EV,通用汽车公司生产的IMPACT和EVI电动汽车。国内也采用感应电动机作为电动汽车的驱动电机也比较多,如胜利SL6700DD电动客车,郑州华联ZK6820HG-1电动轻型客车。
交流感应电动机是目前欧美国家电动汽车驱动系统的主流产品,功率覆盖面广,转速可高达12000-15000r/min;可采用空气冷却或液体冷却方式,冷却自由度高;对环境的适应性较好,能够实现再生反馈制动;与同样功率的直流电动机相比较,质量减轻一半左右,价格便宜,维修方便。其缺点是驱动电路复杂、效率及功率密度偏低,控制系统成本过高,其造价远远高于交流感应电动机本身,而且调速性能较差。
3.2永磁同步电机
永磁同步电动机的转子磁场由永磁体本身产生,当定子通入交流电流时,产生的转速为n1的旋转磁场立即和转子磁场发生作用,根据同性相斥、异性相吸的原则,S极和N极间很快地被吸住,它们之间产生相应的磁拉力,只要这个磁拉力足够大,定子将吸合着转子同步运转。
永磁同步电机体积小、重量轻、功率密度大、低速输出转矩大,精度高、效率高、噪声小、维护简单的优点。因此在各个国家都有应用。但是他在高速运行时比异步电机复杂,需要检测转子磁极位置,另外永磁体还有退磁问题,造价也较高。
3.3开关磁阻电机
开关磁阻电动机简称SR。它是一种新型电动机,因其结构简单、坚固、工作可靠、效率高,其调速系统(SRD)运行性能和经济指标比普通的交流调速系统好,具有很大的潜力,因而近几年来,它在牵引调速领域异军突起,发展颇为迅速。
(1)开关磁阻电动机工作原理
SR电动机的运行遵循“磁阻最小原理”——磁通总要沿磁阻最小的路径闭合。而具有一定形状的铁心在移动到最小磁阻位置时,必使自己的主轴线与磁场的轴线重合。
(2)开关磁阻电动机调速系统组成
开关磁阻电动机调速系统简称SRD,主要由SR电动机、功率变换器、控制器、位置检测器及速度检测器等部分组成。
开关磁阻电机结构和控制简单、出力大,可靠性高,成本低,起动制动性能好,运行效率高,但电机噪声高,转矩脉动严重,非线性严重,在电动汽车驱动中有利有弊,目前电动汽车应用较少。它的主要研究方向是模型研究。
4、驱动电机的控制策略简述
电机的各种控制技术包括标量控制、矢量或磁场定向控制、直接转矩控制、磁链控制、变结构控制以及智能控制如专家系统、模糊逻辑和神经网络等[3]。
矢量控制理论比较完善且日趋成熟,在线能准确辨识出电机的参数,控制性能已基本满足电动汽车的动力性要求,而且矢量控制策略的方案很多,常见的就有转差频率矢量控制、无速度传感器矢量控制、参数自适应补偿矢量控制等等,随着微处理器运算能力愈来愈强,处理复杂算法的实时性也越来越有保障,其应用范围会更广泛,国外研制生产的电动汽车几乎全部采用各种类型的矢量控制系统。变结构控制(VSC)最近也被应用到电动机驱动控制中,VSC针对系统参数不确定、外部扰动和噪声具有较强的鲁棒性,在稳定转速的情况下,系统的动态、静态品质优良,改善了转矩和磁链的脉动大的问题,抖振现象也会得到抑制。模糊逻辑、神经网络等智能控制方法也被引用到电动机控制中,这些先进的控制策略与传统控制方法相结合来解决复杂问题,使电机的效率得到优化,电机参数的自动测量、自动整定时系统工作在最佳状态。在不久的将来,人工智能控制器(AI)不要人的干预就可以对系统自动诊断、修正错误。
5、结束语
纯电动汽车将是替代燃油汽车的最可能的选择,驱动电机及控制技术作为电动汽车关键技术之一,融合了电机技术、电力电子技术、控制技术及现代微电子技术等。其技术的先进性、工艺的可靠性、工作的稳定性决定了整车的性价比,也左右着电动汽车技术的前进步伐。相信随着技术的不断进步,电动车驱动电机及控制系统必将向着与各学科交叉、融合的方向发展,成为一个机电集成的智能化系统,电动汽车的动力控制系统将会有长足的进步。
参考文献
[1]范思广.电动汽车电机驱动系统及其控制技术的研究[J].汽车零部件,2011(8).
