新能源汽车电机技术与应用-浅析新能源汽车电机技术的应用

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  1. 新能源汽车核心技术
  2. 新能源汽车对电机的要求有哪些
  3. 新能源汽车三大核心技术?
  4. 新能源汽车驱动电机的基本知识
  5. 新能源汽车驱动电机与工业驱动电机有何不同?
  6. 新能源汽车电机控制器的功能是什么

本人认为新能源汽车有以下核心技术

1.新能源汽车的核心技术主要是电池、电机电控,也就是常说的“三电”系统。电池作为新能源汽车的动力电池,主要影响新能源汽车的续驶里程和充电速度。目前,我国新能源汽车使用的动力电池主要有磷酸铁锂电池和三元锂电池。 不久以前,我国新能源乘用车基本开始用能量密度更高的三元锂电池。电动汽车的连续续驶里程从300公里迈进了现在的500公里时代,很大程度上得益于三元锂电池。

2.中国动力电池技术处于世界领先地位,根据可靠数据,全球前10大动力电池企业中,中国占7家。电机主要影响新能源汽车的速度、加速性能、爬坡性能和负载能力。电机一般可分为永磁同步电机和交流异步电机,我国新能源汽车普遍用效率更高、可靠性更强、体积更小的永磁同步电机。目前,中国有五个电机品牌跻身世界前十。

新能源汽车电机技术与应用-浅析新能源汽车电机技术的应用
(图片来源网络,侵删)

3.电控系统与电机和电池神经中枢相连,主要对整车进行动态监测,及时反馈调整各项技术参数。电控系统主要包括电池管理系统(BMS)和电机管理系统。北京新能源拥有完全自主知识产权的第三代超级EMD3.0电控技术,可检测全部260个部位数据,实时监控电池,安全保护电池充放电过程,充电异常自动预警和低温预热,可实现环境正常开机和35度以下零充电。

4.比亚迪去年分销的IGBT4.0是电机控制系统的核心部件。它是新能源汽车的核心技术,它的好坏直接影响电动汽车动力的释放速度:直接控制直流和交流转换,同时进行交流电机变频控制,决定驱动系统转矩(直接影响汽车加速能力)、最大输出功率(直接影响汽车最高速度)等。比亚迪IGBT被誉为新能源汽车的“中国芯”。其研发的成功打破了欧洲日本在该芯片上的垄断,有效降低了新能源汽车的制造成本和整车能耗。

综上所述,新能源是一种可持续的绿色能源,取之不尽,用之不绝.在主要的新能源中,风能、太阳能取之不尽,但这种能源也受风速不稳定、太阳日照时间长短等因素的困扰,导致电力不稳定.核能是一种很有前途的能源,对于解决我国环境污染问题有着非常重大的作用;

新能源汽车核心技术

新能源汽车技术专业

学什么?

很多人可能都知道新能源汽车技术这个专业,但不知道这个专业具体学的是什么,通过了解,知道了这个专业主要学习新能源汽车概论、新能源汽车电力电子技术、汽车电子控制原理与技术应用、汽车电器与电子系统技术及检修、新能源汽车底盘技术及检修、动力电池及管理系统、驱动电机及控制技术、新能源汽车综合性能检测、新能源汽车综合故障诊断等课程,该专业培养理想信念坚定,德、智、体、美、劳全面发展,具有一定的科学文化水平,良好的人文素养、职业道德和创新意识,精益求精的工匠精神,较强的就业能力和可持续发展的能力;掌握本专业知识和技能,面向新能源汽车整车及关键零部件生产及售后技术服务行业,能够从事新能源汽车整车及关键零部件性能检测、质量检测、技术开发(助理)、技术应用以及售后服务等工作的复合式创新型高素质技术技能人才。

就业前景

当前,我国正在贯彻“节约型,环境友好型”的发展战略国家对新能源汽车实施重点扶持政策。目前国家财政扶持节能减排,促进了新能源产业加速发展,并且已成为新一轮汽度车促销的亮点。随着油价不断攀升,能源与环保问题日益突出,新能源汽车无疑会成为未来汽车的发展方向。因此,新能源汽车技术知专业所培养的人才定然是未来的稀缺人才。

新能源汽车对电机的要求有哪些

新能源汽车核心技术

新能源汽车的核心技术是“三电”系统,包括电池、电机和电控系统。电池、电机、电控技术,电池是新能源汽车的心脏,对续航里程起决定性作用;电机是新能源汽车的肌肉,决定其动力性能和行驶性能;它是电控新能源汽车的大脑,用来控制电池和电机。

