光电驱动电动车的研究——电动机控制系统-开题报告

光电驱动电动车的研究——电动机控制系统-开题报告
光电驱动电动车的研究——电动机控制系统-开题报告

本科生毕业论文(设计)开题报告

电动汽车车载网络综述

电动汽车车载网络 引言 汽车技术发展到今天,很多新型电气设备得到了大量应用,尤其是电动汽车的电气系统已经变成了一个复杂的大系统。为了满足电动汽车各子系统的实时性要求,需要对公共数据实行共享 电动汽车作为清洁绿色的新能源汽车, 将在未来交通体系中发挥越来越重要的作用。 汽车中电器的技术含量和数量是衡景汽车性能的一个重要标志。汽车电器技术含量和数量的增加,意味着汽车性能的提高。但汽车电器的增加,同样使汽车电器之间的信息交且桥梁——线束和与其配套的电器接插件数量成倍上升。在1955年平均一辆汽车所用线束总长度为45 米。为了在提高性能与控制线束数量之问寻求一种有效的解决途径,在20世纪80年代初,出现了一种基于数据网络的车内信息交互方式——车载网络。 一、汽车车载网络的组成 车载网络按照应用加以划分,大致可以分为4 个系统:车身系统,动力传动系统、安全系统和信息系统。

图1奥迪A4的车载网络系统 车身系统电路主要有二大块: 主控单兀电路、受控单兀电路、门控单兀电路。 主控单元按收开关信号之后,先进行分析处理,然后通过CAN 总线把控制指令发 送给各受控端,各受控端晌应后作出相应的动作。 车前、车后控制端只接收主拄 端的指令,按主控端的要求执行,并把执行的结果反馈给主控端。门控单元不但 通过总接收主控端的指令,还接收车门上的开关信号输入。根据指令和开关信号, 门控单元会做出相应动作,然后把执行结果发往主控单元。 在动力传动系统内,动力传动系统模块的位置比较集中, 可固定在一处,利 用网络 将发动机舱内设置的模块连接起来。在将汽车的主要因素一跑、停止 与拐弯这些功能用网络连接起来时,就需要较高速的网络传输速度。动力数据总 线一般连接3块电脑,它们是发动机、ABS/ EDL 及自动变速器电脑(动力CAN 数 据总线实际可以连接安全气囊、四轮驱动与组合仪表等电脑 )。总线可以同时传 递10组数据,发动机电脑5组、AB 》EDL 电脑3组和自动变速器电脑2组。数 据总线以500Kbit /s 速率传递数据,每一数据组传递大约需要 0.25ms ,每一电 控单元7-20ms 发送一次数据。优先权顺序为ABVEDL 电控单元--发动机电控单 元 -- 自动变速器电控单元 因此,线束变长, 而且容易受到干扰的影响。 为了防干扰应尽量降低通信速 度,但,丹 駅 咗'i / - Q I "—-r__ L] 车身控 & 阳Poy 灯朮平调幣转萱/灯 厂是砸硕! —