[2]郑金凤,胡冰乐,张翔.纯电动汽车驱动电机应用概述[J].机电技术,2009(s1).
[3]王知学,刘嫒,张云,张伟.电动汽车驱动电机及控制系统的研究现状[J].山东科学,2010(3).
电动汽车驱动 篇6
近代汽车工业蓬勃发展的100年是人类文明飞跃的100年,它促进了世界经济的飞速发展。与此同时,汽车带来的能源和环境压力也迫使人类重新考虑未来汽车的发展方向。因此,新能源汽车的发展也成为全球汽车厂商讨论的焦点,发展新能源汽车至少有以下两个重要的意义:其一,可以疏解现在的能源和环境的压力;其二,新能源汽车集电力电子、机械、信息、智能等高新技术于一体,被誉为21世纪改变人类生活的十大科技之首。所以新能源汽车的发展也必将带动高新技术前所未有的新一轮技术革命。
1、电动汽车驱动电机的特点
新能源汽车研发的主要内容包括控制策略、储能设备、驱动电源、驱动电机等,本文将就驱动电机的特性和研发及产业化策略做些探讨。电动汽车所用驱动电机需要频繁的启动和停机,并要承受较大的加速度或减速度,而且要求低速大转矩爬坡,高速小转矩运行且运行速度范围宽。所以其特性主要表现在:功率密度大、效率高、能提供大倍率额定转矩、可控性好、稳态精度高、耐高温高湿环境、耐振动等。目前交流异步电机、正弦波永磁同步电机、方波永磁无刷直流电机和开关磁阻电机等在电动汽车上均有不同程度的应用。
2、交流异步电机
交流异步电机主要由定子、转子和它们之间的气隙构成。对定子绕组通三相交流电源后,产生旋转磁场并切割转子,获得转矩。其主要结构如图1所示。
交流异步电机的主要优点有:结构简单、坚固耐用、成本低廉、电机木身运行可靠,低转矩脉动,低噪声,不需要位置传感器,转速极限高。
交流异步电机的主要缺点有:采用矢量控制的电动汽车感应电动机在轻载及有限的恒功率工作区域运行时效率较低、控制复杂、能量回馈性能差。相对永磁电机而言,异步电机效率和功率密度偏低。
鉴于以上综合分析,同时由于异步电机矢量控制技术和调速技术相对比较成熟,使得异步电机驱动系统在新能源汽车领域具有明显的优势,因此被较早应用于电动汽车的驱动系统。交流异步电机具备相对较高的性价比,目前仍然是电动汽车驱动系统的主流产品。尤其在欧美国家应用广泛。
3、正弦波永磁同步电机
永磁同步电动机是一种典型的机电一体化电机,主要由定子、永久磁钢转子、位置传感器、电子换向电路等组成。通常所说的永磁同步电动机是正弦波永磁同步电动机,同一般同步电动机一样,其定子绕组通常采用三相对称的正弦分布绕组,或转子采用特殊形状的永磁体以确保气隙磁密沿空间呈正弦分布。这样,当电动机恒速运行时,定子三相绕组所感应的电势则为正弦波。
正弦波永磁同步电机的主要优点有:永磁同步电机可采用圆柱形径向磁场结构或盘式轴向磁场结构,由于具有较高的功率密度和效率以及宽广的调速范围,发展前景十分广阔,在电动车辆牵引电机中是强有力的竞争者,己在国内外多种电动车辆中获得应用。用永磁材料代替传统同步电动机的励磁绕组,永磁同步电动机就能去掉传统的电刷、滑环以及励磁绕组的铜损。永磁同步电动机由于采用正弦交流电及无刷结构,也被称为永磁无刷交流电动机或正弦永磁无刷电动机。由于这种电动机实质上是同步电动机,它们不经电磁转换就可以通过正弦交流电或脉宽调制方式使其运行。当永磁体嵌在转子表面时,由于永磁材料的磁导率与空气相似,因而这种电动机的运行特性与非凸极同步电动机一样。如果把永磁体埋入转子的磁路中,凸极就会产生附加的磁阻转矩,从而使电动机的恒功率区域有更宽的转速范围。如果有意利用转子的凸极,而去掉励磁绕组或永磁体,就可得到同步磁阻电动机,其结果简单,成本低廉。和交流异步电机一样,永磁同步电动机通常也采用矢量控制方法以满足电动汽车电动机驱动的高性能要求。