新能源汽车是指以非常规车用燃料(或常规车用燃料和新型车载动力装置)为动力源,集成了车辆动力控制和驱动的先进技术,具有先进技术原理、新技术和新结构的汽车。 此外,由于智能网联的快速发展,汽车产生的数据处理、算法等技术形成的软件技术也是新能源汽车的核心技术。

新能源汽车的发展趋势: 竞争主体更加多元化,新能源汽车市场从以自主品牌为绝对主体的竞争格局向多元化竞争格局转变;充电基础设施不断完善,充电结构不断优化,快充数量不断增加,充电功率不断提升,为新能源汽车发展提供了有力保障;产品供给水平继续提高。从技术上看,十三五期间纯电动乘用车平均续驶里程增长近一倍。市场规模大幅扩大,新能源汽车销量不断增加。

新能源汽车三大核心技术?

电动汽车电机的基本要求有以下几点:

(1)电机结构紧凑、尺寸小,封装尺寸有限,必须根据具体产品进行特殊设计。

(2)重量轻,以减轻车辆的整体重量。应尽量用铝合金外壳,同时转速要高,以减轻整车的质量,增加电机与车体的适配性,扩大车体可利用空间,从而提高乘坐的舒适性。

(3)可靠性高、失效模式可控,以保证乘车者的安全。

(4)提供精确的力矩控制,动态性能较好。

(5)效率高,功率密度较高。要保证在较宽的转速和转矩范围内都有很高的效率,以降低功率损耗,提高一次充电的续驶里程。

(6)成本低,以降低车辆生产的整体费用。

(7)调速范围宽。应包括恒转矩区和恒功率区,低速运行输出的恒定转矩大,以满足汽车快速启动、加速、负荷爬坡等要求;高速运行输出恒定功率,有较大的调速范围,以满足平坦的路面超车等高速行驶的要求。

(8)瞬时功率大,过载能力强。要保证汽车具有4~5倍的过载能力,以满足短时内加速行驶与最大爬坡的要求。

(9)环境适应性好。要适应汽车本身行驶的不同区域环境,即使在较恶劣的环境中也能够正常工作,具有良好的耐高温、耐潮湿性能。

(10)制动再生效率高。在汽车减速时,能够实现反馈制动,将能量回收并反馈回电池,使得电动汽车具有最佳能量利用率。

(11)其他。结构简单,价格低廉,适合大批量生产,运行时噪声低,使用维修方便。

(12)与一般工业用电机不同,用于汽车的驱动电机应具有调速范围宽、起动转矩大、后备功率高、效率高的特性,此外,还要求可靠性高、耐高温及耐潮、结构简单、成本低、维护简单、适合大规模生产等。未来我国电动汽车用驱动电机系统将朝着永磁化、数字化和集成化方向发展。

合利士主要从事智能制造装备的研发、生产及销售,为新能源汽车的电驱、电控、电装以及精密电子等行业提供高端装备、智慧化工厂解决方案。

新能源汽车驱动电机的基本知识

新能源汽车三大核心技术

大家都知道传统的燃油车有着三大件,分别是发动机、底盘、变速箱,而市场的“新血液”新能源汽车同样有着三大件。不过与其说它是三大件还不如说是目前新能源的三大核心技术,它和燃油车的三大件不同,分别是:电机、电池、电控系统。

电机

如果有稍微了解新能源汽车的朋友应该对电机是比较熟悉的,其实它可以相当于我们燃油车上的发动机,它是我们汽车前进的动力来源。并且它除了为我们汽车提供前进的动力以外,还可以像发电机一般为我们的汽车将车辆前行的动能转化为电能逆向的储存会电池组中,也就是新能源车最常见的“动能回收”。

电池

电池同样很好理解,其实它的作用就相当于传统燃油车的油箱,同样是为汽车储存能量的装置,但是新能源车的电池组相比传统燃油车的油箱在重量上已经超过许多。并且电池组没有传统油箱那么好“照顾”,新能源汽车的电池组一直都是被人广为诟病的地方,它需要保持有效率的工作同时也需要保证好自身的使用寿命,所以这就要看每家车企对电池组的技术手段了。

电控系统

电控系统有人会将其当做传统燃油车上的ECU,其实这种说法是不完全正确的。在新能源汽车上电控系统起到一个“管家”的作用,它结合了传统燃油车ECU上绝大部分的功能。几乎整个车辆的电子控制系统都是由电控系统来管理,所以在新能源汽车上电控系统起着一个十分重要的作用。

目前国内新能源汽车的势头可谓是相当的猛,同时国内的消费者也开始慢慢的接受新能源汽车的出现。但是抛开新能源车的优点不说,像电机、电池、电控系统的三大技术才应该是各家车企应该时刻思考的问题。只要保证了这三大技术的稳定可靠,那新能源汽车其实超越传统燃油车的时间将会越来越短。

新能源汽车驱动电机与工业驱动电机有何不同?

