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  • 1 # 容濟點火器

    一、電動車的電動機至少要滿足4個條件:

    1、安靜順滑,要做到加了合適的減速器標定後,120km以內的轉速區間噪音足夠低,不然會造成NVH的難控制,當然變頻器的噪音也是很要命的,電動車的主要噪音問題還是變頻器,不信的可以自己去坐下電動公交車,再對比下電動大巴、電動轎車,做好了NVH和沒做好NVH差別巨大;

    2、效率要高,尤其是加了合適的減速器標定後,120km以內的轉速區間需要足夠高的效能,要不只能採用雙電機、多級變速箱之類的方案去補償。

    3、如果電機功率選得過小.就會出現“小馬拉大車”現象,造成電機長期過載.使其絕緣因發熱而損壞.甚至電機被燒燬。

    4、如果電機功率選得過大.就會出現“大馬拉小車”現象.其輸出機械功率不能得到充分利用,功率因數和效率都不高,不但對使用者和電池不利,而且還會造成電能浪費。

    二、電動機型別選擇

    選擇純電動汽車驅動電動機型別的關鍵是電動機的機械特性。三相非同步感應電動機、永磁無刷直流電動機、永磁磁阻電動機和開關磁阻電動機的機械特性都可以用T一九和P一九曲線來表示,並可作為選擇電動機的參考或依據。在設計與選擇電動汽車的驅動電動機時,可以向電動機生產廠家提出所需要的各種性臺邑引數,作為電動機設計的依據。實際上,大多數情況下是電動汽車製造商根據電動機生產廠家提供的技術性能引數選擇現成的電動機。可供電動汽車選用電動機的種類繁多,功率覆蓋面很廣。電動汽車對於驅動電動機的調速範圍、可靠性、能夠在惡劣環境條件下工作的1;能力等方面有比較高的要求。

    目前電動汽車很大一部分是採用感應電動機作為驅動電動機。感應電動機效率高(90%以上),功率較大(接近lkW7kg),功率因數變化大,轉子為鼠籠型結構,適合於高速運轉。另外,感應電動機的可靠性高,便於維修,價格便宜。隨著功率電子器件和功率變換器的快速發展,感應電動機的控制器採用了向量控制方法控制的變頻器或逆變器,使感應電動機具有更好的可控性和寬廣的調速範圍。目前已經能夠在市場買到不同生產廠家生產的不同規格的效率高、技術性能可靠的感虛電動機及變頻器或逆變器,可以直接為電動汽車所採用。新型感應電動機的直接轉矩控制系統,具有控制簡單、動態響應快、調速範圍寬等特點。感應電動機的價格比較便宜,但控制系統很複雜,價格也較高。永磁電動機的應用越來越廣泛。永磁電動機具有效率高(達到9 7%)、質量功率較大(超過lkW/kg)的特點。

    永磁電動機的轉子沒有勵磁繞組,可以高速運轉,可靠性好,體積小、質量輕,便於維修。採用向量控制的變頻調速系統,使永磁電動機具有寬廣的調速範圍。永磁電動機的控制系統要比感應電動機的控制系統簡單和便宜。永磁電動機的永磁材料強度較差,大功率的永磁電動機所需要的永磁材料需要特別加固,因此,永磁電動機的功率一般較小。有些永磁材料在高溫作用下,會發生磁性衰退現象,電動機需要採取水冷卻方式來控制溫度在1 5 0℃以下。目前永磁材料的價格較高,因此永磁電動機及其控制系統的成本較高。

    開關磁阻電動機是一種新型電動機,在電動機的轉子上,沒有滑環、繞組等轉子導體和永久磁鐵等裝置。它的結構比其他任何一種電動機都要簡單,效率可以達到85%~93%,轉速可以達到15000r7mino其轉矩一轉速特性好,在較寬的轉速範圍內,轉矩、速度可靈潘地控制,並有高的啟動轉矩和低的啟動功率的機械特性;轉子上沒有勵磁繞組和永磁體,結構簡單堅固、可靠性好,質量輕,便於維修,成本較低。開關磁阻電動機的控制系統包括微處理器、位置檢測器和電流檢測器等電子器件,控制系統較複雜,調節效能和控制精度要求高。工作時轉矩脈動大,噪聲也較大,體積比同樣功率的感應電動機要大一些。目前,正在開發水冷卻開關磁阻電動機及其控制器和永磁開關磁阻電動機,其效能將進一步提高。隨著現代製造技術、現代電子技術、控制理論、計算機和電子元器件的發展,電動機的控制系統正不斷向自動化、整合化和小型化的方向發展。這將促進各種電動機及其控制系統不斷地改進和完善,為電動汽車驅動系統提供更加寬廣的選擇範圍。

