年产3000套电动汽车电机驱动系统生产线建设项目可行性研究报告

年产3000套电动汽车电机驱动系统生

产线建设项目

可行性研究报告

目录

第一章总论 (1)

第一节项目背景 (1)

第二节项目概况 (10)

第二章市场分析及预测 (13)

第一节产品市场现状和预测 (13)

第二节产品市场竞争力分析 (14)

第三章建设规模和产品方案 (19)

第一节建设规模 (19)

第二节产品方案 (19)

第四章场址选择 (20)

第一节场址所在位置现状 (20)

第二节场址建设条件 (20)

第五章技术方案、设备方案和工程方案 (22)

第一节技术方案 (22)

第二节设备方案 (25)

第三节工程方案 (29)

第六章主要原材料、燃料供应 (30)

第一节主要原、辅材料供应 (30)

第二节燃料动力供应 (31)

第七章项目总体布置 (32)

第一节总体布置 (32)

第二节公用辅助工程 (33)

第八章环境影响评价 (35)

第一节环境保护设计依据 (35)

第二节项目建设和生产对环境的影响 (35)

第三节环境保护措施 (36)

第四节环境影响评价 (37)

第九章节水、节能 (38)

第一节项目综合能耗 (38)

第二节节能措施 (38)

第十章劳动安全卫生与消防 (41)

第一节劳动安全卫生 (41)

第二节消防 (41)

第十一章组织机构与人力资源配置 (43)

第一节组织机构 (43)

第二节人力资源配置 (44)

第十二章项目实施进度 (45)

第一节建设工期 (45)

第二节项目实施进度安排 (45)

第十三章投资估算与资金筹措 (46)

第一节投资估算依据 (46)

第二节建设投资估算 (46)

第三节流动资金估算 (47)

第四节项目建设总投资与资金来源 (48)

第十四章财务评价 (49)

第一节财务评价基础数据与参数选取 (49)

第二节销售收入及销售税金估算 (49)

第三节成本费用估算 (50)

第四节利润及利润分配估算 (51)

第五节财务效益分析 (51)

第六节不确定性分析 (52)

第十五章研究结论与建议 (55)

第一节研究结论 (55)

第二节建议 (56)

附录

附表:

附表1:建设投资估算表

附表1-1:土建工程投资明细表

附表1-2:设备投资明细表

附表2:流动资金估算表

附表3:资金筹措与使用计划表

附表4:总成本费用估算表

附表5:固定资产折旧、无形资产和其他资产摊销估算表附表6:利润及利润分配表

附表7-1:营业收入和营业税金及附加和增值税估算表

附表8-1:项目投资现金流量表

附表8-2:项目资本金现金流量表

附表9:借款还本付息计划表

附表10:财务计划现金流量表

附表11:资产负债表

附件:

1、企业法人营业执照复印件

附图:

1、项目所在位置示意图

2、厂区平面布置图

第一章总论

第一节项目背景

一、项目名称

年产3000套电动汽车电机驱动系统生产线建设项目

二、项目建设单位概况

XX--科技股份有限公司是最早引进国外技术,从事电气传动交流变频技术的生产厂家之一。注册资本2000万元,为高新技术企业。

2007年公司被评为XX市“创新成长型、节能成长型企业中小企业”100强。公司为首届“中国变频器行业协会”副理事长单位;同年被XX 发改委命名为“XX电气传动工程研究中心”;并被XX高新园区命名为“最佳科技创新企业”。公司是连续6年参加德国汉诺威工业展的中国变频器厂家。公司产品通过CE认证、TUV认证和美国船级社ABS认证,其中PI7000系列高性能变频器产品研发成功缩短了与国外先进产品的差距,奠定了XX--科技在低压变频器领域中的主导地位。

公司是具有电机设计、制造基础的变频器制造商和系统集成商。主营业务为变频器、电机环保节能器、伺服电机及控制器、特殊电源等自动化驱动产品。产品远销欧美、西亚及东盟国家,深受客户的青睐。2004年实现销售收入1694万元,2005年为1804万元,2006年完成2504万元。公司现已具有上述产品的标准化设计、系列化生产能力,初步形成产业化规模。公司制定了以主导产品PI7000系列变频器为核心的产品战略。该系列产品可广泛应用于运动控制、车用牵引电机、数控系统、特殊电源、船用电气逆变系统等多个领域。PI7000变频器为2006年国家“火炬计划”项目,产品符合国家标准,通过了权威机构检验和省级科技成果鉴定。在创新性和技术能力方面,专家评语:

“PI7000系列变频器采用DSP为核心控制单元,实现高性能控制,该产品的研制开发是成功的,产品符合国家标准,部分技术指标达到了

当前的国际先进水平。”开发的DSP交流伺服电机控制器作为数控机床关键功能部件通过了市级科技成果鉴定;开发的新一代节能产品PS7000电机环保节能器已形成产业化。“节能、高效、环保、经济、实用”的--科技产品可广泛应用在机械、电子、冶金、矿山、纺织、石油、化工、造纸、食品、交通、包装、印染等各个行业以及风机、水泵等节能领域,能够满足振兴东北老工业基地建设和节能减排的要求。

三、可行性研究报告编制依据

1、《投资项目可行性研究指南》

2、国家计委办公厅关于出版《投资项目可行性研究指南(试用版)》的通知(计办投资[2002]15号)

3、《建设项目经济评价方法与参数》(第三版)