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。

电机驱动及控制模块

电机驱动及控制模块

3.3电机驱动及控制模块 331 电机特性 —小车前进的动力是通过直流电机来驱动的,直流电机是最早出现的电动机, 也是最早能实现调速的电动机。长期以来,直流电动机一直占据着调速控制的 统治地位。它具有良 图7主、从单片机小系统应用电路 好的线性调速特性,简单的控制性能, 较高的效率,优异的动态特性。系统 选用的大谷基础车的260马达作为驱动电机。其额定电压为 3-12V ,额定功率 0.02KW 额定转速 3000r/min 。 近年来,直流电动机的结构和控制方式都发生了很大变化, 随着计算机进入 控制领域,以及新型的电力电子功率元件的不断出现,使采用全控制型的开关 功率元件进行脉冲调制(Pulse Width Modulation 简称PWM 控制方式已经成 为主流,这种控制方式容易在单片机控制中实现。 BE yr CAPCAP 2+ CAP + CiP I * EP Z CAP b HT-OVTl rr-xrr: T-m TDU rae.-[tfi E-C'UTL 化UT2 H 山习4 F21TF 匸曲 ~IF P22 vcc P22 m 酯T KX1WXI Pi - ? TTCZ'JPJL Pl? YT 11 T m 電 XTALi P14 nffo/pss F13 D1TLJP3J P12 JP34 P1J PLD PA 回■! P 討TCAO PM 时 ow P 禹 PIO Vcc P]1 FOCUADQ P32 POL/ADL E>JJ ! Plfl Pt3(AD3 P]5 P 】6 f :^AD5 P17 P0*'AD6 PB7/AD7 RST Tmjpsi EX LVD^ fiZRST2 AL&FI 5 曲朗 卜⑷PJ 4 wwu TflrP34 ri 郴 PIT PM 廻p 北 F35 FiZiiP]! F24 F33 xrAi.3 P]3 j^TALL P.3L Pin tr 空【 时 LED T 级, 厂:1巧处4打"卜单怜机 VCC 鱼T Z? 1. P ■ ■ ?一 ■■ ■ ■ b w 1 ? 3 *?!>rr ? .1 L I I I I r —PF p p Lp

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

电动车驱动电机和控制技术综述

电动车驱动电机及其控制技术综述 摘要:简述了电动车驱动系统及特点,在此基础上详细分析并比较了电动车主要电气驱动系统,着重介绍了一种深埋式永磁同步电动机及其控制系统,最后简要概述了电动车电气驱动系统的发展方向。 1 概述 电动车是一种安全、经济、清洁的绿色交通工具,不仅在能源、环境方面有其独特的优越性和竞争力,而且能够更方便地采用现代控制技术实现其机电一体化的目标,因而具有广阔的发展前景。 现有电动车大致可以分为以下几个主要部分:蓄电池、电池管理、充电系统、驱动系统、整车管理系统及车体等。驱动系统为电动车提供所需的动力,负责将电能转换成机械能。无论何种电动车的驱动系统,均具有基本相同的结构,都可以分成能源供给子系统、电气驱动子系统、机械传动子系统三部分,其中电气驱动子系统是电动车的心脏,主要包括电动机、功率电子元器件及控制部分。如图1所示。 其中,电动车驱动系统均具有相同或相似的功能模块,如图2所示。 2 电动车电气驱动系统比较 电动机的类型对电气驱动系统以及电动车整体性能影响非常大,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电动机主要有直流电动机、感应电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机四类。由这四类电动机所组成的驱动系统,其总体比较如下表所示。 电动车电气驱动系统用电动机比较表 下面分别对这几种电气驱动系统进行较为详细地分析和阐述。 2.1 直流驱动系统

直流电动机结构简单,具有优良的电磁转矩控制特性,所以直到20世纪80年代中期,它仍是国内外的主要研发对象。而且,目前国内用于电动车的绝大多数是直流驱动系统。 但普通直流电动机的机械换向结构易产生电火花,不宜在多尘、潮湿、易燃易爆环境中使用,其换向器维护困难,很难向大容量、高速度发展。此外,电火花产生的电磁干扰,对高度电子化的电动汽车来说将是致命的。此外,直流电动机价格高、体积和重量大。随着控制理论和电力电子技术的发展,直流驱动系统与其它驱动系统相比,已大大处于劣势。因此,目前国外各大公司研制的电动车电气驱动系统已逐渐淘汰了直流驱动系统。 2.2 感应电动机驱动系统 2.2.1 感应电动机 电动车感应电动机与一般感应电动机相比较具有以下特征: (1)稳定运行时,与一般感应电动机工况相似。 (2)驱动电动机没有一般感应电动机的起动过程,转差率小,转子上的集肤效应不明显。 (3)运行频率不是50hz,而是远远在此之上。 (4)采用变频调速方式时,转速与极数之间没有严格对应关系。 为此,电动车感应电动机设计方面如下特点: (1)尽力扩大恒转矩区,使电动机在高速运转时也能有较高转矩。而要提高转矩,则需尽量减小定转子之间的气隙,同时减小漏抗。 (2)更注重电动机的电磁优化设计,使转矩、功率和效率等因素达到综合最优。 (3)减少重量、体积,以增加与车体的适配性。 2.2.2 控制技术 应用于感应电动机的变频控制技术主要有三种:v/f控制、转差频率控制、矢量控制。20世纪90年代以前主要以pwm方式实现v/f控制和转差频率控制,但这两种控制技术因转速控制范围小,转矩特性不理想,而对于需频繁起动、加减速的电动车不太适宜。近几年

