你的位置:首頁 > 電源管理 > 正文

新能源汽車驅(qū)動電機結構與工作原理

發(fā)布時間:2021-09-07 責任編輯:wenwei

【導讀】驅(qū)動電機是電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的核心部件,是車輛行駛的主要執(zhí)行機構,其特性決定了車輛的主要性能指標,直接影響車輛動力性、經(jīng)濟性和舒適性。它是把電能轉換為機械能的一種設備,它利用勵磁線圈,產(chǎn)生旋轉磁場形成磁電動力旋轉力矩。導線在磁場中受力的作用,使電機輸出轉矩。
 
1 驅(qū)動電機的作用
 
驅(qū)動電機、電控系統(tǒng)、動力電池是電動汽車的核心部分,稱為“三電”。在電動汽車上,驅(qū)動電機替代了傳統(tǒng)汽車上的發(fā)動機和發(fā)電機,傳統(tǒng)汽車通常是把化學能轉換為機械能驅(qū)動車輛行駛,而驅(qū)動電機既可以將電能轉換為機械能驅(qū)動汽車行駛,也可以作為發(fā)電機將機械能轉換為電能,并存儲在動力電池內(nèi)。
 
電機控制器將動力電池的高壓直流電變換為驅(qū)動電機的高壓三相交流電,使驅(qū)動電機產(chǎn)生力矩,并通過傳動裝置將驅(qū)動電機的旋轉運動傳遞給車輪,驅(qū)動汽車行駛。圖1所示為驅(qū)動電機動力傳輸圖。
 
新能源汽車驅(qū)動電機結構與工作原理
圖1  驅(qū)動電機動力傳輸圖
 
驅(qū)動電機不僅可以驅(qū)動車輛行駛,而且可以進行制動能量回收。圖2所示為驅(qū)動電機制動能量回收示意圖。驅(qū)動電機在制動、緩慢減速時,整車控制器發(fā)出相應指令,使驅(qū)動電機轉換為發(fā)電機發(fā)電工況,此時驅(qū)動電機會將車輛動能轉換為電能,通過電機控制器以電能的形式向動力電池充電。
 
新能源汽車驅(qū)動電機結構與工作原理
圖2  驅(qū)動電機能量回收圖
 
2 驅(qū)動電機的特點
 
1、體積小、功率密度大
 
由于新能源汽車的整車空間有限,因此要求驅(qū)動電機的結構緊湊、尺寸小,這就意味著驅(qū)動電機和電機控制器的尺寸將受到很大的限制,必須縮小驅(qū)動電機的體積,提高電機的功率密度和轉矩密度。因此一般選用高功率密度的永磁同步電機作為驅(qū)動電機。
 
2、效率高、高效區(qū)廣、重量輕
 
新能源汽車驅(qū)動電機的第二個特點就是效率要高、高效區(qū)要廣、重量要輕。由于當前充電樁尚未廣泛普及,續(xù)駛里程短一直是新能源汽車的短板,提升續(xù)駛里程的方法有:
 
① 提升驅(qū)動電機的效率。
② 驅(qū)動電機的高效工況區(qū)要足夠廣,保證汽車在大部分工況下都處于高效狀態(tài)。
③ 減輕驅(qū)動電機重量,間接降低整車功耗,提升續(xù)駛里程。
 
3、安全性與舒適性
 
新能源汽車驅(qū)動電機還需關注電機自身的安全性和舒適性。
 
安全性:即電機的可靠性,電機在惡劣環(huán)境下可以正常工作。
舒適性:即電機在運行時不會使駕駛人產(chǎn)生體驗上的不適感,應關注電機運行時的振動和噪聲情況。
 
3 驅(qū)動電機的組成
 
驅(qū)動電機組件主要由永磁同步電機、旋轉變壓器、溫度傳感器、冷卻循環(huán)水道和殼體等組成。驅(qū)動電機是以磁場為媒介進行機械能和電能相互轉換的電磁裝置,是驅(qū)動電動汽車行駛的動力裝置,是動力總成的核心部件,承擔著電能轉化和充電的雙重功能。
 