4、《一般工业项目可行性研究报告编制大纲》

5、委托方提供的其他材料

四、项目提出的理由与过程

随着世界经济和人口的增长,对能源的需求量也不断增多。一方面

是石油能源的不可再生,一方面是能源消耗量的不断增大。根据国际上通行的能源预测,以目前的发展速度,地球上的石油、天然气和煤等资源可供人类开采的年限,分别只有40年、60年和220年。世界石油储量日益减少,而燃油汽车是石油消耗的大户,与此同时,城市的排放污染和交通噪声也日益严重,能源危机和环境污染成为制约世界经济快速发展的瓶颈。世界各国都把节能与环保作为当今世界汽车发展的两大主题,其中新能源客车是今后客车发展的主要方向。预计在未来几十年内,各国在新能源客车的研发和投入上将会继续加大力度。

按人均占有量计算,我国是一个能源资源相对稀缺的国家,同时又是一个能源消费大国。2006年我国进口原油 1.4518亿吨,同比增长14.5%;进口成品油3636万吨,同比增长15.7%。近期,随着国际能源危机的不断加剧,油价不断上涨,能源的匮乏也将严重制约我国经济的发展。

在现代文明的今天,汽车是人类不可缺少的交通运输工具。汽车工业发展100多年来,其普及程度和技术水平已成为一个国家或地区现代化程度的标志。汽车工业具有资金和技术密集、规模效益明显、产业关联度大等特点,在发达国家处于支柱产业地位。但能源短缺和环境保护也带来了越来越严峻的巨大压力。目前,汽车的能源消耗量占世界总能源消耗的40%,其中汽车的能源消耗量约占1/4。在汽车产业高速发展、汽车产量和保有量不断增加的同时,也带来了严重的汽车尾气污染。

目前我国在用汽车量约为3850万辆,然而随着经济的迅速发展和社会需要的增加,在今后10~15年内,汽车保有量将以年均9%的速度增长。由此可见,减少能源消耗和汽车尾气排放任务十分紧迫。从节能和环保的角度看,发展电动汽车将是我国汽车工业实现节能减排,进行产品更新换代的重要突破口。

电动汽车(Electric Vehicle)(包括燃料电池汽车FCEV、混合动力汽车HEV和纯电动汽车BEV)被世界公认为21世纪汽车工业改造和发展的主要方向,也是世界四大高新技术之一,电动汽车产业是节能、环保、可持续发展的朝阳产业。

我国政府从国家汽车产业发展战略的高度出发,对电动汽车及产业的发展十分关注。在“八五”和“九五”期间,“电动汽车”被列入国家攻关项目和国家重大科技产业工程项目;在“十五”期间,被列入《国家高技术研究发展计划(863计划)》12个重大专项之一。在“十一五”计划中,更确定为“节能与新能源汽车”重大项目:提出建立以燃料电池汽车、混合动力汽车和纯电动汽车动力系统技术平台为“三纵”,以燃料电池和动力蓄电池技术,电驱动系统技术,以及共性基础技术为“三横”的电动汽车“三纵三横”的研发布局,建立电动汽车系统技术和关

键零部件产业化技术体系,支撑电动汽车产品实现规模化生产。形成“节能与新能源汽车”重大项目的总体研发体系。遵循汽车工业发展和科技项目研发的规律,以市场为导向,重点突破节能与新能源汽车关键瓶颈和系统集成技术,提出“实现混合动力汽车规模产业化”等主要任务。

为加快推进混合动力汽车的产业化,节能减排,实现可持续发展,

国家还先后出台了若干相关政策:

1.国家发展改革委,二〇〇七年四月发布的《能源发展“十一五”规划》中,明确把发展混合动力汽车,在城市公交车、出租车等行业推广燃气汽车,做为搞好石油节约和替代工作,实施清洁汽车行动计划的重要内容。

2.国家《节能中长期专项规划》(2004年版)指出,要“发展混合动力汽车,在城市公交客车、出租车等推广燃气汽车,加快醇类燃料推广和煤炭液化工程实施进度,发展替代燃料”,同时要“研究鼓励混合动力汽车、纯电动汽车的生产和消费政策”。

3.《国家中长期科学和技术发展规划纲要》(2006—2020年) (2006年版)规定,在交通运输行业要“重点研究开发混合动力汽车、替代燃料汽车和燃料电池汽车整车设计、集成和制造技术”以及“新能源汽车实验测试及基础设施技术”,并指出“燃料电池发电及车用动力系统集成技术”是重点专项中的前沿技术。

4.宏观产业政策

在新的《汽车产业宏观政策》中,我国已经将节约资源、保护环境、提高车辆安全性作为汽车产品技术发展的重点,将开发、推广新能源汽车作为缓和能源供应矛盾的重要战略措施,将提高材料回收再利用率作为发展循环经济的方向,实现汽车产业的可持续发展。2005年出台的《产业结构调整目录》和2006年底《国家发改委关于汽车工业结构调整意见的通知》里都制定了关于优化汽车产业结构,促进发展清洁汽车、电动汽车的政策措施。

5.2007年公布的“新能源汽车生产准入管理规则”将混合动力汽车列为鼓励发展的新能源汽车,大力予以扶持。

XX市政府也十分重视节能减排和电动汽车的开发工作,在最近召开

的全市工业经济工作会议上,市长夏德仁强调,在“十一五”期间,要进一步弘扬现代工业文明,切实抓好节能减排工作。工业部门和各个工业企业目前面对最严峻的问题,是如何在工业经济高速增长的同时切实做好节能减排工作。在现代社会,企业家不仅担负着实现经济效益的责任,也担负着保护环境的责任。为此要大力弘扬工业文明,在提高企业经济效益的同时,实现节能减排。