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。

步进电机 驱动器 控制器三者的关系

电机行业专业求职平台 1.步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况 下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。 虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能象普通的直流电机、交流电机在常规下使用。步进电机必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。 提及此知识,希望能给予正在对电机选型的客户有所帮助。 2.力矩: 电机一旦通电,在定转子间将产生磁场(磁通量Ф)当转子与定子错开一定角度,则产生力 F与(dФ/dθ)成正比 S 其磁通量Ф=Br*S Br为磁密,S为导磁面积 F与L*D*Br成正比 L为铁芯有效长度,D为转子直径 Br=N·I/R N·I为励磁绕阻安匝数(电流乘匝数)R为磁阻。 力矩=力*半径 力矩与电机有效体积*安匝数*磁密成正比(只考虑线性状态) 因此,电机有效体积越大,励磁安匝数越大,定转子间气隙越小,电机力矩越大,反之亦然。 一、混合式步进电机

电机行业专业求职平台1、特点: 混合式(又称感应子式步进电机)与传统的反应式步进电机相比,结构上转子加有永磁体,以提供软磁材料的工作点,而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能,因此该电机效率高,电流小,发热低。因永磁体的存在,该电机具有较强的反电势,其自身阻尼作用比较好,使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。 混合式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。一个四相电机可以作四相运行,也可以作二相运行。(必须采用双极电压驱动),而反应式电机则不能如此。例如:四相,八相运 行(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A)完全可以采用二相八拍运行方式.不难发现其条件为C= A ,D=B . 一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致,小功率电机一般直接接为二相, 而功率大一点的电机,为了方便使用,灵活改变电机的动态特点,往往将其外部接线为八根引线(四相),这样使用时,既可以作四相电机使用,更可以作二相电机绕组串联或并联使用。 2、分类 混合式步进电机可分二相、三相、四相、五相等,我公司混合式步进电机以相数可分为:二相电机、三相电机: TEB20H,TEB28H,TEB35H,TEB39H,TEB42H,TEB57H,TEB86H,TEB110 H,TEC57H,TEC86H,TEC110H,TEC130H. 3、步进电机的静态指标术语 相数:产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。 拍数:完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示,或指电机转过一个齿距角所需脉冲数,以四相电机为例,有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB,四相八拍运行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A. 步距角:对应一个脉冲信号,电机转子转过的角位移用θ表示。θ=360度(转子齿数J*运行拍数),以常规二、四相,转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为θ=360度/(50*4)=1.8度(俗称整步),八拍运行时步距角为θ=360度/(50*8)=0.9度(俗称半 步)。 定位转矩:电机在不通电状态下,电机转子自身的锁定力矩(由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的)

