纯电动汽车驱动系统设计及仿真毕业设计

纯电动汽车驱动系统设计及仿真

学院

专业

年级班别

学号

学生姓名

指导教师

2015年 6 月

摘要

随着环境污染的加剧和资源的日益短缺，纯电动汽车（EV）凭借能源利用率高、环境污染小的特点得到广泛关注和快速发展，成为当前研制取代内燃机汽车的首选车型，其发展前景广阔。作为纯电动汽车核心部件之一，驱动系统直接决定了纯电动汽车整车性能优劣,目前我国的纯电动汽车存在的主要问题是续航里程少和动力能源电池成本高，基于此种情况，对驱动系统进行合理设计，是提高电动汽车的动力性能和增加续航里程的有效手段，所以文章对纯电动汽车驱动系统进行设计研究。

本文首先分析了纯电动汽车的特点，包括无污染、噪声低、结构简单、能源效率高且多样化等。然后分析了纯电动汽车驱动系统的整体结构和工作原理，并以某普通普及车型为基础，对驱动系统进行设计改善。先确定相应动力参数目标，然后根据整车参数进行理论计算，参考相应手册和市场上的部件，选择合适的驱动系统结构装置，如电机、蓄电池的类型和相关参数。最后利用车辆系统仿真软件ADVISOR（Advanced Vehicle Simulator）对纯电动汽车进行动力性能仿真实验。首先建立了仿真模型，包括选择传动系统类型、设置参数、设计控制策略，然后选择仿真工况进行加速性能和爬坡性能的仿真，最后得到仿真性能结果图表,包括仿真参数图、参数仿真报告、能源消耗图、虚拟回放。基于符合初始设计技术要求的参数，利用ADVISOR里的AUTOSIZE软件模块进行参数优化，然后对得到的优化参数值进行仿真，进一步分析纯电动汽车驱动系统仿真动力性能，确定最优参数。

关键词：纯电动汽车、驱动系统、结构参数、动力学、仿真

Abstract

With the environment pollution increasing and

and the growing shortage of resources, and because it’s high availability in energy and mild pollution , Battery Electric Vehicle (BEV)

becomes the preferred designed model which might take the place of internal combustion engine cars, it has good development prospect. The drive system is one of the core part for the Electric Vehicle, it directly decides the vehicle performance of the whole car. At present, the biggest troubles for BEV in China are the limited driving mileage and high cost in power battery. Based on the situation, design and improve the drive system performance is a efficient method for promote the vehicle’s dynamic performance and longer range.

This article research and design for the BEV’s drive system. Firstly, the article analyze s BEV’s characteristic, including no air pollution, noiseless, simple construction, highly efficient using and diversity in energy. Secondly, the article analyzes BEV’s fundamental construction and it’s working principle. Then redesign and make improvement based on a common car, be certain with the relative dynamic parameters and calculate theoretically, considering about the parts on the market, choose the suitable structure devices.For instance, the type and relevant parameters of the motor and accumulator battery. Finally, use simulation software ADVISOR to do the test for BEV’s dynamic performance. To begin with, establish the simulated model, includes, picking the driveline type, set relevant parameters, establish control strategy. Then, choose the simulated BEV’s working condition and perform accelerated performance and climbing ability tests simulation. At last, the diagram result of the simulation which consist of simulation parameters diagram, simulation

report, energy consuming graph and virtual replay result will come out. Based on the parameters which fit the requirement, the article use the ADVISOR’s part AUTOSIZE to optimize parameter, and simulated again, then ulteriorly analyze the EV drive system dynamic performance and get the final best parameter. Key words：Pure Electric Vehicle，Drive system，Structure parameters,

Dynamic performance，Simulation

1绪论 (1)

1.1 题目背景及目的 (1)

1.2 国内外研究状况 (1)

1.3 题目研究方法 (2)

1.4 论文构成及研究内容 (3)

2纯电动汽车的简单分析 (4)

2.1 纯电动汽车的特点 (4)

2.2 纯电动汽车在我国的发展现状 (5)

2.3 驱动系统基本结构形式 (6)

2.4 驱动系统工作原理 (7)

3驱动系统参数设计 (9)

3.1 电动机类型和性能参数的选择 (12)

3.2 蓄电池类型、数量、容量的选择 (16)

3.3 传动系统参数的选择 (19)

4利用ADVISOR驱动系统性能仿真 (21)

4.1 仿真软件ADVISOR简介 (21)

4.2 定义车辆的仿真参数 (22)

4.2.1 选择传动系统类型 (22)

4.2.2 设置部件的仿真参数 (23)

4.2.3 设计控制策略 (23)

4.3 运行仿真 (23)

4.3.1 选择仿真工况 (23)

4.3.2 加速性能仿真和爬坡性能仿真 (24)

4.4 仿真结果及分析 (25)

4.4.1 仿真参数图 (25)

4.4.2 参数仿真报告 (25)

4.4.3 能源消耗图 (26)

4.4.4 仿真结果总结 (27)

电动汽车驱动电机匹配设计.