1、永磁同步電機
 
北汽 EV160 驅(qū)動電機如圖3所示。EV160 選用的是永磁同步電機。該電機具有效率高、體積小、重量輕及可靠性高等優(yōu)點。永磁同步電機是電驅(qū)系統(tǒng)的重要執(zhí)行機構,是電能與機械能轉化的部件,依靠內(nèi)置傳感器來提供電機的工作信息,并將這些信息發(fā)送給電機控制器。
 
新能源汽車驅(qū)動電機結構與工作原理
圖3  北汽 EV160 驅(qū)動電機
 
北汽 EV160 永磁同步電機具有電動機和發(fā)電機的雙重功能。電動機工作原理是電機控制器分別控制 U 相、V 相和 W 相繞組,或者相鄰繞組的通電、斷電,在相應的繞組或相鄰的繞組中產(chǎn)生磁場,永磁轉子在磁場的作用下同步旋轉,如圖4所示。車輛減速時,永磁同步電機起到發(fā)電機的作用。交流發(fā)電機的工作原理是車輛減速時,驅(qū)動輪通過傳動裝置反拖永磁同步電機轉子運轉,旋轉的永久轉子磁場,分別切割 U、V、W 三相定子繞組,產(chǎn)生三相交流電,如圖5所示。
 
新能源汽車驅(qū)動電機結構與工作原理
圖4  永磁同步電機電動機工作原理
 
 
新能源汽車驅(qū)動電機結構與工作原理
圖5  永磁同步電機發(fā)電機工作原理
 
2、旋轉變壓器
 
旋轉變壓器如圖6所示,它是一種能轉動的變壓器,主要由旋轉變壓器轉子與定子組成。這種變壓器的一次、二次繞組分別放置在定、轉子上。一次、二次繞組之間的電磁耦合程度與轉子的轉角有關,因此轉子繞組的輸出電壓與轉子的轉角有關。
 
新能源汽車驅(qū)動電機結構與工作原理
圖6  旋轉變壓器
 
旋轉變壓器可分為正余弦旋轉變壓器、線型旋轉變壓器和比例式旋轉變壓器。北汽EV160 采用的是正余弦旋轉變壓器,主要用以檢測電機轉子位置,并把其檢測結果傳輸給電機控制器,經(jīng)解碼可獲知電機轉速。
 
當旋轉變壓器勵磁繞組以一定的交流電壓勵磁時,輸出繞組的電壓值與轉子轉角成正弦、余弦函數(shù)關系。
 
3、溫度傳感器
 
溫度傳感器用以檢測驅(qū)動電機的溫度,電機控制器用它的信號保護驅(qū)動電機,避免過熱。北汽 EV160 采用的是 PT1000 溫度傳感器——鉑電阻溫度傳感器。金屬鉑(Pt)的電阻會隨著溫度變化而變化,并且具有良好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性,利用鉑的這種物理特性制成的溫度傳感器稱為鉑電阻溫度傳感器。PT1000 表示在 0℃時,其電阻為 1000Ω。
 
4 驅(qū)動電機的工作原理
 
動力電池的直流電經(jīng)過高壓配電箱,通過電機控制器中的 DC/AC 變換器將直流電逆變成交流電,提供給永磁同步電機,進而永磁同步電機驅(qū)動汽車行駛。
 
當車輛滑行或制動時,電機控制器控制驅(qū)動電機使其處于發(fā)電狀態(tài),驅(qū)動電機利用車輛動能發(fā)電,通過電機控制器中的 AC/DC 變換器將三相交流電整流成直流電,回收能量存入動力電池。
 
為避免驅(qū)動電機在工作過程中溫度過高,電機冷卻循環(huán)水管中的冷卻液可將多余的熱量帶走,使其保持在正常的工作溫度范圍內(nèi)。
 
 
免責聲明:本文為轉載文章,轉載此文目的在于傳遞更多信息,版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題,請聯(lián)系小編進行處理。
 
推薦閱讀:
 
【成功案例】如何快速實現(xiàn)“QFN封裝仿真”?
液晶屏ESD防護解決方案 
為什么CAN一致性測試中這幾項如此重要?
拒絕內(nèi)卷,伏達重新定義功率“觸頂”趨勢下的充電半導體技術演進路線圖
【技術大咖測試筆記系列】之三:怎樣選擇合適的臺式電源?
特別推薦
技術文章更多>>
技術白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關閉

?

關閉