1.驱动电机系统?

通过有效的控制策略将动力蓄电池提供的直流电转化为交流实现电机的正转以及反转控制。在减速/制动时将电机发出的交流电转化为直流电,将能回收给动力蓄电池或者提供给超级电容等储能设备供给二次制动使用。

2.驱动电机?

将电能转换成机械能为车辆行驶提供驱动力的电气装置,该装置也具备机械能转化成电能的功能。

3.驱动电机控制器

控制动力电源与驱动电机之间能量传输的装置,由控制信号口电路、驱动电机控制电路和驱动电路组成

4.直流母线?

电压驱动电机系统的直流输入装置。

5.额定电压?

直流母线的标称电压。

6. 最高工作电压?

直流母线电压的最高值。

7.输入输出特性

表示驱动电机、驱动电机控制器或驱动电机系统的转速、转矩,电流等参数间的关系。功率、效率、电压、降价能艳一 障电机。

8.持续转矩?

规定的最大、长期工作的转矩。

9.持续功率

规定的最大、长期工作的功率。

10. 工作电压范围?

能够正常工作电压范围。

11.转矩-转速特性?

转速特性一般是形容频率的曲线,转矩特性是确定电压上升的该驱动电机可以达到的并可以短时工作而不出现故障的最大转矩值曲线。

12.峰值转矩电机

伴积认当机械设备转速为零(堵转) 时的转矩。

13. 堵转转矩

功率大 效亮高。

14.最高工作转速?

达到最高功率而呈现出来的最高速度。

电动汽车对驱动电机的特性要求有哪些?与传统工业驱动电机不同,电动汽车的驱动电机通常要求能够频繁的起动/停车、加速减速,低速/爬坡时要求高转矩、高速行驶时要求低转矩并要求变速范围大。

电动汽车对驱安知动运转名定二年量功率察度二座童动电机的要求可归纳如下:为了充分利用有限的车载空间,减小车辆质量,降低运行中的能量消耗,应尽量减小驱动电机的体积和质量。驱动电机可以用铝合金外壳,各种控制装置和冷却系统等也要求尽可能轻量化和小型化。

1.高功率密度、轻量化在允许的范围内尽可能用高电压,可以减小驱动电机的尺寸和控制器、导线等设备的尺寸,特别是可以降低逆变器的成本。

2.全速段高效运行-次充电续航里程长,特别是在车辆频繁起停或变速运行的情况下,驱动电机应具有较高的效率。

3.低速大转矩及高速宽调速即使没有变速器,驱动电机本身应能满足所需的转矩特性,以获得在起动、加速、行驶、减速、制动等各种运行工况下的功率和转矩要求。

驱动电机应具有自动调速功能,可以减轻驾驶人的操作强度,提高驾驶的舒适度,并且能够达到与传统内燃机汽车同样的控制响应。与低速电动机相比,高转速驱动电机的体积和质量较小,有利于降低整车装备的质量舒适度高

4。高可靠性,在任何运行工况下驱动电机都应具有高可靠性,以确保车辆的行驶安全。

5.安全性能,动力蓄电池组、驱动电机等强电部件的工作电压能达到 300V 以上,对电气系统的安全性和控制系统的安全性提出了更高的要求,新能源汽车驱动电机必须符合相关车辆电气控制的安全性能标准和规定。

6.低成本、低噪声为降低新能源汽车的使用成本,驱动电机的使用寿命应和车辆保持一致,真正实现节能环保的目标。同时驱动电机还要求具有耐温和耐潮性能好、运行噪声低、结构简单、成本低、适合批量生产,使用维护方便等特点。

7.能量回收。能量回收系统对于提高电动汽车的能量利用率具有重要意义。对驱动电机及电机控制器要求较高。

问题引导2:

驱动电机主要分为哪几类?

驱动电机可分为两大类,即有刷电动机和无刷电动机。习惯上将有换向器的直流动机简称为直流电动机。

由于技术成熟、控制简单,直流电动机曾在电力驱动领域有着突出的地位。实际上各类直流电动机包括 (串励、并励、他励) 和永磁直流电动机都曾在电动汽车上得到应用,但其电刷和换向器需要经常维护、可靠性低,正在被交流无刷电动机取代。

无换向器电动机包括异步电动机、永磁同步电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机等。

无换向器电动机在效率、功率密度、运行成本、可靠性等方面明显优于传统的直流电动机,因此在现代电动汽车中获得广泛应用。驱动电机分类如下:

永磁直流电动机有刷电动机串励直流电动机直流电动机、并励直流电动机他励直流电动机笼型异步电动机绕线转子电励磁式无刷电动机、同步电动机、永磁同步磁阻式永磁无刷电动机开关磁阻电动机。

问题引导 3:

新能源汽车驱动电机如何选择?