电动汽车驱动电机匹配设计目录 1 概述 (1) 2 世界电动汽车发展史 (2) 3 电驱动系统的基本要求 (5) 3.1电驱动系统结构 (5) 3.2电机的基本性能要求 (6) 4 电动汽车基本参数参数确定 (7) 4.1电动汽车基本参数要求 (7) 4.2 动力性指标 (7) 5 电机参数设计 (7) 5.1 以最高车速确定电机额定功率 (7) 5.2 根据要求车速的爬坡度计算 (8) 5.3 根据最大爬坡度确定电机的额定功率 (9) 5.4 根据额定功率来确定电机的最大功率 (9) 5.5 电机额定转速和转速的选择 (9) 6 传动系最大传动比的设计 (10) 7 电机的种类与性能分析 (11) 7.1 直流电动机 (11) 7.2交流三相感应电动机 (11)

7.3 永磁无刷直流电动机 (11) 7.4 开关磁阻电动机 (12) 8 电机的选择 (13) 9 电机其他选择与设计 (15) 9.1 电机形状位置设计 (15) 9.2 电机冷却设计 (15) 10 总结与展望 (17) 10.1 总结 (17) 10.2 问题与展望 (17) 致谢 (18) 参考文献 (19) 1.概述汽车工业在促进世界经济飞速发展和给人们生活提供便利的同时，又展现出了其双刃剑的另一面，它将能源与环境问题推到了日益尴尬的处境。“能源、环境和安全”成为了21世纪世界汽车工业发展的3大主题。其中，能源与环境问题作为全球面临的重大挑战和制约汽车工业可持续发展的症结所在，更成为重中之重。电动汽车使用电能作为动力能源，而电能具有来源广、清洁无污染等特点。电动汽车被公认为21世纪重要的交通工具。电动汽车是指汽车行驶的动力全部或部分来自电机驱动系统的汽车，它主要以动力电池组为车载能量源，是涉及机械、电子、电力、微机控制等多学科的高科技技术产品。按照汽车行驶动力来源的不同，一般将电动汽车划分为纯电动汽车（Pure Electric Vehicle，PEV）、混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）、插电式混合动力电动汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV）和燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV）4种基本类型。自1881年法国电气工程师Gustave Trouve制造出首辆电动汽车开始，电动汽车经历了曲折起伏的几个发展阶段，其中的决定因素就是动力电池技术和人们

电动汽车四轮独立驱动技术

电动汽车四轮独立驱动技术第一章：绪论 1.1 引言内燃机汽车自20世纪初出现至今，在其自身随人类科技的进步经历了巨大的变的过程中也给人类生活和生产带来了巨大方便，为人类社会的进步做出了巨大的贡献，但其消耗日益紧缺的石油并产生大量污染物也使人类赖以生存的环境恶化。因此近年来由于环境恶化及能源紧张等问题，迫切需要开发低能耗，无污染的汽车。因此，电动汽车成为21世纪汽车技术研究的热点。混合动力汽车与纯电动汽车是电动汽车研究的两个分支。经过近些年的发展，电动汽车技术日趋成熟，部分产品已进入商业化应用如Toyota Prius。目前，电动汽车传动系统多数在传统内燃机汽车的传动系基础上进行一些改变，进而将电动机及电池等部件加入总布置中。这种布置难以充分发挥电动汽车的优势。为使电动汽车对传统内燃机汽车形成更大的竞争优势，设计出适合电动汽车的底盘系统势在必行。而四轮独立驱动技术则可使电动汽车底盘实现电子化，主动化，大大提高电动汽车的性能。使电动汽车与传统汽车相比具有更强的竞争力。 1.2 四轮独立驱动技术的特点电动汽车四轮独立驱动系统是利用四个独立控制的电动机分别驱动汽车的四个车轮，车轮之间没有机械传动环节。其电动机与车轮之间可以是轴式联接也可以将电动机嵌入车轮成为轮式电机，车轮一般带有轮边减速器。这种驱

动系统与传统汽车驱动系统相比有以下特点：（一）传动系统得到减化，整车质量大大减轻。由电动机直接驱动车轮甚至两者集成为一体。这样省掉了离合器、变速器及传动轴等传动环节，传动效率得到提高，也更便于实现机电一体化。传动系质量在汽车整车质量中占有很大比重，机械传动系的消失，使汽车很好的实现了轻量化目标。另外，由于动力传动的中间环节减少，传动系的振动及噪声得到改善。甚至在采用纯电力驱动时，可实现无声行驶。这是美国海军的"RST-V"侦察车及其新一代军用"悍马"汽车采用四轮独立驱动技术的重要原因。（二）与传统汽车相比，四轮独立驱动系统可通过电动机来完成驱动力的控制而不需要其他附件，容易实现性能更好的、成本更低的牵引力控制系统（TCS）、防抱死制动系统（ABS）及动力学控制系统（VDC）。传统汽车的TCS 与ABS系统均须对发动机与制动系进行联合控制才能达到较好性能，由于机械系统的响应较慢，且受制动器，液压管路及电磁阀的延迟等因素影响，传统内燃机汽车的ABS系统与TCS系统的实际时间延迟达50～100ms。限制了TCS系统与ABS系统的性能提高，而且增加能耗。与内燃机相比，无论在加速还是减速，电动机转矩响应都非常快且容易获得其准确值，这对TCS、ABS、VDC系统来说是非常重要的。因此电动机作为ABS、TCS及VDC系统的执行器是非常理想的。（三）对各车轮采用制动能量回收系统，则可大大提高汽车能量利用效率，且与采用单电动机驱动的电动汽车相比，其能量回收效率也获得显著增加。这对提高电动汽车续驶里程是很重要的。（四）实现汽车底盘系统的电子化、主动化。现代汽车驱动系统布置

