电动汽车核心技术知识课件.ppt

1、华晨客车核心技术研发项目华晨客车核心技术研发项目简介简介二、二、SRMSRM电机研发项目简介电机研发项目简介三、三、SRMSRM控制系统及电源控制控制系统及电源控制系统简介系统简介二、二、SRMSRM电机研发项目简介电机研发项目简介 目前由于纯电动汽车已作为我国目前由于纯电动汽车已作为我国“十二五十二五”新能源汽车发展战略的重点，国新能源汽车发展战略的重点，国内业界技术发展较快，作为核心技术之一的电机，目前的主流还是使用永磁同步内业界技术发展较快，作为核心技术之一的电机，目前的主流还是使用永磁同步电机和三相异步电机，配以相应的电机控制系统，但是这两种技术都存在难以克电机和三相异步电机，配以相应

2、的电机控制系统，但是这两种技术都存在难以克服的不足，并且结构复杂，成本较高。最近国外先进国家已开始研发新型的服的不足，并且结构复杂，成本较高。最近国外先进国家已开始研发新型的SRMSRM电机技术并开始导入纯电动汽车，据收集到的信息，有西门子、东芝、日本电产、电机技术并开始导入纯电动汽车，据收集到的信息，有西门子、东芝、日本电产、美国的艾玛松公司等技术研发走在前列，并逐步推广到出电动汽车外的机床、纺美国的艾玛松公司等技术研发走在前列，并逐步推广到出电动汽车外的机床、纺织、矿山机械甚至开始用于家电，据分析由于其优越的性能和性价比，在调速电织、矿山机械甚至开始用于家电，据分析由于其优越的性能和性价比

3、，在调速电机领域，将逐渐代替传统的直流电机、永磁同步电机和异步电机。机领域，将逐渐代替传统的直流电机、永磁同步电机和异步电机。开关磁阻电机的英文缩写为开关磁阻电机的英文缩写为-SRM。作为调速驱动应用呈。作为调速驱动应用呈现出许多显著的特点：现出许多显著的特点：A.开关磁阻电机不仅效率高，而且在很宽的功率和转速范围内能保持高效率，这是其他开关磁阻电机不仅效率高，而且在很宽的功率和转速范围内能保持高效率，这是其他类型驱动系统难以达到的。这种特性对电动汽车的运行情况尤为合适，十分有利于提高电类型驱动系统难以达到的。这种特性对电动汽车的运行情况尤为合适，十分有利于提高电动汽车的续航能力。动汽车的续航

4、能力。B.开关磁阻电机很容易通过采用适当的控制策略和系统设计满足电动车四象限运行的要开关磁阻电机很容易通过采用适当的控制策略和系统设计满足电动车四象限运行的要求，并且还能在高速运行区域保持强有力的制动能力。求，并且还能在高速运行区域保持强有力的制动能力。C.开关磁阻电机结构简单，转子仅由矽钢片叠压而成，电机的绝大部分损耗集中在定子开关磁阻电机结构简单，转子仅由矽钢片叠压而成，电机的绝大部分损耗集中在定子上，使得电机易于冷却，有很好的散热特性，因而开关磁阻电机能以小的体积取得较大的上，使得电机易于冷却，有很好的散热特性，因而开关磁阻电机能以小的体积取得较大的输出功率，减小电机体积和重量，适合制作

5、轮毂电机。输出功率，减小电机体积和重量，适合制作轮毂电机。D.通过调整开关角和关断角，开关磁阻电机可以达到他励直流电机驱动系统良好的控制通过调整开关角和关断角，开关磁阻电机可以达到他励直流电机驱动系统良好的控制特性，而且这是一种完全纯逻辑的控制方式，很容易智能化。方便地满足不同运行特性的特性，而且这是一种完全纯逻辑的控制方式，很容易智能化。方便地满足不同运行特性的要求。要求。E.开关磁阻电机的功率变换器与电机的励磁绕组是直接串联，不会出现直通故障，具有开关磁阻电机的功率变换器与电机的励磁绕组是直接串联，不会出现直通故障，具有极高的故障容错能力，无论电机和功率变换器都十分坚固可靠，无需或很少维护