在最近制定的《XX电动汽车规划》(草案)中,也提出了“充分利用国内、外资源,实现XX市绿色公共交通,扶植地方汽车工业企业,大力发展整车产品,建立有本市特点的电动汽车动力平台,形成关键零部件产业链。重点解决电动汽车整车的可靠性、耐久性、安全性、环境适应性和操作一致性,降低能耗,减少排放,同时压缩成本、提高生产能力,开发出一系列有自主知识产权的电动汽车产品。”的战略目标。

从近期来看,特别是从“十一五”目标来看,发展城市清洁高效交通是实现节能减排的一个非常重要的手段,可以大量减少能源的消耗和污染物的排放。

混合动力汽车(HEV)是电动汽车中技术相对成熟的产品。具有良好的环境保护效果,噪音低、热效率高、排放的废热少、可回收利用的能量多、可以改善能源结构、解决汽车的能源替代问题等优势。

混合动力汽车是指同时装备两种动力来源——热动力源(由传统的汽油机或者柴油机产生)与电动力源(电池与电动机)的汽车。通过在混合动力汽车上使用电机,使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控,而发动机则始终保持在综合性能最佳的区域内工作,从而降低油耗与排放。在动力结构上可分三种:串联、并联和混联。现以并联式为例,混合动力汽车的结构及工作原理简述如下:

并联式混合动力电动汽车主要由发动机、发电/电机、控制器和蓄

电池组等部件组成。发动机或电机可以单独使用做为动力源,也可以同时作为动力源来驱动汽车。

混合动力汽车的结构及工作原理图

混合动力汽车的混合动力总成采用行星齿轮变速控制结构,控制器内置动力分离装置,行星齿轮机构巧妙地将减速器、发电机和电机等动力部件耦合在一起,同时行星齿轮又起到无级变速器的功能,结构十分紧凑,形成一个集成化混合动力总成系统(图1)。

图1 图2 启动以及中速以下行驶,此时发动机效率低下,因此发动机关闭,仅由大功率电动机驱动车辆(图2,箭头A )。在常规行驶时,发动机作主动力源,由动力分离装置将动力分成两路,一路驱动发电机进行发电,产生的电力驱动电动机运转(图3,箭头B ),另一路则直接驱动车轮(图3,箭头C ),系统会自动对两条路径的动力进行最佳分配,以达到效率控制器

控制器 汽车驱动系统

控制器

的最大化。

图3 图 4

图5 图6

当要加速时,电池组会加进来为电动机供电,增强电动机输出功率(图4)。当减速或制动时,则由车轮的惯性力驱动电动机。这时电动机变成了发电机,车辆制动能量转换成了电能(图5,箭头D )。

电池组电量保持在一个恒定水平。当系统发现电池组电量下降会启动发动机驱动发电机发电,向电池组充电(图6,箭头E )。

电动汽车的电机驱动系统(驱动电机及其控制器)是电动汽车的核心部件,被列为重大研究方向,是发展电动汽车的关键技术之一。

这一驱动系统使得电动汽车比传统燃油汽车能效高很多,电动汽车能量利用率为17.8%,而燃油汽车的能量利用率仅为10.3%,可使电动汽车比传统汽车节省大约40%的燃油。

对电动汽车驱动电机及控制器的最基本要求是启动转矩大,具有较宽的恒功率范围,以适应电动汽车频繁启动和功率变化大的使用要求。控制器 控制器

控制器

控制器

此外,要求电机的结构尺寸小,重量轻,以便于安装,无驱动噪声。

由于电力电子技术的飞速进步,滑差控制、矢量控制、直接转矩控制等交流电机的调控技术日趋成熟,交流电机驱动系统在电动汽车中已成为主流。因此,开发以DSP(数字信号处理器)为核心控制单元,采用“嵌入式计算机系统”模块化设计,实现数字化矢量控制的智能化混合动力汽车电机驱动控制系统非常迫切和必要。

本项目拟开发的电动汽车电机驱动系统为国家“十一五”863计划中“现代交通技术”领域“节能与新能源汽车”重大项目课题(编号为:2006AA11A175)。XX--科技股份有限公司作为课题组长,联合XX理工大学、哈尔滨工业大学及长春第一汽车集团公司等整车制造单位,所研发的电动汽车电机驱动系统具有过载转矩大、功率密度高等特点。由于工艺装备先进,技术日趋成熟,经过新样机研发、试制,目前已具备了产业化生产的条件。

在上述背景下,公司提出了建设电动汽车电机驱动系统生产线建设项目,电机驱动系统由电机和控制器两部分构成,项目将建成电机和控制器生产线各一条,年产电动汽车电机驱动系统3000套。

公司开发的混合动力汽车电机驱动系统是将电机与变频技术相结合的结晶。采用进口控制芯片,通过公司自行研发的控制算法,极大地提高了产品性能。这种核心技术的应用,使电机驱动系统运行工状具有过载倍数大、功率密度大、效率高的特点。

凭借--科技公司自行开发的控制算法这一具有自主知识产权的核心技术,使公司研究设计的转矩矢量控制电机及驱动系统在国内处于领先地位。该产品应用于深圳五洲龙汽车公司的混合动力客车,该客车已经成功通过从深圳到北京的往返试验,自2005年12月至今在澳门和深圳进行商业示范运行,得到业内人士的好评和专家工作组的认可,通过