纯电动汽车的结构和驱动系统性能比较资料

纯电动汽车的结构分析和驱动系统性能比较摘要纯电动汽车驱动形式有很多种，为了选择最合适的驱动系统，我们对不同驱动系统的结构特征进行了分析，在纯电动汽车上匹配不同的驱动系统后比较其动力性；以城市驾驶循环为例建立车辆能耗模型来比较其经济性。结果显示：单电机直接驱动系统虽然最简单，但其性能最差；装配两速变速器后，动力性显著改善，汽车行驶里程增加3.6％，但自动变速的功能难以解决;采用轮毂电机驱动系统可以改善汽车的动力性，但实际行驶效率不高;而双电机耦合驱动系统可以实现高效率行驶，其行驶里程比单电机直驱增加了7.79％，并且因为其具有结构简单，行驶效率高等特点，所以适用于现在的纯电动汽车。绪论作为核心部件，电力驱动系统的技术水平直接制约纯电动汽车的整体性能。如今，有多种驱动系统可以使用。根据车轮驱动扭矩的动力源，驱动系统的模式可分为整体式驱动和分布式驱动。整体式驱动系统的驱动扭矩由主减速器或次级减速器或差速器来调节，主要包括单电机直驱和主副电机耦合系统。在分布式驱动中，每个驱动轮都有一个单独的驱动系统，轮毂电机驱动系统是分布式驱动的主要形式。整体式驱动的技术相对比较成熟，但驱动力通过差速器被大致平均分配到左、右半轴，单个驱动轮的转矩在大多数车辆中不能独立地调节。因此不安装其他的传感器和控制器，我们很难对汽车的运动和动力进行控制[1]。分布式驱动近几年飞速发展，由于大多数车轮和电动机之间的机械部件被替换，因此分布式驱动系统具有结构紧凑和传动效率高的优点[2]。为了选取最适合纯电动汽车的驱动方式，本文对不同驱动系统的结构特征和动力性经济性比较进行了比较说明。本文结构如下：第二部分为驱动系统的结构特征分析，第三部分介绍驱动系统的参数和部件性能，第四部分比较不同驱动系统的动力性，第五部分比较不同驱动系统的经济性，第六部分得出结论。结构分析整体式驱动整体式驱动系统被广泛应用于各类电动车辆，其主要结构如图1所示。其中M是电动机，R是固定速比减速器，T是变速器，D是主减速器，W是车轮。图1 a是单电机直驱系统，其扭矩由主减速器调节，通常称为直驱系统。图1 b和直驱系统十分相似，除了扭矩由变速器调节。因为驱动电机的速比调节范围比内燃机的更大，所以能以较少的齿轮数目的传动来满足在任何工况下的电动汽车需求。图1 c是另外一种整体式驱动形式，其采用两个驱动电机和主减速器，其中一个电机在大多数工况下作为汽车的动力来源，另外一个电机只有在需要附加功率时才会工作。

纯电动汽车的驱动电机系统详解

纯电动汽车的驱动电机系统详解驱动电机系统是电动汽车三大核心系统之一，是车辆行驶的主要驱动系统，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。一、驱动电机系统介绍驱动电机系统由驱动电机、驱动电机控制器(MCU)构成，通过高低压线束、冷却管路与整车其他系统连接，如图1所示。整车控制器(VCU)根据加速踏板、制动踏板、挡位等信号通过CAN网络向电机控制器MCU发送指令，实时调节驱动电机的扭矩输出，以实现整车的怠速、加速、能量回收等功能。电机控制器能对自身温度、电机的运行温度、转子位置进行实时监测，并把相关信息传递给整车控制器VCU，进而调节水泵和冷却风扇工作，使电机保持在理想温度下工作。驱动电机技术指标参数，如表1所示，驱动电机控制器技术参数如表2所示。1、驱动电机永磁同步电机是一种典型的驱动电机(图2)，具有效率高、体积小、可靠性高等优点，是动力系统的执行机构，是电能转化为机械能载体。它依靠内置旋转变压器、温度传感器(图3)来提供电机的工作状态信息，并将电机运行状态信息实时发送给MCU。旋转变压器检测电机转子位置，经过电机控制器内旋变解码器解码后，电机控制器可获知电机当前转子位置，从而控制相应的IGBT功率管导通，按顺序给定子三个线圈通电，驱

动电机旋转。温度传感器的作用是检测电机绕组温度，并提信息供给MCU，再由MCU通过CAN线传给VCU，进而控制水泵工作、水路循环、冷却电子扇工作，调节电机工作温度。驱动电机上有一个低压接口和三根高压线(V、U、W)接口，如图4所示。其中低压接口各端子定义如表3所示，电机控制器也正是通过低压端口获取的电机温度信息和电机转子当前位置信息。2、驱动电机控制器驱动电机控制器MCU结构如图5所示，它内部采用三相两电平电压源型逆变器，是驱动电机系统的控制核心，称为智能功率模块，它以IGBT(绝缘栅双极型晶体管)为核心，辅以驱动集成电路、主控集成电路。MCU对所有的输入信号进行处理，并将驱动电机控制系统运行状态信息通过CAN2.0网络发送给整车控制器VCU。驱动电机控制器内含故障诊断电路，当电机出现异常时，达到一定条件后，它将会激活一个错误代码并发送给VCU整车控制器，同时也会储存该故障码和相关数据。驱动电机控制器主要依靠电流传感器(图6)、电压传感器、温度传感器来进行电机运行状态的监测，根据相应参数进行电压、电流的调整控制以及其它控制功能的完成。电流传感器用于检测电机工作实际电流，包括母线电流、三相交流电流。电压传感器用于检测供给电机控制器工作的实际电压，包括动力电池电压、12V蓄电池电压。温度传感器用于检测电机控制系统的工作温度，包括IGBT模块的温度。驱动电

论纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制

论纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制摘要：本文主要对论纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制进一步分析了解。新能源汽车产业作为我国汽车工业的发展战略，能够有效地解决日益严峻的能源危机与环境污染问题。关键词：纯电动客车；驱动电机；冷却系统；控制；现状引言：纯电动客车因具有零排放、低噪音等突出特点也成为各大客车生产商着重发展的车型。纯电动客车驱动电机作为汽车唯一的动力源，其可靠性直接影响着电动汽车的性能。为了防止由于温度过高的原因使得电机永磁体产生退磁现象，甚至影响到电机及其控制器的寿命和整车安全性，驱动电机及其控制系统的温度控制显得尤为重要。因此，对纯电动客车驱动电机冷却系统进行合理的匹配并制定科学有效的控制策略具有重要工程实际意义。一、纯电动客车发展现状随着国家对新能源汽车产业的大力推广，补贴优惠政策相继出台，推动了我国纯电动汽车行业的发展，各大汽车企业纷纷制定新能源汽车发展规划，电动汽车产品产销量逐年稳步提升，纯电动客车现已成为我国城市公交、中短途客运、观光旅游等众多领域备受关注的新兴产品。纯电动汽车所使用的驱动电机主要可分为：直流电机、异步电机、永磁同步电机、开关磁阻电机。早期电动汽车大多采用直流电机作为能量转换装置，直流电机具有控制容易、调速方便、技术较为成熟等优点，但是机械结构较为复杂，其瞬时过载能力较差，长时间工作损耗较大，维护成本高，运转时电刷易使转子产热，并产生高频电磁干扰。异步电机主要由定子、转子、端盖、轴承基座风扇等几部分组成。相对于永磁同步电机其突出优点是成本低、制造简单、转速范围广、可靠性强、维修方便。但由于异步电机的转速与其旋转磁场转速有一定的转差关系，其调速性能较差。开关磁阻电机作为一种新型驱动电机，其结构简单、转速范围广、整个转速范围内效率高、系统可靠性高、兼有直流、交流两种电机的优点。其缺点是存在转矩脉动，转子上的转矩有一系列脉冲转矩的叠加，因双凸极结构和磁路饱和非线性影响，合成转矩有一定的谐波分量，影响开关磁阻电机的低速性能。永磁同步电机（PMSM）具有结构坚固、功率密度大、电机效率高、转矩密度高、控制精度高、良好的转矩平稳性及低振动噪声的特点。在新能源汽车驱动方面具有很高的应用价值。其缺点是永磁体成本高、对温度敏感，在温度较高时会产生不可逆的退磁现象影响其使用性能。二、电动汽车驱动电机冷却系统简述根据冷却系统所选用冷却介质不同，驱动电机的冷却形式可以分为风冷和液冷两种方案。风冷可分为自然风冷和强迫风冷。液冷方案常用水、油等作为冷却液。由于纯电动客车驱动电机安装位置特殊，风冷不能满足其散热需求，目前普遍采用液冷方式，包括油冷和水冷；冷却油的导热系数及热容量均小于水，且成本较高。因此，纯电动客车驱动电机多采用冷却液冷却的形式。冷却液的主要成分为：乙二醇、防腐蚀添加剂、抗泡沫添加剂、水。在电机机壳体中设计出水道结构，通过冷却液在水道中的流动与机壳进行换热从而实现冷却功能。根据电机水道布置方式的不同有以下四种结构方案：螺旋结构、半螺旋结构、圆周结构、轴向结构。由于电动客车驱动电机散热环境的特殊性，电机的温度控制对冷却系统有较高的要求。因此，结合电机布置方案和电动车行驶工况，设计有效的冷却

纯电动车驱动控制系统

纯电动车驱动操纵系统 1驱动系统硬件设计 1．1制动能量回馈操纵过程能量回馈操纵主电路如图3所示，三相逆变电路采纳IGBT功率模块，模块中包括6个IGBT以及各开关管相对应的续流二极管D1～D6［7-9］。本文采纳SVPWM磁链跟踪操纵技术，操纵PWM的开关时间，使逆变器的输出电压波形尽量接近正弦波，在电机空间形成逼近圆形的旋转磁场。为了获得多边形旋转磁场逼近圆形旋转磁场，在每个电压空间矢量的60°区间内能够有多个工作妆态。图4所示为第Ⅰ扇形区域，该扇形区内的T区间包括T0，T1，T2和T7对称分布，相对应的电压空间矢量为u0，u1，u2和u7，其功率开关管开关状态为000，100，110和111共4个状态［10］。该T区间内按照开关序列输出的三相相电压波形如图5所示。状态1，给定电压空间矢量为u0(000)，功率开关管T2、续流二极管D4和D6导通，构成三相回路，制动时的能量一部分由定子电阻消耗，另一部分存储于定子电感中，此过程的电流流向如图6(a)所示。状态2，开关状态从u0切换到u1，功率开关管T2关断，但因为T1承受反压仍处于关断状态，其续流二极管D1导通，b，c相下桥臂的D4和D6导通，构成三相回路;制动过程中，将电机电感释放的能量回馈到直流侧电容和蓄电池中，达到制动能量回收的目的，如图6(b)所示。状态3，开关状态从u1切换到u2，功率开关管T3、二极管D1和D6导通，制动时，电机a和c 相电感释放的能量储存有直流侧电容和电池，而b相电感储存能量，电流流向如图6(c)所示。状态4，开关状态从u2切换到u7，功率开关管T3，T5以及二极管D1导通，制动过程中，一部分能量消耗在定子电阻上，另一部分制动能量存储于定子电感中，电流流向如图6(d)所示。由上述对区间Ⅰ操纵过程的分析可得，制动过程中，给定电压空间矢量为零矢量时，电机定子的电感处于储能状态且定子电阻消耗一部分能量，电流不经过直流侧电容和电池;当给定电压空间矢量为非零矢量时，电机将机械能转换成电能，利用三相逆变器的二极管将电能反馈到直流侧，为电容和蓄电池充电，实现制动能量反馈功能。

电动汽车驱动控制系统设计.