    其他型別的特種電動機也可以作為電動汽車的驅動電動機,包括同步磁阻電動機、永磁階躍電動機、橫向磁通量電動機等特種電動機。但這些特種電動機需要特殊的驅動系統,且難與現有的各種電動機的驅動系統和傳動系統協調工作,其生產技術和製造工藝也較複雜。但隨著技術的進步和發展,電動汽車所需要的效能更好、效率更高、體積更小、質量更輕的新型電動機和驅動系統必然會研製和開發出來。

    儘管電動機的最大轉矩是額定轉矩的幾倍,但在輸出轉矩增加的同時,轉子電流也大大地增加,需要動力電池組在很短時間內大電流地放電。特別是在“堵轉’’啟動時,若時間過長會使電動機燒燬。為了保護電動機和動力電池組,並且符合電動汽車行駛速度和驅動力的要求,在驅動系統中,一般要裝置減速器或變速器。表3-3給出了電動汽車常用驅動電動機的效能比較。

    三、額定電壓選擇

    在相同的輸出功率條件下,動力電池組的電壓高時,電流較低;相反,動力電池組的電壓低時,電流較高。高電壓、小電流系統的導線、接頭、開關等電器元件可以細小一些,連線起來方便,但要求有更安全的防護措施,而且管理系統更復雜。低電壓、大電流系統的導線、接頭、開關等電器元件都比較大,連線要求也高,而且管埋系統相對較簡單。電動機電壓的選擇主要依據車輛總體引數的要求來設計,車輛的自重、電池等相關引數確定後,才能確定電動機的電壓、轉速等引數。即當車輛的自重確定後,電池的個數就確定了,電動機的電壓等級也隨之確定。但總體要求是,儘可能提高電壓等級,這樣就可以使電動機在滿足驅動要求的情況下,使電動機的功率小一點,電動機的電流也小一點,這樣,電池的容量選擇、安裝空間、安裝方式等就比較容易處理。

    四、額定轉速選擇

    根據電動汽車的速度、動力效能的要求,需要選擇不同轉速的驅動電動機。

    1.低速電動機

    低速電動機的轉速為3000~6000r/min,擴大恆功率區的低速電動機額定轉矩高、轉子電流大、電動機的尺寸和重量較大。且相應的轉換器、控制器的尺寸也較大,各種電器內在的損耗較大,但減速器的速比較小。一般低速電動機的轉動慣量大、啟動慢,停止也慢,用於電動汽車不太適宜。

    2.中速電動機

    中速電動機的轉速為6000~lOOOOr7min,它的各種引數介於低速電動機與高速電動機之間。通常電動汽車多采用中速電動機作為驅動電動機。

    3.高速電動機

    高速電動機的轉速為lOOOOr/min,擴大的恆功率區寬,尺寸和質量較小,相應的轉換器、控制器的尺寸也較小,各種電器內在的損耗較小。而其減速器的速比要大大增加,通常需要採用行星齒輪傳動機構。高速電動機的使用,主要受電磁材料的效能、高速軸承的承載能力的限制。一般高速電動機的轉動慣量小,啟動快,停止也快,電動汽車上常採用高速電動機作為驅動電動機。

    五、計算公式

    1、 初定部分引數如下

    2、最高行駛車速的計算

    最高車速的計算式如下:

    式中:

    n—電機轉速(rpm); r—車輪滾動半徑(m);

    gi—變速器速比;取五檔,等於1; 0i—差速器速比。

    所以,能達到的理論最高車速為70km/h。

    3、最大爬坡度的計算

    滿載時,最大爬坡度可由下式計算得到,即

    4、電機功率的選型

    純電動汽車的功率全部由電機來提供,所以電機功率的選擇須滿足汽車的最高車速、最大爬坡度等動力效能的要求。

    (1)、以最高設計車速確定電機額定功率

    當汽車以最高車速Vmax勻速行駛時,電機所需提供的功率(kw)計算式為:

    式中:

    η—整車動力傳動系統效率(包括主減速器和驅動電機及控制器的工作效率),取0.86;

    m—汽車滿載質量,取18000kg; g—重力加速度,取9.8m/s2; f—滾動阻力系數,取0.016;

    dC—空氣阻力系數,取0.6;

    A—電動汽車的迎風面積,取2.550×3.200=8.16m2(原車寬*車身高);

    Vmax—最高車速,取70km/h。

    把以上相應的資料代入式(2-1)後,可求得該車以最高車速行駛時,電機所需提供的功率(kw),即

    (2)、滿足以10km/h的車速駛過14%坡度所需電機的峰值功率

    將14%坡度轉化為角度:

    車輛在14%坡度上以10km/h的車速行駛時所需的電機峰值功率計算式為:

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