正弦波永磁同步电机的主要缺点有:永磁体的抗振、耐温性能较差,永磁同步电动机所用稀土永磁材料成本较贵。
由于正弦波永磁同步电机本身的高能量密度与高效率,它在新能源汽车的应用领域与交流异步电机相比有较大的竞争优势。近年来在电机工作者的推动下,永磁同步电机得到了较快的发展,且有逐步取代最常用的交流异步电机之势,是一种很有发展前景的节能电机。
4、方波永磁无刷直流电机
通过改变永磁直流电动机定子和转子的位置,就可得到永磁无刷直流电机。这种电机最明显的好处就是去掉了电刷,从而避免了由电刷而引起的许多问题。另一个优点是能产生较大的转矩,因为它的方波电流和磁场是垂直的。而且,这种无刷结构使电枢绕组具有更代表性的区域。由于通过整个结构的热传导有了改善,电负荷的增加可产生更高的功率密度。
方波永磁无刷直流电机的主要优点有:电机外特性好,非常符合电动车辆的负载特性,尤其是电机具有可贵的低速大转矩特性,能够提供大的起动转矩,满足车辆的加速要求;速度范围宽,电机可以在低中高大速度范围内运行,而有刷电机由于受机械换向的影响,电机只能在中低速下运行;电机效率高,尤其是在轻载车况下,电机仍能保持较高的效率,这对珍贵的电池能量是很重要的;过载能力强,这种电机比Y系列电动机可提高过载能力2倍以上,满足车辆的突起堵转需要;再生制动效果好,因电机转子具有很高的永久磁场,在汽车下坡或制动时电机可完全进入发电机状态,给电池充电,同时起到电制动作用,减轻机械刹车负担;电机体积小、重量轻、比功率大、可有效地减轻重量、节省空间;电机无机械换向器,采用全封闭式结构,防止尘土进入电机内部,可靠性高;电机控制系统比异步电机简单。
方波永磁无刷直流电机的主要缺点有:电机本体要比交流电机复杂、电机控制器比有刷直流电机复杂。
目前此种电机主要应用于小型轿车。
5、开关磁阻电机
开关磁阻电机是一种新型的机电一体化电动机,其主要特点是电机结构紧凑牢固,适合于高速运行,并且驱动电路简单成本低、性能可靠,在宽广的转速范围内效率都比较高,而且可以方便地实现四象限控制。这些特点使开关磁阻电机驱动系统很适合电动车辆的各种工况下运行,是电动车辆中极具有潜力的机种。
开关磁阻电机的主要优点有:电机结构简单、坚固,制造工艺简单,成本低,可工作于极高转速;定子线圈嵌放容易,端部短而牢固,工作可靠,能适用于各种恶劣、高温甚至强振动环境;损耗主要产生在定子,电机易于冷却;转子无永磁体,可允许有较高的温升;转矩方向与电流方向无关,从而可最大限度简化功率变换器,降低系统成本;功率变换器不会出现直通故障,可靠性高;起动转矩大,低速性能好,无感应电动机在起动时所出现的冲击电流现象;调速范围宽,控制灵活,易于实现各种特殊要求的转矩一速度特性;在宽广的转速和功率范围内都具有高效率;能四象限运行,具有较强的再生制动能力。
开关磁阻电机的主要缺点有:由于其磁极端部的严重磁饱和以及磁极和沟槽的边缘效应,要求非常精准,使其设计和控制非常困难;转矩脉动大,噪声大;此外,相对永磁电机而言,功率密度和效率偏低;另一个缺点是要使用位置传感器,增加了结构复杂性,降低了可靠性。