了国家专家组验收。经实际测试比传统汽车节约燃油30%-50%,一次充满油、电后,可使持续行驶里程提高到800公里左右,具有大大节约燃油,减少废气,减少电池数量,增进城市、城乡间通过能力,无须地面建设等特点。为混合动力汽车的产业化奠定了可靠的技术基础。

项目产品将为我国混合动力汽车提供可靠的,有效的动力保证,将首先应用于城市公共交通系统,在能耗较大的公共交通系统中实现节能减排,即节约了能源,又真正向公众提供了一个清洁高效和舒适的交通环境。项目有着良好的经济效益、社会效益和环境效益。本项目的建设是十分必要的。

第二节项目概况

一、建设地点

项目建设地点位于XX市高新园区旅顺龙头工业园B-03号地块的东部,这里交通便利,基础设施较齐全。

二、建设规模及目标

项目将建设混合动力汽车电机和控制器生产线各一条,年产混合动力汽车驱动系统3000套。年可实现销售收入13500万元。

项目需新建生产厂房两栋,12000平方米、办公综合楼2800平方米、服务综合楼1800平方米等,购置主要生产设备154台/套。

三、项目建设总投资与资金来源

项目建设总投资为4912万元(铺底流动资金口径),其中,建设投资4642万元,铺底流动资金为270万元。

资金来源为企业自筹资金和申请银行贷款,其中企业自筹资金3353万元,占项目建设总投资的68%,申请银行贷款1559万元,占项目建设总投资的32%。

四、主要技术经济指标

项目的主要技术经济指标见下表:

表1-1主要技术经济指标表

,

第二章市场分析及预测

第一节产品市场现状和预测

项目所生产的混合动力汽车电机驱动系统是整车的核心动力装置,电动汽车的市场状况如何,直接影响到项目的需求。因此在对项目产品的市场分析时,首先需要对电动汽车的发展趋势做一分析。

一、电动汽车的发展趋势

借鉴国外发展电动汽车的经验和我国电动汽车的开发现状,目前由于蓄电池续驶里程有限、使用寿命太短及尺寸和质量过大等因素的严重制约,使纯电动汽车的产业化进程举步维艰,而燃料电池汽车也正处于起步阶段,很多技术性能还不稳定。因此,混合动力汽车成了内燃机汽车和电动汽车之间的过渡产品,既充分发挥了现有内燃机技术优势,又可充分发挥电机驱动无污染的优势。混合动力汽车作为现阶段最佳的技术突破口,目前已具备应用基础和产业化条件。不仅可大大节约燃油,而且可以充分利用现有内燃汽车生产能力,为改造传统汽车工业实现跨越式发展服务,这使混合动力汽车具有了其它电动汽车现阶段无可比拟的应用基础和优势,前景十分广阔。

二、电动汽车电机驱动系统产业的现状与市场前景

目前,无论国内还是国外,虽然从事电动汽车电机驱动系统的研究单位很多,但能够提供适合电动汽车要求的电机驱动系统产品的厂家并不多;而未来各类电动汽车的发展和产业化是必然的,世界各国对环境保护的要求日益提高,我国2008年北京奥运会和2010年上海世博会对电动汽车的需求也十分迫切。根据中国汽车工业发展规划的要求,我国电动汽车产业的发展目标是:到2010年,电动汽车保有量占汽车保有量的5%-10%,年生产销售电动汽车150万辆以上;到2030年,电动汽车保有量占汽车保有量50%以上,年生产销售电动汽车1000-1950万辆。

因此,电动汽车电机驱动系统作为电动汽车的关键零部件将具有巨大的市场和极好的前景。

项目所生产的电动汽车电机驱动系统将首先为长春第一汽车集团公司的整车配套,并且已和“郑州宇通”、“厦门金龙”、“北汽福田”等客车生产厂家达成了意向合作。随着“十一五”期间电动汽车产业的蓬勃发展,项目产品作为电动汽车的关键零部件,将是最容易转化并具有广泛的市场应用前景,可产生巨大的经济效益和社会效益。项目有着广阔的市场需求。

第二节产品市场竞争力分析

一、本项目所产电动汽车电机驱动系统特点

项目生产的电动汽车电机驱动系统主要规格为75~110Kw,其主要技术特点为:

(1)基速以下输出大转矩,以适应车辆的启动、加速、负荷爬坡、频繁起停等复杂工况;

(2)基速以上为恒功率运行,以适应最高车速、超车等要求;

(3)全转速运行范围内的效率最优化(电机效率>93%、系统效率>80%的区域范围≥全部电机工作范围的50%),以提高车辆的续驶里程;

(4)电机系统过载转矩大;

(5)动态性能好,转速响应时间快;

(6)控制器采用了大功率IGBT/IPM全控型电力电子器件,32位电机专用DSP数字处理器构成系统级芯片SOC,先进的高性能电机控制策略,建立与车辆其他系统的CAN总线通讯系统,具有良好的参数辨识和死区补偿等专门功能;

(7)电机功率密度高;

(8)电机驱动系统满足整车的模块化要求,结构坚固、体积小、重

量轻、低污染、良好的环境适应性和高可靠性;

(9)特殊冷却:水冷;(大功率电机采用自然冷却)

(10)可广泛适用于纯电动汽车、混合动力汽车及燃料电池汽车等;

(11)低成本及大批量生产能力;

