电动汽车用电机技术现状与发展趋势

电动汽车用电机技术现状与发展趋势葛先科车辆工程12-2班新能源电动汽车驱动电机的分类主要介绍1、直流电机2、交流感应电机3、永磁同步4、开关磁阻电机直流电机•功用：直流电机是指能将直流电能转换成机械能或将机械能转换成直流电能的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。•组成结构：由定子和转子两大部分组成。•工作原理：把电枢线圈中感应的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。优缺点•优点：1、具有优良的转矩特性2、控制原理和控制装置简单、控制成本低、起动3、加速转矩大、调速性能好且比较方便•缺点：1、电刷和机械换向器，限制了电机过载能力、速度、功率体积比、功率质量比和效率的提高。2、换向时产生噪声，换向器表面会产生电火花和电磁干扰，可靠性降低，需要定期维护，极大地影响了它的应用场合应用情况1、法国雪铁龙SAXO电动轿车2、标致QCGS106EV交流感应电机•类型：感应电机主要分为：鼠笼式感应电动机，绕线式感应电动机和各种控制用电动机三大类。•交流感应电机三相感应电动机的结构优缺点•优点：结构简单坚固、质量轻、体积小、低成本、效率高、价格低廉。电机的定子输入频率可在较大范围内变化，调速范围宽，是电动汽车用驱动电机的理想选择•缺点：：低速运行时，也存在着效率低、发热严重、控制系统复杂等有待克服的技术问题。应用情况1、通用公司EV1／EV2纯电动汽车2、西门子水冷3、京华客车的电动公交客车4、中通客车的纯电动豪华旅游车永磁同步电机•功用：交流永磁同步电机是反电动势波形和供电电流波形都是正弦波的交流永磁电机，又称为正弦波永磁同步电机，采用定子磁场定向矢量控制及转子连续位置反馈信号来控制调速或换向。•组成：电机由定子和转子组成，定转子之间有气隙，定子和普通交流电机相同。优缺点•优点：具有高功率密度、高效率、易散热、高可靠性和较好的动态性能等特点•缺点：没有直流电机的换向器和电刷等需要更多维护给应用带来不便。存在最大转矩受永磁体去磁约束，抗震能力差，高转速受限制，功率较小，成本高和起动困难应用情况1、福特公司纯电动汽车福克斯2、日本KAZ纯电动汽车3、长城精灵纯电动汽车4、本田思域混合动力轿车开关磁阻电机开关磁阻电动机是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速系统，是集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外光电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体的光、机、电一体化高新技术。优缺点应用情况•优点：解决了永磁同步电机和无刷直流永磁电机现存的技术问题。具有设计合理、结构紧凑、无永磁体、制造容易、生产工艺简单、成本低、免维护、控制简单等特点，充分发挥了开关磁阻电机起动转矩大、效率高、运行平稳以及安全可靠的特长。•缺点：低速转矩脉动，振动大、噪声大、效率偏低，能量回馈差•英国捷豹公司C-X75插电增程式四驱电动超跑概念车•东风公司混合动力城市客车•混合动力公交车中纺锐力公司SRD电机电动汽车关键技术•电动车用电动机：性能要求主要体现在具有宽的调速范围及高的转速,体积小、质量轻、效率高且有动态制动和能量回馈的功能。•电机控制系统：控制系统趋于智能化和数字化。变结构控制模糊控制、神经网络、自应控制、专家系统、遗传算法等非线性智能控制技术,将单独或结合应用于电动汽车的电机控制系统。电动汽车再生制动控制系统可以节约能源提高续驶里程,具有显著的经济价值和社会效益。再生制动还可以减少刹车片的磨损,降低车辆故障率及使用成本。•电池技术：开发出比能量高、比功率大、使用寿命长的高效电池。•整车技术：车体本身也包含很多高新技术。采用轻质材料优化结构,采用能量回收系统实现能量回收;采用高弹滞材料制成的高气压子午线轮胎,汽车车身特别是汽车底部流线型化。•能里管理技术存在问题•一、电池技术存在的问题：1、极低的电池能量密度。2、过重的电池组3、有限的续驶里程和汽车动力性4、电池组昂贵的价格及有限的循环寿命5、汽车附件的使用受到限制•二、电机驱动系统存在的问题：1、车用电机驱动系统技术无法支撑电动汽车的大规模应用，IGBT器件和电机材料利用率有待提高。2、可靠性和耐久性较低,且缺乏可靠性和耐久性评价理论依据,无法通过设计和有限试验获知电动汽车电机驱动系统的寿命。3、缺乏车用电机驱动系统z级高3频准确模型及验证手段,整车EMC问题难以解决。发展趋势•1.电机驱动系统技术发展趋势电动汽车用电机驱动系统技术发展趋势基本可以归纳为永磁化、数字化和集成化。•系统总体机电一体化匹配设计(1)高功率密度驱动电机研究与开发。(2)车用动力蓄电池(3)电力驱动系统综合控制研究开发。(4)智能化的能量管理系统研究与开发。谢谢观赏