6、，适用于极高的故障容错能力，无论电机和功率变换器都十分坚固可靠，无需或很少维护，适用于各种恶劣，高温环境，有良好的适应性。各种恶劣，高温环境，有良好的适应性。在诸多实践中证明开关磁阻电机驱动系统具有许多直流电机驱动系统和一般交流电机调速驱动系统难以比拟的明显优势，是电动车驱动系统中的强有力竞争者。对比项目SRM电机异步电机永磁同步电机智能模块电机温升性能高速性能环境影响性能体积与重量振动及噪音効率恒转矩输出范围启动转矩转矩密度系统成本EV汽车汽车SRM专用电机的当前已经开发的阶段性结果专用电机的当前已经开发的阶段性结果主要性能数据额定输出功率(kW):19额定电压(V):170给定额定转速(r

7、pm):2000工作温度75定子铁芯数据定子极数12定子外径(mm):175定子内经(mm):120定子极弧系数0.56铁心长度(mm):240定子绕组数据并联路数4每极匝数20并绕根数5线径(mm):1.219转子铁芯数据转子极数8气隙(mm):0.5转子内径(mm):45转子极弧系数0.49满载性能数据输出功率(W):18784.2输入功率(W):21716.9效率(%):86.4958额定转速(rpm):1837.52额定力矩(N.m):97.618719kW SRM轮边电机的初步计算数据 定子转子 EV汽车专用汽车专用SRM电机设计结果电机设计结果目前该项目已利用外部资源完成电磁和结构

8、设计可以进行样机试制，通过验目前该项目已利用外部资源完成电磁和结构设计可以进行样机试制，通过验机测试后的数据再行提升，并可申请专利。机测试后的数据再行提升，并可申请专利。定转子槽形电机外形SRM电机设计性能曲线图电机设计性能曲线图 气隙电感波形图 对应不同转子位置，磁链与电流关系曲线族转速与输出功率的关系曲线转速与输出功率的关系曲线左控制器蓄电池左电动右控制器右电动先进的EV汽车控制方式示意图（前驱）EV汽车轮毂电机设计阶段性结果汽车轮毂电机设计阶段性结果 （适用于（适用于19R轮胎轮胎1.5T-2T汽车）汽车）目前该项目已利用外部资源完成电磁和结构设计可以进目前该项目已利用外部资源完成电磁和

9、结构设计可以进行样机试制，通过验机测试后的数据再行提升，并可申行样机试制，通过验机测试后的数据再行提升，并可申请专利。请专利。24/1624/16极极3 3相相15kw15kw开关磁阻电机设计数据开关磁阻电机设计数据车速km/h6486084120156168主要性能数据额定输出功率(kW):1.118.8911.1115.5615.5615.5615.56额定电压(V):20.4126.6156.9217.6217.6217.6217.6给定额定转速(rpm):50400500700100013001400负载类型恒转矩恒转矩恒转矩恒转矩恒功率恒功率恒功率定子铁芯数据定子极数24242424

10、242424定子外径(mm):400400400400400400400定子内经(mm):280280280280280280280铁心长度(mm):120120120120120120120硅钢片牌号DW315_50DW315_50DW315_50DW315_50DW315_50DW315_50DW315_50定子绕组数据并联路数8888888每极匝数59595959595959并绕根数4444444线径(mm):1.2191.2191.2191.2191.2191.2191.219转子铁芯数据转子极数16161616161616气隙(mm):0.80.80.80.80.80.80.8转子内

11、径(mm):80808080808080满载性能数据输入直流电流(A):108.50479.816779.053478.364577.851277.576677.7144相电流有效值(A):143.904140.37140.345140.391113.25298.829395.364相电流密度(A/mm2):3.853243.758623.757953.759173.032472.64632.55351输出功率(W):1105.998803.781100215396.615485.915464.515494.7输入功率(W):2213.4810104.812403.517052.116940.

12、416880.716910.6效率(%):49.965987.124788.701190.291691.413991.610791.627额定转速(rpm):50.173400.247500.053699.9021001.631298.571403.09额定力矩(N.m):210.5210.045210.101210.068147.639113.721105.456这些曲线是在额定功率15kW 额定转速 700 r/min 状态下计算出的特性曲线。气隙电感波形图额定输出时相电流曲线最大输出时相电流波形图磁链波形图相电压波形曲线对应不同转子位置，磁链与电流关系曲线族转速与输出功率的关系曲线效率与

13、速度关系曲线输出力矩与速度关系曲线转速与电流关系曲线各转速下转矩输出特性曲线轮毂电机定转子槽型图轮毂电机基本结构图轮毂电机基本结构立体展开图轮毂电机安装示意图EV汽车控制系统（汽车控制系统（SRM电机专用）电机专用）电动汽车控制系统框图电动汽车控制系统框图 本电动汽车控制系统是由中央控制器、电子控制模块、传感器、和执行器四部分组成。其中中央控制器作为系统的监控中心；每一个控制系统可以由各自的电子控制模块单独控制，控制模块分析处理各自的传感器采集得到的各种信号，并向受控装置（即执行器）发出控制指令，且将信息综合反馈给中央控制器；传感器是采集各种信息；执行器的功用是根据控制器的指令完成具体操作动作