在驱动电机的选用方面,欧美国家趋向于选用交流异步电机,日本趋向于选用永磁电机。而永磁电机的永磁材料是稀有资源,价格昂贵,是一种不可逆材料,和石油一样,属于不可回收的燃烧性资源,日本现在也在改变策略,寻求更好的汽车驱动电机新方案,如交流异步电机和开关磁阻电机,其中开关磁阻电机的有效材料最小,如铜材和钢材,没有交流异步电机的铝笼条,所以现阶段很多厂家又重新回到开关磁阻电机上的研发上,并改进电机性能,克服开关磁阻电机不良的低速脉动现象。
6、开关磁阻轮毂电机
开关磁阻轮毂电机属于将开关磁阻电机原理运用于轮毂电机领域,它直接安装于汽车轮毂上,分为内转子和外转子两种结构,如图2和图3所示。外转子结构的电机直接用电机的外转子驱动汽车轮子,内转子结构的电机需经行星减速齿轮转换成外圆驱动汽车轮子。
研发开关磁阻轮毂电机一般要解决如下的问题:克服开关磁阻低速脉动的现象,主要是通过改变电机本体(如双凸极形状的变化)和改善控制器(如输出波形和控制策略)来完成的,可以通过多步换相来改善驱动电源的连续性;增加系统控制器的可靠性以适应车况要求,采用备用控制系统方案,称为双余度控制系统;简化电机本体结构,内置线圈作为传感器,减小因安装位置传感器的轴向长度。
开关磁阻轮毂电机用外转子来直接驱动,可大大提高系统效率和提高系统的可靠性。
7、电机类型选择概述
电动汽车驱动电机选型的关键原则是电动机的机械特性。以上所介绍的各种电机都可以用T-n和P-n曲线来表示,作为选型的参考和依据。同时参考电动车的驱动系统额定电压、额定转速、额定功率和额定转矩的需求,综合考虑所选取电机的类型。每种电机都有它一定的适用性,还应从控制策略、使用车型、电机的材料来源和性价比等多个角度来理解和考虑电机类型的选用。没有绝对性,以轻便、可靠、节能为原则,以性价比为导向,以容易实现智能化控制为终极目标,扬长避短,不宜盲目模仿。现在各种类型的驱动电机的生产都在国内外并存,并且显示各自的优越性。
摘要：提出了新能源汽车驱动电机的几种常用类型,分析了它们的优缺点和适用性,并具侧重性介绍开关磁阻轮毂电机发展的可行性。
关键词：交流异步电机,正弦波永磁同步电机,方波永磁无刷直流电机,开关磁阻电机
参考文献
[1]罗建武.开关磁阻轮毂电机驱动系统的研究[D]。华中科技大学,2006.
细菌驱动汽车,萌萌的 篇7
这辆小汽车底盘放置在四个由发动机驱动的轮子上。看起来似乎毫无特殊之处,但实际上它既不耗电,也不烧油,它利用蒸发能驱动!
蒸发是大自然的一种基本力量。每年都有相当于1 340亿个里约奥运会标准泳池容积的水从海洋蒸发!这一自然现象极为强劲但却从未被人类用于产生能量。为什么?因为水从液态到气态的转变在极为宽广的水面上进行,但具体到一点上释放的能量太低。试想利用从湖面缓慢蒸发的水蒸气来驱动风力发电机的叶片,这是几乎不可能完成的任务,这就是为什么没有人真正对这种能源感兴趣。
直到有一天,研究人员在观测芽孢杆菌属的孢子表面有许多皱褶时,想了解当外界温度、盐度、湿度等发生变化时,其受力情况。显微镜观察后发现,当细菌孢子吸收空气中的水分时,它们的体积可膨胀并变得十分坚硬。干燥时,它们会收缩并褶皱。
找到了问题的答案,故事理应到此结束。但研究人员对孢子产生了兴趣,他们对孢子膨胀、收缩、不知疲倦地再次膨胀的速度着迷。这种收缩、扩张的运动让人联想到了肌肉。于是他们想到制作一台能通过这些细菌获取蒸发能的发动机。但怎样才能将这些细菌微观尺度的往复运动转化到人类机械的宏观尺度上呢?专攻纳米技术的研究团队加入了进来。
值得一试的挑战!