选择新能源汽车驱动电机的关键是电动机的机械特性。

至今为止电动汽车用的驱动电机主要包括:直流电动机、交流异步电动机、永磁同步电动机、直流无刷电动机和开关磁阳电动机。关于机械特性可以用转矩-转速特性和功率-转速特性曲线来表示,并可作为选择电动机的参考依据。

在选择新能源汽车的驱动电机时可以向电动机生产厂家提出所需要的各种性能参数,以作为电动机设计的依据。实际上大多数情况下是新能源汽车制造商根据电动机生产厂家提供的技术性能参数选择现成的电动机。

可供电动汽车选用的电动机种类繁多,功率范围很厂新能源汽车对于驱动电机的调速范围、可靠性、在恶劣环境下的工作能力等方面有比较高的要求。

1.额定电压的选择电动机电压的选择主要依据车辆总体参数的要求来设计,车辆的自重、蓄电池等相关数确定后,才能确定电动机的由压,转速等参救,即当车辆自重确定后,蓄电池的个数就确定了,电动机的电压等级也随之确定。

但总体要求是:尽可能提高电压等级,这样就可以使电动机在满足驱动要求的情况下,使电动机的功率小一些,电动机的电流也小一些,这样蓄电池的容量选择、安装空间、安装方式等就更容易处理。

2.额定转速的选择根据电动汽车的速度、动力性能的要求,需要选择不同转速的驱动电机。

(1)低速电动机?

低速电动机的转速为 3000 ~6000r/min,扩大的恒功率区的低速电动机额定转矩高、转子电流大、电动机的尺寸和质量较大,且相应的转换器、控制器的尺寸也较大,各种电器的损耗较大,但减速器的速比较小。

一般低速电动机的转动惯量大、反应慢,不太适用于电动汽车。

(2)中速电动机

中速电动机的转速为 6000 ~10000r/min,它的各种参数介于低速电动机和高速电动机之间。

(3)高速电动机?

高速电动机的转速为 10000~15000r/min,扩大的恒功率区宽,尺寸和质量较小,相应的转换器和控制器的尺寸也较小,各种电器内在的损耗较小。但其减速器的速比要大大增加,通常需要用行星齿轮传动机构。

高速电动机的使用主要受电磁材料的性能、高速轴承的承载能力的限制。一般高速电动机的转动惯性小、起动快、停止也快,电动汽车常用高速电动机作为驱动电机。

新能源汽车电机控制器的功能是什么

相似之处:

1.它们都是马达

看似废话,我想说的是,电动车的电机只是一种电机,没什么特别的。分析方法逃不过常见的电磁分析方法,计算工具都是有限元软件,仿真求解器都是基于瞬态求解器,电磁方程逃不过麦克斯韦方程。没什么大不了的,是有特殊负载要求的电机。

2.分类和控制是一样的

电动汽车也分为感应电机和永磁电机,控制理论和方法与工业电机没有区别。

差异:

1.严格的体积和重量要求

因为是车载,所以这个要求比较突出。普通工业电机对尺寸和重量没有这么严格的要求,因为工业场地巨大,一般都是先达到工业目标。不同的电动汽车,其尺寸和重量决定了其动力性能和驾驶体验,直接影响产品质量。所以电动车电机的难点在于提高功率重量密度和功率体积密度。电机越小越轻越厉害越好。

2.独特的扭矩特性

启动或低速时需要超高扭矩,这样汽车的速度才能以最快的方式提高到所需的速度。通用工业电机没有这么高的启动速度要求。同时,需要在高速时提供足够的动力,使汽车能够高速巡航。

3.调速范围宽

最大速度可能是电机基本速度的四倍甚至更高。目前电动车的最佳解决方案是省去多速变速箱,只使用固定齿轮组。这样电机的转速范围越宽越好。以特斯拉的S型为例,电机最高转速可以达到18000转/分,相当可怕。这是对电力电子调速器的一个巨大考验。

4.全面的效率要求

与电力机车不同,电力机车由受电弓供电,电动汽车由电池供电,续航里程完全取决于电机效率。电机效率每增加1%,续航里程可增加1%。因此,电机的效率非常高。再高一点就是胜利,每一点能量都要优化。

5.其他人

至于低噪音、高稳定性、合理散热、性价比等等,我就不提了。这些是基本要求。

技术细节:

1.扭矩-速度效率分布图:

电动汽车电机的效率分布图应如下:

电动车电机和工业电机有什么异同?