电机驱动系统效率优化控制技术研究现状

1.2 电机驱动系统效率优化控制技术研究现状 电动汽车的动力由电动机提供,电机驱动系统(简称驱动系统)的性能直接影响了电动汽车的性能。电动汽车系统需要能够满足频繁停车启动、加速、大负载爬坡以及紧急制动等要求,也需要考虑到汽车行驶路况复杂多变,存在雨天、酷热、下雪等恶劣天气,以及颠簸、泥泞等复杂路况。另外,在满足行驶条件的情况下还应最大限度地保证驾驶人员和乘坐人员的舒适安全。作为电动汽车的核心部分,驱动系统应满足宽调速范围、宽转矩输出范围、良好的加减速(起动、制动)性能、运行效率高(提高续航里程)以及高可靠性等要求。 针对永磁同步电机驱动系统的效率优化,总体来说可分为以下三个方向: 1)从电机本体的电磁设计、制造工艺以及电机的材料着手,开发高效电机。 2)改进脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)技术,降低功率开关器件上的损耗从而提高逆变器的整体效率;降低变频器输出电压的谐波含量,如采取空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)技术和软开关技术,减小谐波含量从而提高驱动系统的整体效率。 3)研究合适的控制策略,在保证电机满足运行条件的情况下减小直流侧的功率输入,提高驱动系统的效率。 目前,针对永磁同步电机驱动系统效率优化所提出的控制策略很多,总体来说可以分为两大类:第一类是基于损耗模型的效率优化控制(Loss Model Control,LMC)策略;第二类是基于搜索法的效率优化控制(Search Control,SC)策略。下面分别进行概述。 1.2.1 基于损耗模型的效率优化控制策略 该控制策略作为一种基于前馈式的控制方法,基本原理是:在充分考虑电机各部分损耗的基础上,建立较为精确的损耗模型,根据电机运行状况(负载转矩和实际转速)计算出该运行状况下最优的控制变量(一般为磁场、电压或者电流)以减小驱动系统的损耗。若控制变量为电枢电流,对永磁电机驱动系统来讲一般选择最优的直轴电流i d和交轴电流i q,对混合励磁电机驱动系统来讲包括i d、i q以及励磁电流I f。这种控制策略目前已被广泛应用到了闭环传动系统中,可以保障电机驱动系统在全局运行范围内都能实现效优化。基于损耗模型的同步电机效率优化控制基本框图如图1.1所示。 基于损耗模型的驱动系统效率优化策略最早由T.M.Rowan和T.A.Lipo[1],以及H.G.Kim [2]等人提出并进行研究;1987年Bose[3][4]等人将该策略运用到永磁同步电机驱动系统中。美国学者X.Wei和R.D.Lorenz已将基于损耗模型控制策略结合直接转矩控制(Direct Torque Control,DTC)中,以提高永磁同步电机在瞬态过程中的效率[5]。针对同步电机而言,基于损耗模型的效率优化策略总共可以分为五种类型:考虑铁损的损耗模型控制策略[6][7]、考虑铜损的损耗模型控制策略[8][9]、考虑铁损和铜损的损耗模型控制策略[10][11]、基于电机精确损耗模型损耗模型控制策略[12][13]和约束条件下的损耗模型控制策略[14][15]。

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

驱动电机系统简介

随着技术的不断进步,加上国家政策的大力扶持,新能源汽车已经成为了诸多汽车族的首选。相比传统汽车,新能源汽车具有环保、节能、简单三大优势,以电动机代替燃油机,由电机驱动而非自动变速箱。下面就给大家介绍一下新能源汽车的驱动电机系统。 传统的内燃机能高效产生转矩时的转速限制在一个窄的范围内,这就是为何传统内燃机汽车需要庞大而复杂的变速机构的原因;而电动机可以在相当宽广的速度范围内高效产生转矩,在纯电动车行驶过程中不需要换挡变速装置,操纵方便容易,噪音低。 与混合动力汽车相比,纯电动车使用单一电能源,电控系统大大减少了汽车内部机械传动系统,结构更简化,也降低了机械部件摩擦导致的能量损耗及噪音,节省了汽车内部空间、重量。电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行使中的主要执行结构,驱动电机及其控制系统是新能源汽车的核心部件(电池、电机、电控)之一,其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标,它是电动汽车的重要部件。