电动汽车驱动控制系统设计摘要驱动系统是电动汽车的心脏，也是电动汽车研制的关键技术之一，它直接决定电动汽车的性能，本文根据异步电动机矢量控制理论，结合电动汽车的实际要求，研究设计基于无速度传感器矢量控制的电动汽车驱动系统。矢量控制通过坐标变换将定子电流矢量分解为转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制，从而实现异步电动机磁通和转矩的解耦控制，已达到直流电动机的控制效果。最后，在Matlab环境中建立了仿真系统，验证了无速度传感器矢量控制系统原理应用于电动汽车驱动系统的可行性。关键词：电动汽车；驱动系统；异步电动机；无速度传感器矢量控制

ABSTRACT Driving system is the heart of EV and one of the key parts of the vehicle that determines the performance of the EV directly. According to the control technique、the method of induction motor drive system and based on the factual requirement of EV, the speed sensorless vector control was designed in this article. By transforming coordinate, the stator current is decomposing two DC parts which orientated as the rotator magnetic field and controlled respectively, So magnetic flux and torque are decoupled. It controls the asynchronous motor as a synchronous way. Finally, intimation system is established in the environment of Matlab to validate these control arithmetic. The system proved its enormous practical value of application. Key words: EV; Drive system; Induction motor; speed sensorless vector control

纯电动汽车驱动电机应用概述

纯电动汽车驱动电机应用概述郑金凤胡冰乐张翔 (福建农林大学机电工程学院，福建福州 350002) 摘要：介绍了目前纯电动汽车的发展状况，叙述了纯电动汽车驱动电机不同类型的特点及相关的控制方法。还介绍了一些目前应用比较广泛的驱动电机控制方法的主要内容及其所解决的相关问题。关键词：纯电动汽车驱动电机矢量控制直接转矩控制中图分类号：TP202 文献标识码：A Driving Motor for Electric Vehicles Application Overview Zheng Jinfeng Hu Bingle Zhang Xiang (College of Mechanical and Electronic Engineering，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou 350002，China) Abstract: the current state of development of electric vehicles and features of the electric vehicles are described.Otherwise,driving motors and its control methods are narrated. Also major contents of some driving motor control methods applied extensively at present and its related issues are discussed. Key words：Electric vehicle，Drive motor，Vector control，Direct Torque Control 引言由于环境保护越来越受消费者和政府的重视，以及能源价格的不断上涨，使得世界的汽车制造商都纷纷加大开新能源汽车开发力度。在去年金融危机的影响下，今年以来，由于全球大多主流的汽车市场纷纷出现衰退，尤其以美国和日本为代表的两大汽车市场出现了急剧下滑，使得美国和日本汽车厂家不得不加速原本保守的计划，从而重新刺激美国和日本等原有核心市场。而电动汽车以电能为能源，具有零排放无污染的突出优点，因此备受汽车界的推崇。在中国，政府今年也不断的推出各种政策来促进纯电动汽车的发展。回顾一下国际上电动汽车的发展史，连这次至少有四次，世界汽车工业界要启动纯电动汽车，但是前三次都失败了。前三次失败主要是因为电池。前三次基本上都是以铅酸电池为基础，由于他的比能量和比价格都比较差，所以没有得到推广。现在随着电池技术的不断发展，使得纯电动汽车的推广得以实现。现在纯电动汽车主要采用的是锂电池，锂电池的比能量是铅酸电池的八到十倍，且质量轻。今年比亚迪、丰田、奇瑞等汽车公司都将推出各自的纯电动汽车。并且电动汽车将可能慢慢成为汽车发展的一种趋势和必然[1,2,3]。 1各种电动汽车驱动电机的性能[4-11] 纯电动汽车关键的难点重点在于电池技术和驱动电机。电池技术已经在一定程度上得到了突破。下面主要讨论一下驱动电机的相关状况。 1.1电动汽车驱动电机控制的关键问题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，由于电动汽车在运行过程中频繁起动和加减速操作，对驱动系统的有着很高的要求。下面主要阐述控制过程中的一些关键问题: （1）用在电动汽车的电动机应具有瞬时功率大、过载能力强(过载3～4倍)、加速性能好，使用寿命长的特点。（2）电动汽车用电动机调速范围应该宽广，包括恒转矩区和恒功率区。要求在低速运行时可以输出大恒定转矩，来适应快速起动、加速、负荷爬坡等要求；高速时能够输出恒定功率，能有较大的调速范围，以适应平坦的路面、超车等高速行驶要求。

纯电动汽车电机驱动系统分析word版

纯电动汽车电机驱动系统分析当前推广的新能源汽车，包括燃料电池汽车、纯电动汽车和插电式混合动力汽车。其中，纯电动汽车因为显著的环境效益和能源节约效益，尤其是在使用过程中无大气污染物直接排放，所以受到国家层面的大力推动。纯电动汽车主要由电机驱动系统、整车控制系统和电池系统3部分构成。其中，电机驱动系统的主要部件包括电机、功率转换器、控制器、减速器以及各种检测传感器等，功能是将电能直接转换为机械能。电机驱动系统作为纯电动车行使过程中的主要执行结构，其驱动特性决定了主要驾驶性能指标[1]。因此，要改善纯电动汽车的行驶性能，就需研究电机驱动系统的优化方案。 1电机驱动集成装置纯电动汽车的电机驱动系统中，电机将电能转换为动能以产生驱动转矩，而减速器与电机传动连接，在电机和执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用。目前，电机驱动系统的这3部分主要采用分体设计，然后由整车厂组装成为一个整体。这种组装形成的电机驱动装置，整体体积一般很大，因而对空间需求也大。为使电机驱动装置能便利地在整车机舱布置，现有的一种解决方案是集成关联的电机驱动部件。如图1所示，此新型装置由驱动电机、控制器、减速器和连接轴等主要部件集成。在电机驱动集成装置中，减速器位于驱动电机的第一端，且与其延伸出的输出轴传动连接。连接轴与减速器传动连接，且沿驱动电机的侧面向其第二端延伸。控制器位于连接轴的上方，与其连接的接线盒用于容置驱动电机的电源线和控制线[2]。减速器的连接轴沿驱动电机的侧面延伸，使得整个电驱动装置的长宽尺寸相对较少。由于连接轴的尺寸远小于电机的尺寸，且其所处位置的高度相对较低，将控制器直接设置在连接轴上方，就实现整体高度的降低。相比于将控制器设置于电机的上方，此电机驱动集成装置充分利用连接轴上方的空间，做到较小体积，因而对空间需求也小。b5E2RGbCAPklfHYJ6cEUqP AsthvQ VFNqwK3w9lbp Xh3ITF LbT LbiyTdmv cyAblH U2UOvE rzK0eX9MRyOv kWatvR DwH1XM AeBz8G。