粘贴了孢子的塑料胶带悬挂了重物,被固定在一个圆盘上。圆盘的一半沐浴在水蒸气里,另一半则与空气接触。处在干燥环境的孢子收缩并使胶带弯曲,而处在湿润环境中的孢子则扩张并使胶带平直。这些组合合力使圆盘转动,有点儿类似于你将小腿从前向后摆动即可使秋千运动一样。
实际应用:通过这些胶带,我们可以制造以蒸发能驱动的机械。如下图在水槽中放置一个装有调节板的容器。一根连接贴有孢子的胶带弹簧控制调节板的开合。当容器敞开时,内部空气较干燥:孢子收缩并牵拉胶带,致调节板关闭;当调节板闭合时,水蒸气逐渐充满容器内部:孢子膨胀,胶带伸展,使调节板打开,湿润的空气于是被排出,由此开始新一轮循环。
永动机?这只是个开始
研究人员计划在一条塑料双面胶带的两侧粘贴数以千计的孢子。当空气较干燥时,孢子收缩,牵拉胶带并使其弯曲。相反,当空气较湿润时,胶带伸展至平直位置。只需将数十条粘有孢子的胶带平行放置就能创造出一种人工肌肉,每一根胶带都类似于一根肌肉纤维!终于,研究人员在数名工程师的帮助下,设计了一台只利用蒸发能开合调节板的小型机械。工程师将其连接至一台发电机并成功点亮了一只LED灯泡。由此证明完全可以利用蒸发能发电。
初战告捷后,研究团队又实现了另一壮举:将胶带水平方向的运动转化为旋转运动,如同汽车轮子和发电站涡轮那般,不难想象他们看到设计的机器旋转时的狂喜之情。随后只需用传动皮带将盘毂和轮子连起来即可,细菌驱动汽车由此诞生。
电动汽车驱动 篇8
关键词:绩效管理;人才资源;国有汽车企业
一、背景
21世纪人才资源被称为稀缺资源，国有汽车企业面临着求人难，留人更难的发展瓶颈。作为技术资金密集型行业，该国有汽车企业地处西南地区，与发达地区相比没有区域优势，经济文化信息相对落后，如何进行绩效管理改革，建立科学合理的考核体系和激励制度，激发员工的责任心和创新精神，达到人尽其才的效果，成为该企业
人力资源管理的核心问题。
二、该企业绩效管理体系所存在问题如下：
1.概念混淆：绩效管理就是进行绩效评估
绩效评估是绩效管理不可或缺的部分，但并不是全部。前者是人力资源部门进行的一年一次的活动，而后者则是由管理者带动的贯穿全年的业务活动。该国有企业虽也设立了绩效管理体系以调动员工的积极性，但确切地说是个绩效评价体系，因为它只涉及对员工优缺点的评价却不包括对前端理念的贯彻以及战略方向的考虑。
2.忽略软环境的影响
(1)尽管该企业也重视对企业本土文化的培养，但却过分追求统一，重形式轻内容，由于企业文化得不到广大员工的肯定，因而整体上缺少凝聚力和向心力。(2)以人为本的管理观念薄弱，没有把员工的意愿和公司的总体目标相结合，对员工个性尊重不够，使员工对公司运营状况及理念模糊。(3)没有引入先进的员工培训开发系统，缺乏针对员工个人的职业生涯规划的辅导。
3.绩效考核流程（如图所示）中的疏漏
绩效计划——绩效实施——评估绩效——反馈绩效——绩效改进
(1)没有进行员工需求分析，缺乏对各个职位准确描述，信息没有达到共享，导致员工未能全面参与到公司的目标计划。(2)评估体系的指标设立过于简单，没有进行量化，虽然采取了360反馈法，关键绩效指标法（KPI法），经验总结法等，但是重执行，轻计划，实施力度与针对性不够。(3)对评估者缺乏监督体制，公开透明度不够。(4)反馈与改进作为最后一个环节常被忽略其重要意义，反馈面谈缺乏技巧，没有筹划绩效中不足的解决方案以改进绩效
4.绩效管理改革的设计
(1)绩效计划。其主要依据是工作目标和工作职责，并随着工作的开展不断调整工作计划。应该形成一种持续性的计划，指导，评定和奖励体制，削弱其中任何一个环节的工作都将破坏整个体系的统一完善性。