电动汽车中的燃料电池汽车FCV、混合动力汽车HEV和纯电动汽车EV三大类都要用电动机来驱动车轮行驶,选择合适的电动机是提高各类电动汽车性价比的重要因素,因此研发或完善能同时满足车辆行驶过程中的各项性能要求,并具有坚固耐用、造价低、效能高等特点的电动机驱动方式显得极其重要。 驱动电机系统是新能源车三大核心部件之一。电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行使中的主要执行结构,其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标,它是电动汽车的重要部件。电动汽车的整个驱动系统包括电动机驱动系统与其机械传动机构两个部分。电机驱动系统主要由电动机、功率转换器、控制器、各种检测传感器以及电源等部分构成,结构如下图所示。 电动机驱动系统的基本组成框图 电动机一般要求具有电动、发电两项功能,按类型可选用直流、交流、永磁无刷或开关磁阻等几种电动机,如图3。功率转换器按所选电机类型,有DC/DC 功率变换器、DC/AC功率变换器等形式,其作用是按所选电动机驱动电流要求,将蓄电池的直流电转换为相应电压等级的直流、交流或脉冲电源。电机是应用电磁感应原理运行的旋转电磁机械,用于实现电能向机械能的转换。运行时从电系统吸收电功率,向机械系统输出机械功率。电机驱动系统主要由电机、控制器(逆变器)构成,驱动电机和电机控制器所占的成本之比约为1:1,根据设计原理

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/f712580053.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。

伺服电机驱动控制器

目录 一、伺服驱动概述 (1) 二、本产品特性 (2) 三、电路原理图及PCB版图 (4) 四、电路功能模块分析 (4) 五、焊接(附元件清单) (14) 六、编者设计体会 (16)

一.伺服驱动概述 1. 伺服电机的概念 伺服电机是在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,作为一种执行元件,把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出,是一种补助马达间接变速装置。伺服电机是可以连续旋转的电-机械转换器,直流伺服电机的输出转速与输入电压成正比,并能实现正反向速度控制。 2.伺服电机分类 普通直流伺服电动机 直流伺服电机 { 低惯量直流伺服电动机 直流力矩电动机 3. 控制系统对伺服电动机的基本要求 宽广的调速范围 机械特性和调节特性均为线性 无“自转”现象 快速响应 控制功率小、重量轻、体积小等。 4. 直流伺服电机的基本特性 (1)机械特性在输入的电枢电压Ua保持不变时,电机的转速n随电磁转矩M 变化而变化的规律,称直流电机的机械特性 (2)调节特性直流电机在一定的电磁转矩M(或负载转矩)下电机的稳态转速n随电枢的控制电压Ua变化而变化的规律,被称为直流电机的调节特性 (3)动态特性从原来的稳定状态到新的稳定状态,存在一个过渡过程,这就是直流电机的动态特性 5. 直流伺服电机的驱动原理 伺服主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移,因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm 直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低,结构简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护方便(换碳刷),产生电磁干扰,对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。无刷直流伺服电机电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。容易实现智能化,其电子换相方式灵活,可以方波换相或正弦波换相。电机免维护不存在碳刷损耗的情况,效率很高,运行温度低噪音小,电磁辐射很小,长寿命,可用于各种环境

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

(整理)丰田普锐斯电机及驱动控制系统解析.

丰田普锐斯电机及驱动控制系统解析 作为全球最成功的环保车型,丰田普锐斯(PRIUS)早已成为油电混合动力车型中的全球销量冠军,即使在我们的身边,也经常可以见到它们的身影。目前,在国内生产的丰田普锐斯(PRIUS)是采用丰田第二代混合动力系统,集发动机和电动机组合而成的并行混合动力车(图1)。 丰田第二代混合动力系统(THS-Ⅱ),可以根据车辆行驶状态,灵活地使用2 种动力源,并且弥补2种动力源之间不足之处,从而降低燃油消耗,减少有害气体排放,发挥车辆的最大动力。由于其THS-Ⅱ电机及驱动系统结构复杂,技术先进,本文将为大家详细介绍该系统的结构及基本原理,以帮助读者更进一步了解THS-Ⅱ系统。 一、THS-Ⅱ电机及驱动控制系统的特点 1.在电动机和发电机之间采用AC500V高压电路传输,可以极大地降低动力传输中电能损耗,高效地传输动力。 2.采用大功率电机输出,提高电机的利用率。当发动机工作效率低时,此系统可以将发动机停机,车辆依靠电机动力行驶。 3.极大地增加了减速和制动过程中的能量回收,提高能量的利用率。 二、THS-Ⅱ电机及驱动系统基本组成 1.HV蓄电池:由168个单格镍氢电瓶(1.2V×6个电瓶×28个模块)组成,额定电压DC20 1.6V,安装在车辆后备厢内。在车辆起步、加速和上坡时,HV蓄电池将电能提供给驱动电机。 2.混合动力变速驱动桥:混合动力变速驱动桥由发电机MG1、驱动电机MG2和行星齿轮组成(图2)。