14、。如图21所示。电池组灯控模块照明灯门锁GPRS定位显示仪表故障检测模块检测端口中控台显示模块GPS辅助驾驶仪行车记录仪车载电脑等电源管理模块中央控制器左轮驱动器右轮驱动器左轮电动机右轮电动机防抱制动模块动力转向模块刹车机构前轮转向机构（电子差速）行车灯防盗模块安全控制模块运行锁安全气囊车辆稳定控制集成座椅车身座椅集成CAN(控制器区域网络)驱动控制单元行车控制单元显示单元外接端口类型类型控制功能控制功能系系 统统 名名 称称控控 制制 项项 目目电动汽车电子控制系统驱动单元电源管理充电控制；送电控制；控制电源；左轮控制器左轮电机；电机输出扭矩、电子控制变速；轮制动力右轮控制器右轮电机；电机输

15、出扭矩、电子控制变速；轮制动力转向控制ECPS控制助力油压、气压或电动机电流；转向差速，运行差速；差速器锁止防抱死制动控制（ABS）车轮制动力、滑移率自诊断测试与失效保护控制故障警告；存储故障代码；部件功能测试；传感器与执行器失效保护行车单元灯光控制模块前照灯：焦距、光线角度；行车灯；车内灯防盗控制模块报警；遥控门锁、行驶自锁；玻璃升降；数字密码运行开关；数字编码门锁；方向盘自锁；GPRS被盗定位安全控制模块（SRS）气囊点火器点火时机；座椅安全带收紧控制，收紧器点火器点火时机；安全驾驶监控：驾驶时间；方向盘状态；驾驶员：脑电图、体温和心率车辆稳定控制悬架控制：车身高度；悬架刚度；悬架阻力；车

16、身姿势（点头、侧倾、俯仰）集成座椅控制电动座椅控制：方向（向前、向后）；高低（向上、向下显示单元中控台显示电池电量；行车速度；行驶里程；巡航状态，运行状态；汽车状态显示巡航控制（CCS）；驻车控制；空调控制故障端口外接故障查询端口外 接 端 口、综合控制行车记录行车黑匣子车载电脑车距；报警；紧急制动音响娱乐；上网；GPS导航；交通信息；车载电话；车内办公；辅助驾驶倒车雷达，自动入库1.电池组管理模块构成1.电池组管理模块构成电池组管理模块构成电池组管理模块构成 纯电动车上电池组是它的主要电源，车辆全靠电池组提供能量。根据电动汽车所采用的电池的类型和电池组的组合方法，电池组管理系统主要包括：充电

17、管理组温度管理组；电池管理组；用电管理组。电池组管理模块要承担电池组的全面管理，保证电池组的正常运作，显示电池组的动态响应，剩余电量指示，电池故障报警等。使驾驶员随时都能掌握电池组的情况。另外还要有各种安全保障，避免因电池引起的各种事故。驱动系统的控制驱动系统的控制驱动系统 由电机控制器、电动机、减速器组成（可视情况化简或取消），目的是按照不同的需求驱动车轮运转，双电机的情况下，可实现电子差速器、ABS、EPS等诸多功能而无需增加其它的部件。开关磁阻电机驱动器磁阻轮毂电机速度位置传感器传感器电池组位置接口速度接口功率输出CAN总线减速器车轮中央控制器L395mmW545mm H100mm iC

18、电源开关组iAiB驱动开关驱动开关电路电路 1.不对称桥式电路（双开关式）不对称桥式电路（双开关式）可适应于任意相数的开关磁阻电机。这种变换器最灵活、应用最广泛、效率很高。而且如果出现两相同时工作的情况，由于是各相独立的结构，因而互不影响。但是所需元件数量多，因此成本较高，主要应用在高电压大功率而且相数较少的场合2.电容转储型电路（电容转储型电路（C-dump converter）这种变换器当主开关打开时，储存在绕组中的能量暂时储存到电容里，然后回馈给直流电源或是在下一相开通时给其供电。这样使得开通和关断时间都缩短，于是降低了开关损耗、提高效率，这尤其是在高速运行的时候表现明显。A电源开关组BC