(2)绩效实施。由高层管理人员牵头，自上而下地实施，与公司战略挂钩并，使员工了解自己的目标与公司发展目标的关联性。
(3)绩效指标的设计。①遵循科学性，系统优化，通用可比，实用性的原则。②需要针对不同的评估目的，评估主体，评估时期，评估角度，以及指标对象反映的不同程度而恰当的分配与确定不同的权重。③针对各岗位设立不同关键绩效指标，并确定具有操作性，可解释被评估者的80%以上的工作目标。④引入一些强调团队合作精神或者企业组织文化的绩效指标，加强企业文化建设，增强员工的归属感和满意度。
(4)绩效评估体系的建立。①考评原则包括结果的与行为相结合，外评与内评相结合，透明，公开。②考评内容为进行工作总结，然后员工自我评价，其次分类考评，如：分为岗位技能，工作态度和工作成果等三方面，再是上级直接评语，与下级的有效沟通。③考评的结果由人力资源部门进行统计分析，有助于其更科学的制定和实施各项绩效管理政策
(5)绩效反馈。目的在于使主管了解员工的绩效和要求进行激励和指导，而员工根据主管人员的评价和期望，不断修正提高。正确的绩效反馈要强调具体行为，对事不对人，并把握数学调整，表格报告反馈，目标参照性绩效评估分数等简洁的反馈调整方法
(6)绩效工资（merit pay）。①有利于工资向绩效优秀者倾斜，提高企业效率和节省工资成本。②但是绩效一旦与薪酬挂钩，就必须保证绩效管理系统的可靠性。测量手段必须客观公正，且得到员工的认可，否则将会引发劳资争议问题。
(7)员工的培训与开发。①加大培训制度的投入力度，丰富培训方式和内容，协调培训时间与工作时间。②企业根
据自身的实际情况，关注员工的职业发展，为其拟订个人职业发展计划，为广大员工提供足够的个人发展空间
三、结论
综上所述，在企业创造价值的过程中，绩效管理是联系企业战略与执行的桥梁，其最终目的是致力于提高员工的绩效水平和管理员工绩效管理的能力。处于新的市场格局下的国有汽车企业，要走出传统的经营模式，建立具有竞争机制的现代企业制度迫切需要一套科学，实用，高效的人力资源绩效管理体系，为其在市场竞争中增强竞争力，从而赢得市场奠定基础。
参考文献:
[1]Herman Aguinis . 绩效管理.
[2]华茂通咨询:现代企业人力资源解决方案.
[3]鲁百年:企业的绩效管理与激励体制.
[4]徐东:国有企业人力资源绩效考核设计.
[5]王晓林:浅谈企业人力资源绩效评估体系的建立.
电动汽车驱动 篇9
一、课程实施方案
[课程实施方案说明] 一、分散培训1、17周共4个小模块20个单元任务 2、每个单元任务6个学时 3、每周10学时*17周=170学时 4、[1~5周]:(5*10)=50学时。利用每学期50个学时对20个任务课程解说与示范。 5、[6~12周]:分组实训=70学时。每学期从第10周开始对已学习单元学员进行测评，不合格者继续强化学习 6、[13~16周]:认证考核强化辅导=40学时 7、[17周]:综合测评考试认证=10学时 二、集中培训 1、如每天6个学时，120/6=20天的集中强化培训 | 【教学实施方案】: （一）学员与师资: 1.分4大组，每大组8人，每小组4人*8组，教师四位，每大组1名组长，共4名。组长协助老师指导小组操作并为设备工具管理员。 2.每个项目提供操作示范学习课件，学生按学习课件步骤操作。 3.培训过程中出现设备问题，由教师或助理教师进行调试。 （二）教学场地规划: 1.规划4个实训区域，每个区域2个工位。 2.每个桌上至少要有1台可使用的电脑，共8台电脑，并能连接无线网络。 