3.变频器:由增压转换器、逆变整流器、直流转换器、空调变频器组成。 (1)增压转换器:将HV蓄电池DC201.6V电压增压到DC500V(反之从DC500V降压到DC201.6V)。 (2)逆变整流器:将DC500V转换成AC500V,给电动机MG2供电。反之将AC500V 转换成DC500V,经降压后,给HV蓄电池充电。 (3)直流转换器:将HV蓄电池DC201.6V降为DC12V,为车身电器供电,同时为备用蓄电池充电。 (4)空调变频器:将HV蓄电池DC201.6V转换成AC201.6V交流电为空调系统中电动变频压缩机供电。 4.HV控制ECU采用32位计算机,接收来自传感器和ECU(发动机ECU、HV蓄电池ECU、制动防滑控制ECU、电动转向ECU)信息。根据此信息,计算车辆所需的扭矩和功率,将计算结果发送给发动机ECU,变频器总成,蓄电池ECU和制动防滑控制ECU。 三、THS-Ⅱ系统电机(MG1、MG2)工作原理 交流伺服驱动系统中,应用的交流永磁驱动电机有两大类。一类称为无刷直流同步电动机(BDCM),另一类称为三相永磁同步电动机(PMSM),THS-Ⅱ系统的电机(MG1、MG2)属于BDCM类型的驱动电机。 BDCM用装有永磁体转子代替了有刷直流电动机的定子磁极。有刷直流电动机依靠机械换向器,将直流电流转换成近似梯形波的交流电流。而BDCM是将逆变器产生的方波交流电流直接输入电机定子绕组,省去了机械换向器和电刷。BDCM定子绕组中通