电动车主要在黄区行驶,不会频繁起步,也不会超高速连续行驶,中间会加速减速。所以对于效率范围来说,**区域最好有更高的效率。因此,我们希望**区域可以在三个方向上延伸,以满足最大的能量利用率。

2.调速曲线:

和普通电机基本类似,区别是恒功率区更宽;最高速度可以达到基本速度的4倍。

3.电机漏磁越小越好!

这与工业电机有很大不同。这主要是感应电机。以直接接入电网的一般工业感应电机为例,转子侧的开槽可以简称为“花式开槽”。有深槽,双槽,斜槽。其中一些设计旨在改善气动特性,一些设计旨在折中低速和高速性能,一些设计旨在减少扭矩波动。但是,这些花式槽都增加了漏磁。电动汽车的电机由逆变器精确控制,因此所有的起动特性都不同于传统电机。因为控制器可以控制启动时的频率和幅度,所以不会有直接接并网电机的缺点。这时候就要求漏磁通量越少越好,槽越浅越宽越好!同时,适当增加气隙宽度,以降低高频谐波分量的阻抗。如果条件允许,尽量用铜鼠笼代替铝鼠笼(高阻)。特斯拉汽车公司的感应电机生动地展示了这些特点:

4.永磁电机

永磁电机主要用于混合动力汽车。混合动力汽车中的电机100%是永磁电机。完美的市场份额。为什么?因为它体积小,重量轻,功率密度高。永磁体分为BLAC(无刷交流)和BLDC(无刷DC)。两个电机结构基本相同,唯一的区别在于控制的电流波形。BLAC是正弦波,BLDC是矩形波。相对来说,BLAC的表现略好于BLDC,但优势不明显。最著名的永磁电机是丰田普锐斯电机:

整机的设计目前已经基本达到了电机设计的极限,可以称之为手工艺。

太平洋汽车网电机控制器是连接电机与电池的神经中枢,用来调校整车各项性能,足够智能的电控不仅能保障车辆的基本安全及精准操控,还能让电池和电机发挥出充足的实力。

一、技术电池技术、电机驱动及其控制技术、能量管理技术以及电动汽车整车技术为电动汽车四大关键技术。电控系统用于控制电池、电机等组件,其功能包括:电池管理,发动机、电动机能量管理等。电控系统由ECU等控制系统、传感器等感应系统、驾驶员意图识别等子系统组成。电控系统的材料成本占比不高,但需要经过多次试验才能掌握关键算法,尤其是混合动力汽车涉及油、电混合的控制策略,技术壁垒较高。

电机控制器作为新能源汽车中连接电池与电机的电能转换单元,是电机驱动及控制系统的核心,主要包含IGBT功率半导体模块及其关联电路等硬件部分以及电机控制算法及逻辑保护等软件部分。

电机驱动控制系统(包括驱动电机和电机控制器)是新能源汽车车辆行使中的主要执行结构,控制和驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标。

一般来讲,电机控制器的主要由如下几部分组成:

1、电子控制模块()包括硬件电路和相应的控制软件。硬件电路主要包括微处理器及其最小系统、对电机电流,电压,转速,温度等状态的监测电路、各种硬件保护电路,以及与整车控制器、电池管理系统等外部控制单元数据交互的通信电路。控制软件根据不同类型电机的特点实现相应的控制算法。

2、驱动器(Driver)将微控制器对电机的控制信号转换为驱动功率变换器的驱动信号,并实现功率信号和控制信号的隔离。

3、功率变换模块(PowerConverter)对电机电流进行控制。电动汽车经常使用的功率器件有大功率晶体管、门极可关断晶闸管、功率场效应管、绝缘栅双极晶体管以及智能功率模块等。

目前,电动汽车电机控制器多用三相全桥电压型逆变电路拓扑,部分产品前置双向DC/DC变换器,以增大电机端输入交流电压,提升高转速下的输出功率,降低电机设计与生产成本。传统控制器中直流支撑电容器体积庞大、耐高温性能较差。为减小直流支撑电容器体积甚至取消直流支撑电容器,新型变换器电路拓扑和控制方法成为电动汽车应用研究的新热点,但尚处于实践探索阶段。目前电动汽车用变流器的研发重点仍然多集中在电力电子集成方面。

(图/文/摄:太平洋汽车网问答叫兽)

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