混合动力电动汽车是利用电动机驱动作为辅助动力,来降低燃料的消耗和实现低污染,或在纯电动驱动模式时实现零污染。混合动力电动汽车上电动机系统的工作条件及其工作模式与传统电动机相比有很大的区别,这些区别使得工业电动机不适合在汽车上使用。相对于传统工业电动机而言,混合动力电动汽车上所使用的电动机系统一般有以下特点。
1)混合动力电动汽车上所使用的电动机往往要求频繁启停、频繁加减速以及工作模式的频繁切换(作为电动机使用时驱动汽车,作为发电机使用时实现能量回收及发电的功能),这对电动机的响应性能提出了更高的要求。
2)由于汽车内部空间紧张,往往要求电动机系统体积小、质量轻,以及具有较高的功率密度和工作效率。
3)相对于传统电动机而言,混合动力电动汽车上所使用的电动机系统的工作环境更为恶劣,干扰更大,从而要求它具有更高的可靠性、抗震性和抗干扰性。
4)传统电动机一般工作在额定工作点附近,而混合动力电动汽车电动机的工作范围相对较宽,且由于混合动力电动机工作模式的特殊性(电动机的工况经常处于动态变化中),额定功率这个参数没有特别大的意义,所以对其额定功率的要求并不严格。但在高效工作区间,这个参数则更为实际和重要。
5)在供电方式上,传统电动机由常规标准电源供电,而混合动力电动机所使用的电能来源于电池,且由功率转化器直接供给。另外,电动机的使用电压及形式并不确定,从减少功率损耗及降低电动机逆变器成本的角度而言,一般倾向于使用较高的电压。
由此可总结出混合动力电动汽车对它使用的电动机系统的特殊要求为:频繁切换性能好,比功率大,体积较小,抗震性、抗干扰性好,高效工作范围宽,容错能力强,噪声小,对电压波动的适应能力强,成本不高等。
2.混合动力电动汽车对电动机性能的基本要求
混合动力电动汽车的驱动电动机的主要参数为:电动机类型、额定电压、机械特性、效率、尺寸参数、质量参数、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。混合动力电动汽车对电动机性能的基本要求如下。
1)在允许的范围内,尽可能采用高电压,可以减小电动机的尺寸和导线等装备的尺寸,还可以降低逆变器的成本。
2)高转速,电动汽车所采用的感应电动机的转速可以达到8000~12000r/min,高转速电动机的体积较小,质量较轻,有利于降低混合动力电动汽车的质量。(www.xing528.com)
3)电动机采用铝合金外壳,以降低电动机、各种控制装置和冷却系统等的质量。
4)电动机应具有较大的起动转矩和较大范围的调速性能,使混合动力电动汽车有良好性能和加速性能,以获得所需要的起动、加速、行驶、减速、制动等的功率与转矩。电动机应具有自动调速功能,以减轻驾驶员的操纵强度,提高驾驶的舒适性,并且应能够达到与内燃机汽车加速踏板同样的控制响应。
5)混合动力电动汽车应有最优化的能量利用,电动机应高效率、低损耗,并在车辆减速时将制动能量回收,再生制动回收的能量一般应达到总能量的10%~15%,这点在内燃机汽车上是不能实现的。
6)各种动力电池组和电动机的工作电压可以达到300V以上,电气系统安全性和控制系统的安全性,都必须符合国家(或国际)有关车辆电气控制的安全性能的标准和规定,并应装备高压保护设备。
7)要求可靠性好,耐温和耐潮性能强,运行时噪声低,能够在较恶劣的环境下长时间工作,结构简单,适合大批量生产,使用维修方便,价格便宜等。
混合动力电动汽车电动机种类有:直流电动机、交流电动机、永磁电动机、开关磁阻电动机。
3.带转换器的逆变器总成
带转换器的逆变器总成包括增压转换器和DC-DC转换器,其规格如表2-3所示,安装位置如图2-42所示。它负责升高或降低系统电压,并将直流电转化为交流电。驱动桥总成与带转换器的逆变器总成一起使用一套冷却系统,独立于内燃机散热。
图2-42 逆变器安装位置
表2-3 带转换器的逆变器总成规格
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