项目产品具有的以上特点及优势具有很高的市场竞争力。

二、国内外同行业竞争力分析

根据有关资料介绍,全国电机生产厂家有1000多个,在行业中有一定规模的为300多家,而承担863项目电机驱动系统的单位只有19家;全国变频器生产企业有180多家(电动汽车控制器为变频器的特殊形式)。由于电动汽车电机驱动系统是由电机和控制器两部分组成,在上述企业中,目前承担国家863计划,在国内能同时生产电机和控制器的企业的只有--科技。

本项目拟生产的电动汽车电机驱动系统属于填补国内空白,在国际上也处于先进水平。由于有自主知识产权,及节约能源方面的优势,在国内具备很强的市场拓展能力。项目采取自主营销战略,完善产品营销及服务体系,由于技术比较成熟,可形成一定的批量生产能力,加之产品为“一汽”集团配套,市场风险较小。

目前,国内尚没有生产电动汽车电机驱动系统成熟的生产商,加上行业门槛较高,项目产品在市场竞争中占据优势,自主品牌占有率可达25%。进口产品(如ENOVA等国外公司的产品)价格高,且不符合国家发展自主产品的政策。所以本项目未来的发展趋势是乐观的。

项目本身是高科技产品,随着社会的发展,在工控领域中会得到广泛的应用,市场容量在未来5年内会形成600亿的规模。由于技术的密集性和应用当中的特殊服务要求,加上市场细分的特点,项目产品将形成一定的垄断地位。公司品牌的建立和完善的市场营销体系会对项目产

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

电动汽车驱动电机类型种类和结构原理图

电动汽车驱动电机类型种类和结构原理图 随着电动汽车行业的发展,各大汽车厂商纷纷开发了自家的电动车型。在雨后春笋般的的电动汽车市场,大家在看车的时候,厂商均推出了各自车型应用的电机。到底不同的电机有什么差别,下面本文就来讲讲新能源汽车电机的基础知识,介绍各种电机在电动汽车应用特点。 一、什么是电机? 所谓电机,就是将电能与机械能相互转换的一种电力元器件。当电能被转换成机械能时,电机表现出电动机的工作特性;当机械能被转换成电能时,电机表现出发电机的工作特性。大部分电动汽车在刹车制动的状态下,机械能将被转化成电能,通过发电机来给电池回馈充电。

二、电动汽车应用驱动电机特点 基于电动汽车的特点,对所采用的电机也有较高的要求。为了提升最高时速,电机应有较高的瞬时功率和功率密度(W/kg);为了增加1次充电行驶距离,电机应有较高的效率;而且电动汽车是变速工作的,所以电机应有较高的高低速综合效率;此外有很强的过载能力、大的启动转矩、转矩响应要快。电动车起动和爬坡时速度较低,但要求力矩较大;正常运行时需要的力矩较小,而速度很高。低速时为恒转矩特性,高速时为恒功率特性,且电动机的运行速度范围应该较宽。另外,电机还应具备坚固、可靠,有一定的防尘防水能力,且成本不能过高。 目前,从现已成熟的电机技术来看,开关磁阻电机在各个技术特性方面似乎很符合电动车的使用需要,但尚未得到广泛应用;而现今永磁同步电机在电动汽车行业应用较广泛;现在较为知名的特斯拉Model系列均采用异步电机。此外,如果按电流类型划分还可分为直流电机和交流电机两种。下面根据转速、功率密度、体积等多方面特性参数对比来了解4种较为典型的驱动电机特点。

电动汽车用驱动电机系统的现状及发展趋势

电动汽车用驱动电机系统的现状及发展趋势 中国汽车技术研究中心窦汝振李磊宋建锋 摘要:介绍了我国电动汽车用驱动电机系统的研发现状,以及车用系统与普通工业用系统间的差异,指出了发展趋势。 1 引言 我国汽车工业的发展面临着来自能源安全、环境保护和气候变化等可持续发展要求的多重挑战。随着近几年汽车保有量的快速增加,汽车能源消耗增长呈现加速趋势,进一步加剧了我国石油供需矛盾。在当前石油资源日益紧张,价格不断攀升的国际形势下,发展电动汽车特别是混合动力汽车是缓解我国石油资源短缺现状的有效途径,也是增强我国汽车工业核心竞争力的重大战略举措。 经过“八五”、“九五”规划的实施,特别是“十五”国家863电动汽车重大专项,我国已实现了官、产、学、研的资源整合,具有了电动汽车用驱动电机系统自主研发能力。在国家“三纵三横”总体布局中(如附图所示),驱动电机及其控制系统被列为“三横”中的共性技术之一。 附图国家“十五”电动汽车重大专项布局示意 2 电动汽车用驱动电机系统的特点及分类 电动汽车对驱动电机系统的要求至少包括: (1)基速以下输出大转矩,以适应车辆的启动、加速、负荷爬坡、频繁起停等复杂工况; (2)基速以上为恒功率运行,以适应最高车速、超车等要求; (3)全转速运行范围内的效率最优化,以提高车辆的续驶里程; (4)结构坚固、体积小、重量轻、良好的环境适应性和高可靠性; (5)低成本及大批量生产能力。 电动汽车最早采用了直流电机系统,特点是成本低、控制简单,但重量大,需要定期维护。随电力电子技术、自动控制技术、计算机控制技术的发展,包括异步电机及永磁电机在内的交流电机系统体现出比直流电机系统更加优越的性能,目前已逐步取代了直流电机控制系统。特别是借助于设计方法、开发工具及永磁材料的不断进步,用于驱动的永磁同步电动机得到了飞速发展。 电动汽车中常用的交流电机主要有异步、永磁、开关磁阻三大类型,其特点如表1所示。