电动汽车驱动 篇10近年能源和环境对人类生活和社会发展的影响越来越大, 要求尽快改善人类生存环境的呼声日益高涨。因此, 各种电动汽车作为低污染、节能环保的新型车, 已经成为汽车行业新秀, 而新能源车型的驱动技术和传统内燃机汽车有着截然不同的结构, 其中轮毂电机驱动系统具有很大的发展前景。日系厂商对乘用车所用的轮毂电机技术研发开展较早。通用、丰田在内的国际汽车巨头也都对该技术有所涉足。国内也有自主品牌汽车厂商开始研发此项技术, 奇瑞瑞麒X1增程电动车就采用了轮毂电机技术。因而电动轮毂电机技术成为未来电动汽车的发展方向。采用轮毂电机技术的福特F-150将汽车所有传动部件通通舍弃不用, 大量简化了汽车结构。 1 电动汽车的驱动方案 1.1 差速半轴驱动方案 该方案与传统汽车的发动机驱动方案的区别在于将汽车的发动机转换成电动机和相关电子器件。驱动力由一台电动机提供来驱动车辆的两侧车轮。这种布置形式的电动车, 操作方式与传统汽车相同, 电动机控制器接收加速踏板信号、制动踏板信号、PDRN即停车、倒车、空档、前进信号控制电动机旋转, 通过机械传动装置驱动左右两侧车轮。该汽车保留了机械部件包括变速器、传动轴和半轴等部件, 优点是技术较成熟, 有利于集中精力匹配电动汽车动力系统;缺点是效率较低, 满足不了电动汽车的动力性能的要求。 1.2 电动轮驱动技术 电动轮驱动方案其主要特点是取消了差速器和半轴, 将行星减速器与电动机制造为一体, 组合为一个电动轮, 轮胎直接安装在车轮上。 电动轮技术作为电动车的一个发展方向, 也受到汽车开发商的关注。电动轮驱动方案是集电动机、传动机构、制动器为一体的驱动部件, 是一种独特的驱动单元。使用电动轮技术的电动车不占用车身和底盘的空间, 扩大了汽车驾驶员和乘车员的空间, 车辆的底部空间用来安装电池, 使整个车辆的总体布置得到了很大的简化, 绿色环保, 传动效率高。 该驱动技术需要改进的技术也包括很多:需要优化轮边独立电驱动系统结构, 研发一体化程度更高的电动轮模块;需要研究开发轮边减速式电动轮结构模块;需要研究路面工况载荷下电动轮模块的动力学特性;需要研究路面工况载荷下电动轮模块的耐用性试验方法和评价标准。 1.3 轮毂电机驱动技术 轮毂电机是电动汽车研究开发的一个热点, 也是解决能源和环境问题的一种有效手段。轮毂电机安装在车轮的轮毂内, 省略了中间的机械传动部件离合器、减速器、传动桥等, 电动汽车的轮毂电机驱动系统接受蓄电池的电能, 由电机直接驱动车轮, 驱动电动汽车行驶, 大大简化了整车结构, 提高了传动效率。由于取消差速器, 因此对驱动电机转矩与转速的控制是研究重点, 其差速控制技术直接影响轮毂电机式电动汽车的发展。现代汽车大部分轮毂电机都采用了永磁材料。伴随着现代控制理论、电子技术和永磁电机优化设计技术的迅速发展, 轮毂电机驱动技术也逐渐成熟, 应用在各个电动车领域。 2 电动车用轮毂电机驱动技术的特点分析 2.1 方案优势 2.1.1 结构简单, 电动机永磁化。 传统车辆, 离合器、变速器、传动轴、差速器乃至分动器件不但重量不轻、让车辆的结构更为复杂, 同时也存在需要定期维护和故障率的问题。但是轮毂电机就很好地解决了这个问题。轮毂电机驱动通过电子线控技术, 实现各电动轮从零到最大速度的无级变速和各电动轮间的差速控制, 省略了传统机械结构, 结构简单, 为乘员腾出更大的空间。采用永磁化技术的电机具有效率高、比功率大、功率因数高、可靠性高和便于维护等优点;采用矢量控制的变速调速系统, 可使永磁电动机具有宽广的调速范围。 2.1.2 可实现智能化和集成化。 