新能源电动汽车电驱动系统

新能源电动汽车电驱动系统标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]

现代电动汽车电驱动系统主要由四大部分组成：驱动电机、变速器、功率变换器和控制器。驱动电机是电气驱动系统的核心，其性能和效率直接影响电动汽车的性能。驱动电机和变速器的尺寸、重量也会影响到汽车的整体效率。功率变换器和控制器则对电动汽车的安全可靠运行有很大关系。电驱动系统的由以下几个部分组成： 1．电动汽车驱动电机选用小型轻量的高效电机，对目前电池容量较小、续驶里程较短的电动汽车现状显得尤为重要。早期电动汽车驱动电机大部分采用他励直流电机(DCM)。直流电机驱动系统改变输入电压或电流就可以实现对其转矩的独立控制，进行平滑调速，具有良好的动态特性，并且有成本低、技术成熟等优点。但是，直流电机的绝对效率低，体积、质量大，碳刷和换向器维护量大，散热困难等缺陷，使其在现代电动汽车中应用越来越少。随着电力电子技术、大规模集成电路和计算机技术的发展以及新材料的出现和现代控制理论的应用，机电一体化的交流驱动系统显示了它的优越性，如效率高、能量密度大、驱动力大、有效的再生制动、工作可靠和几乎无需维护等，使得交流驱动系统开始越来越多地应用于电动汽车中。目前在电动汽车中，主要采用永磁同步电机(PMSM)驱动系统、开关磁阻电机(SRM)驱动系统和异步感应电机(肼)驱动系统。永磁同步电机(PMSM)是一种高性能的电机，具有体积小、重量轻、结构简单、效率高、控制灵活的优点，在电动汽车上得到了广泛的应用，是当前电动汽车用电动机的研发热点，是异步感应电机的最有力的竞争对手。目前，由日本研制的电动汽车主要采用这种电机，如Honda公司的EV Plus、Nissan公司的Altra和Toyota公司的RAV4及Prius车型等。但是，永磁电机的磁钢价格较高，磁性能受温度振动等因素的影响，有高温退磁等问题。开关磁阻电机(SRM)是由磁阻电机和开关电路控制器组成的机电一体化新型调速电机。开关磁阻电机工作时，依次使定子线圈中的电流导通或截止，电流变化形成的磁场吸引转子的凸出磁极从而产生转矩。开关磁阻电机结构简单，成本较低，可靠性高，起动性能和调速性能好，控制装置也比较简单。然而在实际应用中，开关磁阻电动机存在着转矩波动大、噪声大、需要位置检测器等缺点，所以目前应用开关磁阻电机的驱动系统仍然很少，主要以Chloride公司的“Lucas”电动汽车为代表。异步感应电机(M)具有结构简单、坚固、成本低、可靠性高、转矩脉动小、噪声小、转速极限高、无需位置传感器及免维护等特点，因而在电动汽车驱动电机领域里，是应用很广泛的一种无换向器电机。近年来，由IM驱动的电动汽车几乎都采用矢量控制和直接转矩控制。美国以及欧洲研制的电动汽车多采用这种电动机。异步电机的矢量控制调速技术也比较成熟，其电驱动系统具有良好的性能，因此被较早地应用于电动汽车，目前仍然是电动汽车驱动系统的主流产品。迄今为止，美国“Impact’’系列、“ETX．2”型，日本“Cedric"、“OTwn"、“FEV"型，德国 “T4”、“190’’型等电动汽车均采用异步感应电机。异步电机的最大缺点是驱动电路复杂，效率比永磁电机和开关磁阻电机低，特别是在轻载运行时效率更低。因此，如何进一步提高异步电机的运行效率，己经成为人们关注的重要课题。 2．变速器