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

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。

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

电动汽车用驱动电机发展现状与趋势分析

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/cf9419374.html, 电动汽车用驱动电机发展现状与趋势分析 作者:张勇 来源:《时代汽车》2016年第12期 摘要:目前,我国电动汽车行业正在不断发展,相关的生产技术也逐步完善。本文中,笔者即将对电动汽车用驱动电机进行介绍,并就驱动电机目前的发展状况以及在将来一段时间的发展趋势作出相关分析。 关键词:电动汽车;驱动电机;现状;趋势 1电动汽车用驱动电机概述 目前,电动汽车的不同特性对于驱动电机提出了不同类型的要求。其中,对速度要求较高的电动汽车,要求其电机的瞬时功率及功率密度值较高;而要求电池使用周期较长,充电后可以行使更远距离的电动汽车,要求电机的效率应相对较高;此外,电动汽车还要求驱动电机具有比较理想的高低速综合效率,用材坚固,耐用性强,且具有理想的防水性能,性价比高等特性。依据上述要求,目前国内设计生产的比较常见的驱动电机主要包括下述4种类型。 1.1直流有刷电机 直流有刷电机是一种采用直流供电的驱动电机,是最早研发并使用的电动汽车用驱动电机类型,且目前在很多类型的电动汽车中仍旧在广泛使用。直流有刷电机最大的优势在于控制特性较好,简单易于操作,且目前国内的生产技术较为成熟,质量比较稳定。 然而,直流有刷电机之所以后来逐步为其他类型的驱动电机所取代,正是由于其也存在着一些比较突显的缺陷。首先,由于直流有刷电机具有电刷及机械换向器两个结构,导致其电机过载能力及速度得不到有效的提高,且使用过程中对零部件的维护成本较高。此外,直流有刷电机的损耗主要发生在转子部分,这便导致产生的热量散失难度较大,对转矩质量比参数需要进一步优化。第三,直流有刷电机在运行过程中,电刷容易因摩擦产生火花,从而形成电磁干扰对电动汽车的正常运行造成不利影响。第四,由于采用的是机械换向器,因此会对电机的容量、转速等性能造成限制,越来越无法满足用户对于驱动电机的需求。 1.2感应电机 目前电动汽车中最为常用的就是交流三相感应电机。此类电机的定子和转子是通过对硅钢片进行叠压后制成的,没有其他零部件接触。具有结构简单,性能稳定,耐用性能优良等特点。此外,该电机的功率范围较广;可以通过空气进行冷却,也可以通过液体冷却;同时,对于周边环境具有很好的适应性能。相比于其他类型的驱动电机,感应电机的质量小,价位低,性价比高,并且保养及维修成本也相对较低。

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

电动汽车用电机可行性报告

1.我国电动汽车发展概况 1.1 产业背景 1.2 产业政策 1.3 发展状况 1.3.1 技术状况 1.3.2 产业化状况 1.3.3 产品状况 1.3.4 国内主要生产企业及其产品明细表 1.4 发展方向 1.4.1 未来趋势 1.4.2 专家评述 2.我国发展电动汽车的相关政策 2.1 国家发展电动汽车的相关政策(按出台时间、名称、主要内容列表) 2.2 各省市发展电动汽车的相关政策(对北京、山东、湖南、湖北、河南、安徽、天津等分述之) 2.3 电动汽车技术支持的相关单位与组织 3.电动汽车驱动系统与驱动电机 3.1 电动汽车对其驱动系统的主要技术要求 3.2 电动汽车驱动系统的分类及其说明 3.3 电动汽车驱动电机的分类及其技术指标汇总 3.4 国内电动汽车研发单位及其研发情况 3.5 电动汽车驱动电机发展方向 4.技术方案 4.1 永磁一磁阻同步电机先进性与可行性 4.2 永磁一磁阻同步电机的优越性 4.3 永磁一磁阻同步电机现有工作基础 5.技术路线 6.合作组织 7.投资估算 8.其他

国外电动汽车及其驱动系统(本网页可阅览) 1.电动汽车的技术特征 1.1 电动汽车的基本概念和基本分类 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。它使用存储在电池中的电来发动。电动汽车主要有纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车3种类型. 纯电动汽车 纯电动汽车是完全由二次电池(如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池等)提供动力的汽车。 混合动力电动汽车 一般是指采用内燃机和电动机两种动力,将内燃机与储能器件(如高性能电池或超级电容器) 通过先进控制系统相结合, 提供车辆行驶所需要的动力, 混合动力电动汽车并未从根本上摆脱交通运输对石油资源的依赖。因此,混合动力电动汽车是电动汽车发展过程中的一种过渡车型。 燃料电池车 燃料电池车是利用氢气和氧气(或空气)在催化剂的作用下直接经电化学反应产生电能的装臵, 具有完全无污染(排放物为水)的优点, 1.2电动车的基本特点 概括来讲, 电动汽车与内燃机汽车相比有以下优点 (1)效率高:对能源的利用,电动汽车的总效率至少在19%以上(采用燃料电池时效率远高于这一数值),而内燃机汽车效率低于12%,由此可见, 电动汽车更加节能。 (2)环境污染小: 电动汽车排出的废气非常少甚至不排出废气, 产生的废热也明显少于内燃机汽车. (3)可使用多种能源: 可直接利用电厂输出的电能,也可以通过太阳能、化学能、机械能转化而获得电能。 (4)噪音低: 即使靠近正在高速运转的电动机也不会感觉到让人不舒服的噪音, 而内燃机的噪音则非常大。 (5)结构简单,使用维修方便,操作控制易实现自动化。 三种类型电动汽车的比较如附表所示