随着微电子及计算机技术, 采用轮毂电机, 以及电子转向线控技术、智能控制技术, 各车轮的驱动力直接独立可控, 将使系统结构更加简单、响应更加迅速, 抗干扰能力加强, 以此大大提高整个系统的综合性能。因此无论是前驱、后驱还是四驱形式, 它都可以比较轻松地实现转速变化和转向变化, 全时四驱在轮毂电机驱动的车辆上实现起来非常容易。采用电子线控先进技术, 线控四轮转向技术, 实现左右车轮的不同转速和差动转向, 大大减小车辆的转弯半径, 在特殊情况下几乎可以实现原地转向, 对于特种车辆也很有价值。电动汽车驱动控制器的开关器件、电路、控制、传感器等等集成在一块高度集成的电路板, 可以有效减小体积和重量。 2.1.3 采用多种新能源技术。 纯电动和燃料电池电动车、增程电动车, 都可以用轮毂电机作为主要驱动力;同时, 新能源车的很多技术, 比如制动能量回收系统、电磁制动系统、蓄电池技术, 甚至混合燃料汽车也可以很轻松地在轮毂电机驱动车型上得以实现。可见轮毂电机的使用是非常广泛, 是适合各种汽车的。 2.2 方案劣势 2.2.1 增大簧下质量和轮毂的转动惯量。 现代汽车发展, 为了满足轻量化, 采用铝合金等一些轻量化的复合材料来制作悬架系统的零部件, 这样可以减轻悬架簧下质量, 提高悬挂的响应速度。由于轮毂电机本身结构的重量, 采用轮毂电机的悬架系统反而较大幅度地增大了簧下质量, 同时也增加了轮毂的转动惯量, 进而导致车辆的操控性能更加不稳定, 此方面的技术也是有待改进和提高。 2.2.2 电制动性能有限。 一般电动车采用电制动, 轮毂电机驱动的车辆, 由于轮毂电机系统的电制动容量较小, 整车制动性能不够, 需要附加机械制动系统。但是对于普通电动乘用车, 没有了发动机驱动的真空助力泵, 就需要电动真空泵来提供刹车助力, 但也就意味了有着更大的能量消耗, 如果要确保制动系统的效能, 制动系统消耗的能量又会影响电动车续航里程, 因此蓄电池的容量技术也是一瓶颈。此外, 轮毂电机工作的环境恶劣, 面临水、灰尘等多方面影响, 在密封方面也有较高要求, 同时在设计上也需要为轮毂电机单独考虑散热问题。如果能在工程上解决这些难题, 轮毂电机驱动技术将在未来的新能源车中拥有广阔的前景。 3 轮毂电机驱动系统的发展趋势 电动汽车已经得到了蓬勃的发展, 但要完全替代传统汽车还有很长的一段路要走。目前, 国内外对电动车电机驱动系统的研究都很多, 主要集中在新型电动机的应用、电机驱动系统控制策略的改进这两个方面。轮毂电机需要解决技术问题, 提高轮毂电机与驱动器功率, 电动轮驱动与制动实用控制技术, 提高轮毂电机可靠性和耐久性, 减轻轮毂电机质量。随着电气技术和电子技术, 以及控制新技术的发展和突破, 电动机性能的不断提高, 以及电池技术、动力控制系统和整车能源管理系统等相关技术的突破, 轮毂电机也将在电动汽车上取得更大的成功。车用轮毂电机技术及其控制技术向永磁化、智能化、集成化、全数字化方向发展。 参考文献 [1]顾云青, 张立军.电动汽车电动轮驱动系统开发现状与趋势[J].汽车研究与开发, 2004 (12) :272-301. [2]孙承顺, 张建武.电动汽车的发展现状及展望[J].上海汽车, 2003 (5) . [3]顾云青, 张立军.电动汽车电动轮驱动系统开发现状与展望[J].汽车研究与开发, 2004 (12) . 【电动汽车驱动】推荐阅读： 四轮独立驱动电动汽车06-01 轮毂电机驱动电动汽车07-14 分布式驱动电动汽车07-11 电动机驱动05-30 电动转向驱动桥07-23 双电动机内置驱动07-12 电动力汽车07-17 电动汽车展望05-23 小型电动汽车06-30 |