详解电动汽车传动系统原理、传动方式及拓扑构架设计

详解电动汽车传动系统原理、传动方式及拓扑构架设计随着现代汽车电子技术的发展，新能源汽车、电动汽车的出现无疑给整个行业注入了一股新鲜而且充满挑战性的血液。凭借可以减少很多废弃物、有害气体的排放，对整个社会的生活环境都有很大的改善效果，得到社会及国家的高度的重视，具有很好的发展前景。下面我们就来从电动车的结构引入到电动汽车传动系统，并分析它的工作原理、传动方式、优势等，并简单的列举一些成功的应用案例。电动汽车和普通的汽车不同，它是用车载电源提供行驶的动力，用电机来驱动车轮的运动，而不是用点火装置来提供向前运动的力。我们知道，电动汽车主要是由电力驱动及控制系统、驱动力传动系统、工作装置等各个部分组成。它的工作原理是蓄电池中提供恒定的电流输出，这些恒定的电路通过电力调节器进行一次转换成可以驱动电动机的合适的电流和电压，从而可以驱动整个动力传动系统的正常运行，经过他们之间相互的作用最终给汽车提供可以运行的动力汽车可以正常的行驶。由此可见，电动汽车传动系统的有效性和安全性直接影响着整个系统的运行。电动汽车传动系统原理是直接将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴。汽车传动轴在采用电动轮驱动时，由于它是靠车载电源提供动力源驱动电动机因而可以实现带负载启动，无需离合器;也正是因为是车载电源可以提供恒定的电流，中间会有电路控制的环境来实现驱动电机的方向和转速的控制，所以不需要倒档和差速器。若采用无级调速，就可以实现自动控制，无需变速器。电动汽车传动系统的传动方式主要有三种：(1)电机+传动轴+后桥(2)电机+变速箱+后桥(3)电机+磁力变矩器+后桥以目前的变速箱技术成熟度而言，除了传统车的变速箱外还没有一款真正成熟的适用于电动汽车的产品，最可靠和适用的传动方式还是电机+传动轴+后桥的直驱方案。当然在具体的设计时，我们需要更具实际情况来设计，包括电机的位置、电源的位置、驱动负载的能力、行驶速度要求、稳定性等这些都需要综合的来考虑。了解车辆效率损失分配即从发动机输出的功率消耗在不同汽车部件上的量及比例。这对改善车辆总体的传动效能非常有用，以达到适当配置资源，改善性能的目的。各种损失，使用安装在车辆适当位置的传感器进行测定。电动汽车传动系统拓扑构架设计汽车动力传动系统采用传统的内燃机和电动机作为动力能源，通过混合使用热能和电能两套系统开动汽车。在低速小功率运行时可以关闭发动机，采用电动机驱动;而高速行驶时用内燃机驱动;通过发动机和电动机的协同工作模式，将车辆在制动时产生的能量转化为电能，并积蓄起来成为新的驱动力量.从而在不同工况下都能达到高效率。一般上有串联式、并联式、混联式和复合式4种布置形式。(1)串联式—下图中采用的电力电子装置只有电机控制器,电池和辅助动力装置都直接并接在电机控制器的入口，属于串联式，车辆的驱动力只来源于电动机。 (2)并联式—下图中是典型的并联式动力系统结构，通常在电池和电机控制器之间安装了一个DC/DC变换器,电池的端电压通过DC/DC变换器的升压或降压来与系统直流母线的电压等级进行匹配。车辆的驱动力由电动机及发动机同时或单独供给。(3)混联式----采用四轮驱动、前后轮分别与不同的驱动系相连，后轮驱动有发动机、后置电机、发电机、变速器等组成，前轮驱动由前置电机、发电机组成。由于它使用不同的驱动方式，所以整个电动汽车传动系统既分离又相关联，可以更好的控制。下图就是一个简单的混联式的拓扑构架。同时具有串联式、并联式驱动方式。(4)复合式---改结构主要集中于双轴混合动力系统中，前轴和后轴独立驱动，前轮和后轮之间没有任何驱动抽或转电力主动型的设计，这种独立的驱动，让传动系统各个部件在运行过程中相互独立控制，因此可以有更好的传输能力。要让整个系统可以更好的运行，除了结构设计方面需要注意之外，还有一个就是电动汽车传动系统的参数设计也需要合理的匹配，这些参数对传动结构的性能影响也是很大的。这一方面的知识，小编在这边文章就不具体介绍了。总结能源问题和环境污染问题是现在社会日益突出的问题，深受国家的重视。因此寻找新能源汽车可以减少废气排放，让能源可以更好的利用在汽车电子设计行业是当务之急。电动汽车正是因为具有上面

几种常用电动汽车的驱动系统的比较及永磁同步电动机的相对优势

几种常用电动汽车的驱动系统的比较及永磁同步电动机的相对优势 2012年1月30日电动汽车用永磁同步电机的发展分析彭海涛，何志伟，余海阔 (华南理工夫学电力学院，广州510640) 摘要：简要的比较了几种常用电动汽车的驱动系统，并指出了永磁同步电动机的优势。在各类驱动电机中，永磁同步电机能量密度高，效率高、体积小、惯性低、响应快，有很好的应用前景，介绍了电动车驱动用永磁同步电机的目前研究状况以及目前的研究热点和发展趋势。关键词：电动汽车；永磁同步电机；弱磁控制；控制策略；应用中圈分类号：TM351, TM341 文献标志码：A 文章编号：1001—6848[2010)06-0078-04 O引言电动汽车具有低噪声、零排放、高效、节能及能源多样他和综合利用等显著优点，成为各国开发的主流。电动汽车的发展有赖于技术的进步，尤其是需要进一步提高其驱动系统的性能。电动汽车对其驱动系统的要求是转矩控制能力良好，转矩密度高，运行可靠性及在整个调速范围内的效率尽可能高，从而保证车辆具有良好的动力性能和操控性，同时在车载动力电池未能取得突破的情况下，延长车辆的续驶里程。研究并开发出高水平的电机驱动控制系统，对提高我国电动汽车驱动系统水平及电动汽车的产业化具有重要意义[2]。随着永磁材料性能的提高和成本的降低，永磁同步电动机以其高效率、高功率因数和高功率密度等优点，正逐渐成为电动汽车驱动系统的主流电机之一。 1电动汽车用电动机及驱动系统比较电气驱动系统作为现代电动汽车的核心，主要包括：电动机、功率电子元器件及控制部分。评价电动车的电气驱动系统实质上主要就是对不同电动机及其控制方式进行比较和分析。目前正在应用或开发的电动车用电动机主要有直流电动机(DCM)、感应电动机(IM)、永磁电动机(PM)、开关磁阻电动机(SRM)网类。下面分别对几种电气驱动系统进行简要分析和说明，其总体比较见表l。 1.1直流电动机驱动系统在电动汽车领域最早使用的就是直流电动机。直流电动机结构简单，易于控制，具有良好的电磁转矩控制特性，但是由于采用机械换向结构，维护困难，并产生火花，容易对无线电产