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

电动汽车用驱动电机系统的现状及发展趋势

电动汽车用驱动电机系统的现状及发展趋势

电动汽车用驱动电机系统的现状及发展趋势 中国汽车技术研究中心窦汝振李磊宋建锋 摘要:介绍了我国电动汽车用驱动电机系统的研发现状,以及车用系统与普通工业用系统间的差异,指出了发展趋势。 1 引言 我国汽车工业的发展面临着来自能源安全、环境保护和气候变化等可持续发展要求的多重挑战。随着近几年汽车保有量的快速增加,汽车能源消耗增长呈现加速趋势,进一步加剧了我国石油供需矛盾。在当前石油资源日益紧张,价格不断攀升的国际形势下,发展电动汽车特别是混合动力汽车是缓解我国石油资源短缺现状的有效途径,也是增强我国汽车工业核心竞争力的重大战略举措。 经过“八五”、“九五”规划的实施,特别是“十五”国家863电动汽车重大专项,我国已实现了官、产、学、研的资源整合,具有了电动汽车用驱动电机系统自主研发能力。在国家“三纵三横”总体布局中(如附图所示),驱动电机及其控制系统被列为“三横”中的共性技术之一。 附图国家“十五”电动汽车重大专项布局示意 2 电动汽车用驱动电机系统的特点及分类 电动汽车对驱动电机系统的要求至少包括: (1)基速以下输出大转矩,以适应车辆的启动、加速、负荷爬坡、频繁起停等复杂工况; (2)基速以上为恒功率运行,以适应最高车速、超车等要求; (3)全转速运行范围内的效率最优化,以提高车辆的续驶里程; (4)结构坚固、体积小、重量轻、良好的环境适应性和高可靠性; (5)低成本及大批量生产能力。 电动汽车最早采用了直流电机系统,特点是成本低、控制简单,但重量大,需要定期维护。随电力电子技术、自动控制技术、计算机控制技术的发展,包括异步电机及永磁电机在内的交流电机系统体现出比直流电机系统更加优越的性能,目前已逐步取代了直流电机控制系统。特别是借助于设计方法、开发工具及永磁材料的不断进步,用于驱动的永磁同步电动机得到了飞速发展。 电动汽车中常用的交流电机主要有异步、永磁、开关磁阻三大类型,其特点如表1所示。

电动汽车驱动电机实训报告材料

驱动电机 实 训 报 告 汽工1302 黄祥吉

图给出三相BLDCM 控制系统的六开关逆变器拓扑图。根据无刷直流电机的特点,为了减小转矩脉动,提高电机控制性能,要求加在电机定子上的电流为方波,并与电机的梯形反电动势严格同步,每相电流导通120。表给出图所示的六开关逆变器的开关器件导通顺序。 由表可见,六开关逆变器中,根据开关器件的状态,可组成6个状态组合或电压矢量,即:(0,一1,1)、(1,一1,0)、(1,0,一1)、(0,1,一1)、(一1,1,0)、(一1,0,

1),其中,1表示上桥臂导通,一1表示下桥臂导通,0表示没有管子导通。如(0,一1,1)表示B相的下桥臂和C相的上桥臂导通,即VS5,Vs6导通,A相处于不导通状态。这样在任何时刻总是只有两相处于导通状态,即任何时刻总有一相的两个开关器件不参与工作。开关磁阻电机的控制系统。 开关磁阻电机作为一种新型调速电机,兼有直流和交流调速的优点,适用的领域很广。它是由磁阻电机与电子开关驱动控制电路组成一体的能量换转机构。 如图所示为四相的开关磁阻电机。图表示导通顺序A、B、C、D时定转子工作情况。图4a 表示V1导通,A相绕组通电,而其余的三相绕组断电,因此转子磁1.1′受到气隙中弯曲磁力线的切向磁拉力而产生转矩,使转子沿逆时针旋转,转子磁极1.1′向定子磁极AA′趋近,直到两者重合。此时,控制器据位置传感器的关断信号,去控制驱动器,关断V1,切断A 相绕组电流,紧接着控制器根据位置传感器的开、断信号,依次使V2、V3、V4通、断,使B、C、D相绕组顺序的通与断,使转子受同一方向转矩作用,沿逆时针的运行。若改变相电流大小,则可改变电机转矩和转速。 总之,国已经开发出了以上四种电机驱动系统,取得了很大的技术进步,已经在车辆上获得了应用。但是,还存在着需要改进之处。就交流感应电机电控系统而言,国的绝大多数电动效率在70%以上区域围占整个工作的区域还在80%以下;电机在低速运行过程中,输出转矩脉动性过大;在高速运转时可输出的转矩偏小,加载能力差,且转矩降落略大;甚至在一定转速围存在较大电磁振动(噪音),有待于进一步解决。四种电机电控系统的可靠性都有待进一步提高以适应产业化要求。