分析电动汽车驱动电机发展现状

摘要:近年来,环境和能源问题正引起人们的高度重视,因此研发节约能源、少污染甚至无 污染的绿色汽车已成为全球的热点。驱动电机作为纯的核心零部件,其性能直接关系到的动 力性和能源转化效率,同时还需要满足汽车结构尺寸的限制及复杂工况下的运行条件。本文 重点对驱动电机进行介绍,并对驱动电机目前的发展现状进行分析。 0引言 纯指仅由电能驱动的,我国2012年发布的《节能与产业发展规划(2012-2020年)》中所 指的纯为符合国家“双80”标准的。纯电动主要包括动力电池及电池管理技术、驱动电机及其 控制技术、整车控制技术等。受限于电池技术的发展,目前面临的最大问题主要为续航里程 及成本问题,在电池能量密度低这一“瓶颈”问题没有取得重大突破之前,提高驱动电机系统 的效率显得尤为重要。 1电动汽车驱动特点分析 驱动电机作为纯的核心零部件,其性能直接关系到的动力性和能源转化效率,同时还需要 满足汽车结构尺寸的限制及复杂工况下的运行条件。因此,除了要求驱动电机效率高、重量轻、尺寸小、功率密度大、扭矩密度大、可靠性高以及成本低以外,还必须能够满足汽车的 频繁启动、停车、爬坡、急加速、急减速和倒车等复杂工况要求。这就要求驱动电机还需要 具备宽广的调速范围和较大的过载能力,以满足低速时高启动扭矩和爬坡能力,高速巡航时 恒功率输出能力。同时为进一步提高的续驶里程,还要求驱动电机具有能量回收功能,即在 车辆减速或者制动时将车辆的部分动能回收,转化为电能存储到动力电池中。 综合上述要求及特点,目前比较常见的可作为驱动的电机主要有四种:直流有刷电机、交 流异步感应电机、开关磁阻电机、永磁同步电机。 1.1直流有刷电机 直流有刷电机因控制简单、生产技术成熟在发展早期得到了广泛的采用。但因其结构上存 在电刷和换向器而限制了电机的转速和过载能力,同时其运转时会产生火花,可靠性较差, 需要经常维护保养,目前在驱动系统中已经被淘汰。 1.2交流异步感应电机 交流异步感应电机与直流电机相比,效率高、功率大、结构简单,无电刷和换向器,可靠 性高、便于维护。但与永磁电机相比,其存在损耗大、功率密度低、发热量大、功率因数低 等缺陷,在中的应用也逐渐被永磁电机所取代。 1.3开关磁阻电机 开关磁阻电机是近年来新研发的一种电机,具有结构简单、运行效率高、易于散热、耐高 温以及维护方便等显著特点,能够较好地满足的需求。但其扭矩脉动严重,电机运行噪声大,与永磁同步电机相比效率和功率密度均偏低,限制了其在中的应用。 1.4永磁同步电机 永磁同步电机采用永磁体直接励磁,具有体积小、无励磁损耗、效率和功率密度高、功率 因数高、转矩脉动小、振动和噪声小、可靠性高以及维护成本低等优点,已经逐渐取代其他 类型的电机作为的首选。但永磁材料在高温、振动以及过流的条件下,会产生不可逆的退磁 现象,这会降低永磁电机的性能。因此还需通过技术、工艺等方面的研究来提升永磁同步电 机的性能水平。

电机驱动控制系统

电机驱动控制系统 摘要 由于单片机具有体积小、集成度高、运算速度快、运行可靠、应用灵活、价格低廉以及面向控制等特点,因此在工业控制、数据采集、智能仪器仪表、智能化设备和各种家用电器等领域得到广泛的应用,而且发展非常迅猛。随着单片机应用技术水平不断提高,目前单片机的应用领域已经遍及几乎所有的领域。 与交流电动机相比,直流电机结构复杂、成本高、运行维护困难,但是直流电机具有良好的调速性能、较大的启动转矩和过载能力强等许多优点,因此在许多行业仍大量应用。近年来,直流电动机的机构和控制方式都发生了很大的变化。随着计算机进入控制领域以及新型的电力电子功率元器件的不断出现,采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制(Pulse Width Modulation,简称PWM)已成为直流电机新的调速方式。这种调速方法具有开关频率高、低速运行稳定、动态性能良好、效率高等优点,更重要的是这种控速方式很容易在单片机控制系统中实现,因此具有很好的发展前景。 本设计为单片机控制直流电机,以AT89C51单片机为核心,采用了PWM技术对电机进行控制,通过对占空比的计算达到精确调速的目的。由键盘控制电动机执行启停、速度和方向等各种功能,用红外对管测量电机的实际转速,并通过1602液晶显示出控制效果。设计上,键盘输入采用阵列式输入,用4*4的矩阵键盘形式,这样可以有效的减少对单片机I/O口的占用。

关键词:AT89C51 PWM 电机测速 一、硬件设计 1、总体设计

20 929303456781011121314151617318RFB 91112 10k 23

1918 2122232425262728 1.2.2 1602液晶显示模块 本模块实现了转速等显示功能。 D :方向;占空比;预设转速;实测速度; 1.2.3键盘模块 根据实验要求,需由按键完成对直流电机的控制功能,并经分 析得出需要16个按键,为节省I/O 口并配合软件设计,此模块使用了4*4的矩阵模式。并通过P1口与主机相连。 1.2.4 PWM 驱动电路模块设计与比较

相关文档
最新文档