北汽新能源纯电动汽车驱动电机控制系统故障维修

近年来，在我国作为技术的纯的研发与应用取得了突破性发展。这就客观要求行业提升维修水平，升级故障维修手段，利用有效的电子诊断技术提升效率。本文以北汽纯的具体故障作为切入点，通过故障分析及其排除过程，对关键技术进行相应的探究。一、故障现象一辆北汽生产的EV 160新能源纯，整车型号为：BJ7000B3D5－BEV，电机型号为： TZ20S02，电池型号为：29/135/220－80Ah，电池工作电压为320V。该车行驶里程为0.56万km，出现无法行驶且仪表报警灯常亮、报警音鸣叫的故障；故障发生时电机有沉闷的“咔、咔”声。二、系统重要作用及其结构原理驱动电机系统由驱动电动机（DM）、驱动电机控制器（MCU）构成，通过高低压线束与整车其它系统作电气连接。驱动电机系统是纯三大核心部件之一，是车辆行驶的主要执行机构，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。 1．驱动电机系统工作原理在驱动电机系统中，驱动电机的输出动作主要是执行控制单元给出的命令，即控制器输出命令。如图1所示，控制器主要是将输入的直流电逆变成电压、频率可调的三相交流电，供给配套的三相交流永磁同步电机使用。整车控制器（VCU）根据驾驶员意图发出各种指令，电机控制器响应并反馈，实时调整驱动电机输出，以实现整车的怠速、前行、倒车、停车、能量回收以及驻坡等功能。电机控制器另一个重要功能是通信和保护，实时进行状态和故障检测，保护驱动电机系统和整车安全可靠运行。电机控制器（MCU）由逆变器和控制器两部分组成。驱动电机控制器采用三相两电平电压源型逆变器。逆变器负责将动力电池输送的直流电电能逆变成三相交流电给汽车驱动电机提供电源；控制器接受驱动电机和其它部件的信号反馈到仪表，当发生制动或者加速行为时，它能控制频率的升降，从而达到加速或减速的目的。电机控制器是依靠内置旋转变压器、温度传感器、电流传感器、电压传感器等来提供电机的工作状态信息，并将驱动电机运行状态信息实时发送给VCU。驱动电机系统的控制中心，又称智能功率模块，以绝缘栅双极型晶体管模块（IGBT）为核心，辅以驱动集成电路、主控集成电路，对所有的输入信号进行处理，并将驱动电机控制系统运行状态的信息通过 CAN2.0网络发送给整车控制器，同时也会储存故障码和数据。

电动汽车控制技术

电动汽车控制技术的研究进展摘要汽车控制技术是推动汽车工业可持续发展的重要保障。在全球汽车行业竞争日益激烈的背景下，如何通过理论与方法的创新，提高我国汽车控制系统的自主研发能力，完成从消费大国向制造强国的过渡是我们目前面临的重大挑战。本文主要围绕新能源汽车的关键控制问题进行论述，其主要包括：混合动力汽车扭矩需求管理、电动汽车电池管理系统、电机驱动控制、能量回收控制，总结国外的研究状况，提炼共性问题，对电动汽车控制的发展趋势给出了一些观点。关键词：电动汽车扭矩需求管理电池管理系统能量回收控制 Abstract Automobile control technology is an important guarantee to promote the sustainable development of the automobile industry. Under the background of increasingly fierce competition in the global automotive industry, how to improve the independent research and development capability of China's automobile control system through the innovation of theory and method and complete the transition from consuming country to manufacturing country are the major challenges we are facing. This paper focuses on the key control issues of new energy vehicles, including: hybrid vehicle torque demand management, electric vehicle battery management system, motor drive control, energy recovery control. And summarizes the research situation at home and abroad, refines common problems, gives some views about the development trend of electric vehicle control. Key words:Electric Vehicle Torque demand management Battery management system Energy recovery control 1 前言能源枯竭、环境污染已经成为当前社会亟需解决的问题。电动汽车在节能减排、遏制气候变暖以及保障石油供应安全等方面有着传统汽车无法比拟的优势，受到了各国政府、汽车生产商以及能源企业的广泛关注。日益提升的电池设备、充电技术以及充电设施也促进电动汽车不断普及。研究表明，在中等发展速度下，

纯电动汽车的驱动电机系统

纯电动汽车的驱动电机系统驱动电机系统是电动汽车三大核心系统之一，是车辆行驶的主要驱动系统，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。本文将以北汽新能源EV200车型所采用的驱动电机系统为例来介绍相关技术。一、驱动电机系统介绍驱动电机系统由驱动电机、驱动电机控制器(MCU)构成，通过高低压线束、冷却管路与整车其他系统连接，如图1所示。图1 驱动电机系统结构图2 永磁同步电机结构图3 电机传感器表1 驱动电机技术参数表2 驱动电机控制器技术参数整车控制器(VCU)根据加速踏板、制动踏板、挡位等信号通过CAN网络向电机控制器MCU发送指令，实时调节驱动电机的扭矩输出，以实现整车的怠速、加速、能量回收等功能。电机控制器能对自身温度、电机的运行温度、转子位置进行实时监测，并把相关信息传递给整车控制器VCU，进而调节水泵和冷却风扇工作，使电机保持在理想温度下工作。驱动电机技术指标参数，如表1所示，驱动电机控制器技术参数如表2所示。类型永磁同步基速 2 812r/min 转速范围0~9000r/min 额定功率30kW 峰值功率53kW 额定扭矩102N.m 峰值扭矩180N.m(相当于2.0排量的汽油机)重量 45kg 技术指标技术参数直流输入电压 336V 工作电压范围265~410V 控制电源 12V 控制电源电压范围9~16V(所有控制器具有低压电路控制)标称容量85kVA 重量 9kg 1.驱动电机永磁同步电机是一种典型的驱动电机(图2)，具有效率高、体积小、可靠性高等优点，是动力系统的执行机构，是电能转化为机械能载体。它依靠内置旋转变压器、温度传感器(图3)来提供电机的工作状态信息，并将电机运行状态信息实时发送给MCU。旋转变压器检测电机转子位置，经过电机控制器内旋变解码器解码后，电机控制器可获知电机当前转子位置，从而控制相应的IGBT功率管导通，按顺序给定子三个线圈通电，驱动电机旋转。温度传感器的作用是检测电机绕组温度，并提信息供给MCU，再由MCU通过CAN线传给VCU，进而控制水泵工作、水路循环、冷却电子扇工作，调节电机工作温度。 DOI:10.13825/https://www.360docs.net/doc/5517908426.html,ki.motorchina.2016.03.023