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

电动汽车电机控制器原理

电动汽车电机控制器 一、电机控制器的概述 根据GB/T 18488.1-2001《电动汽车用电机及其控制器技术条件》对电机控制器的定义,电机控制器就是控制主牵引电源与电机之间能量传输的装置、是由外界控制信号接口电路、电机控制电路和驱动电路组成。 电机、驱动器和电机控制器作为电动汽车的主要部件,在电动汽车整车系统中起着非常重要的作用,其相关领域的研究具有重要的理论意义和现实意义。 二、电机控制器的原理 图1 汽车电机控制器原理图 电机控制器作为整个制动系统的控制中心,它由逆变器和控制器两部分组成。逆变器接收电池输送过来的直流电电能,逆变成三相交流电给汽车电机提供电源。控制器接受电机转速等信号反馈到仪表,当发生制动或者加速行为时,控制器控制变频器频率的升降,从而达到加速或者减速的目的。 三、电机控制器的分类 1、直流电机驱动系统 电机控制器一般采用脉宽调制(PWM)斩波控制方式,控制技术简单、成熟、成本低,但效率低、体积大等缺点。 2、交流感应电机驱动系统 电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相交流的电源变换,采用变频调速方式实现电机调速,采用矢量控制或直接转矩控制策略实现电机转矩控制的快速响应。

3、交流永磁电机驱动系统 包括正弦波永磁同步电机驱动系统和梯形波无刷直流电机驱动系统,其中正弦波永磁同步电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相交流的电源变换,采用变频调速方式实现电机调速;梯形波无刷直流电机控制通常采用“弱磁调速”方式实现电机的控制。由于正弦波永磁同步电机驱动系统低速转矩脉动小且高速恒功率区调速更稳定,因此比梯形波无刷直流电机驰动系统具有更好的应用前景。 4、开关磁阻电机驱动系统 开关磁阻电机驱动系统的电机控制一般采用模糊滑模控制方法。目前纯电动汽车所用电机均为永磁同步电机,交流永磁电机采用稀土永磁体励磁,与感应电机相比不需要励磁电路,具有效率高、功率密度大、控制精度高、转矩脉动小等特点。 四、电动控制器的相关术语 1、额定功率:在额定条件下的输出功率。 2、峰值功率:在规定的持续时间内,电机允许的最大输出功率。 3、额定转速:额定功率下电机的转速。 4、最高工作转速:相应于电动汽车最高设计车速的电机转速。 5、额定转矩:电机在额定功率和额定转速下的输出转矩。 6、峰值转矩:电机在规定的持续时间内允许输出的最大转矩。 7、电机及控制器整体效率:电机转轴输出功率除以控制器输入功率再乘以100%。 扩展阅读: WP4000变频功率分析仪应用于电动汽车电机试验 现行的电动汽车相关标准大全 如何选择电动汽车电池监测系统 hb

电动汽车模型后驱动桥的设计和制作

电动汽车模型后驱动桥的设计和制作 摘要 汽车后桥是汽车的主要部件之一,其基本的功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩,再将转矩分配给左右驱动车轮,并使左右驱动车轮具有汽车行驶运动所要求的差速功能:同时,驱动桥还要承受作用于路面和车架或承载车身之间的铅垂力、纵向力,横向力及其力矩。其质量,性能的好坏直接影响整车的安全性,经济性、舒适性、可靠性。 本文阐述了汽车驱动桥的基本原理并进行了系统分析,确定了电动汽车模型驱动桥的结构形式、布置方法、主减速器总成、差速器总成、桥壳等结构型式;并对主要零部件进行了强度校核,完善了驱动桥的整体设计。 关键词:电动汽车模型驱动桥主减速器差速器

Drive axle of the electric vehicle models in the design and production Abstract Drive axle is one of the most important parts of automobile. The function is to increase the torque from drive shaft or from transmission directly, and then distribute it to left and right wheels which have the differential ability automobile needed when driving. And the drive axle has to support the vertical force, longitudinal force, horizontal force and their moments between road and frame or body. Its quality and performance will affect the security, economic, comfortability and reliability. This paper describes the basic principles of automotive drive axle and carries out a systematic analysis.We have identified a model of electric vehicle drive axle of the structure, layout method, the main gear assembly, differential assembly and other structural types,and conducted a strength check of major components, and improve the overall design of the drive axle. Keywords:Electric vehicle model, Drive axle, Final drive, Differential

电动汽车电驱动系统概论及组成

电动汽车电驱动系统概论及组成 电动车电驱动系统概论及组成龚小茂西安交通大学机硕1005班3111003040 摘要分析了电动汽车在我国的市场前景,简述了电动汽车的组成,详细介绍了电动汽车最重要子系统电驱动系统性能要求、结构形式、组成部件及研究现状。关键词:电动汽车电驱动系统市场分析组成成分Generality and Components of Electric Driven System in Electric vehicle Gong Xiaomao Xi’an Jiaotong University,Class 1005,3111003040 Abstract This paper analyses market prospect of electric vehicle in our the same time,it briefly introduces composing components of electric the end,the performance requirements,structure type ,composition parts and research status of the most

important child-system,electric drive system,of electric vehicle are introduced in detail. Keywords:electric vehicle,electric drive system,market analysis,composing compoent 1前言汽车是现代社会的重要交通工具,为人们提供了便捷、舒适的出行服务,然而传统燃油车辆在使用过程中产生了大量的有害废气,并加剧了对不可再生石油资源的依赖。在能源方面,目前世界汽车保有量约8亿辆,并以每年3000万辆的速度递增,预计到2020年全球汽车保有量将达到12亿辆,主要增幅来自发展中国家。美、中、日近年来汽车需求量变化如图1所示。可以发达国家的需求量再减少,发展中国家需求量增长比较明显。我国汽车产销保持快速增长,2009年汽车产销1300万辆。过去10年我国汽车保有量也迅速增长,年均增长14%,其具体情况图2所示。17471,7141,6971,7301,7441,7051,646134 9汽车保有量(万辆) .0 .1 .9 .0 .9I75

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