新能源汽车电机驱动系统关键技术展望[J]. 科学导报·学术, 2019年第32期
新能源汽车电机驱动系统的效率提升技术
新能源汽车电机驱动系统的效率提升技术随着全球对环境问题的日益关注和汽车工业的快速发展,新能源汽车逐渐成为人们的选择。而在新能源汽车中,电机驱动系统的效率提升成为一个重要的研究方向。本文将讨论几种可以提高新能源汽车电机驱动系统效率的技术。
一、高效能电机设计
电机是新能源汽车驱动系统的核心部件,其设计和制造对于系统的效率至关重要。高效能电机能够减少能量损耗和热量排放,提高系统的整体效率。因此,新能源汽车的电机设计需要注重以下几个方面:
1. 电机材料:采用高性能材料可以提高电机的效率。例如,使用高导热性能的材料可以减少电机的热量损失。
2. 磁铁技术:磁铁是电机驱动系统中的重要组成部分。优化磁铁的设计和材料可以提高电机的功率密度和效率。
3. 绕组设计:合理的绕组设计可以减少电机的电阻损耗和铜损耗,提高电机的效率。
二、智能控制系统
新能源汽车的电机驱动系统还需要智能控制系统来提高效率。智能控制系统可以通过实时监测和分析电机的工作状态,调整电机的工作参数,以达到最佳效率。以下是几种常见的智能控制技术:
1. 转矩控制:通过控制电机的转矩输出,可以实现电机在不同负载下的最佳效率工作。例如,根据车辆的行驶速度和道路坡度,控制电机输出合适的转矩,以提高整个系统的效率。
2. 能量回收:新能源汽车的电机驱动系统可以通过能量回收技术将制动过程中产生的能量转化为电能储存起来,以供后续使用。这不仅可以提高系统的能量利用率,还可以减少对传统能源的消耗。
三、高效能电池系统
除了电机驱动系统,新能源汽车还需要高效能的电池系统来储存和释放电能。电池系统的效率对整个汽车的续航里程和动力输出有着重要影响。以下是几种提高电池系统效率的技术:
新能源汽车电机驱动系统关键技术展望
新能源汽车电机驱动系统关键技术展望
作者:赵夕东
来源:《科学导报·学术》2019年第32期
摘要:本文探讨了新能源汽车电机驱动系统的关键技术及发展趋势,包括驱动控制器中的功率半导体器件及封装、智能门极驱动、基于器件的系统集成设计,以及驱动电机中的扁铜线、多相永磁电机、永磁同步磁阻电机等关键技术。其中,着重介绍了当前车用电机驱动技术的发展趋势,并指出永磁同步电机在未来10年内将依然是新能源汽车市场的主流驱动电机。同时,通过横向比较指出当前我国在驱动电机发展道路上所面临的关键问题,可以为我国未来新能源汽车技术发展提供一定参考。
关键词:新能源汽车;电机驱动系统;永磁同步电机
1、前言
随着人们生活水平的提高,汽车逐渐走进千家万户,但是环境污染问题也随之加重。发展的问题只能靠发展来解决。汽车尾气是影响空气质量的重要因素,为了缓解能源紧缺,减少环境污染,新能源汽车應运而生。但是新能源汽车发展受到技术的掣肘,新能源汽车电机驱动系统控制技术作为新能源机车发展的关键技术,尚未成熟,仍需继续探索和优化。
2、新能源汽车技术的发展前景
2.1新能源汽车质量发展
未来,新能源汽车技术必然会向环保方向逐渐演变和深化,于是减少能耗就要求减少小汽车本身的质量。有研究数据显示,内燃机汽车减少10%的汽车质量就能减少燃油消耗量的7%,这也决定了新能源汽车将向轻量化发展,以提高新能源汽车续航能力与动力性。新能源汽车轻量化发展指的是汽车的车身设计,此外还有电池、传动设备等,今后的汽车制造还需使用更多新型的轻质材料,如铝合金、高性能钢、其他复合材料,而相关企业也要从新能源汽车结构上进行改进,确保轻量化的基础上保障汽车结构的完整和性能强度提升,进而提高新能源汽车生产率,使其受到更多消费者的青睐。
新能源汽车电驱动系统关键技术及其发展趋势
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AUTO TIME
NEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车
新能源汽车电驱动系统关键技术及其发展趋势
1 引言
随着经济与科技的发展,我国汽车销量连年攀升。燃油汽车的增多加重了环境污染和能源消耗问题。为解决尾气排放和石油资源依赖等问题,国家大力发展新能源汽车。新能源汽车企业发展迅速,逐渐形成了比亚迪、蔚来、小鹏汽车、理想汽车等品牌。随着越来越多的企业进入,市场竞争日益激烈,相关企业只有降低生产成本,提高整车性能才能在大环境中获得一席之地。作为制约新能源汽车发展的关键部件之一的电驱动系统,因其生产成本占整车生产成本的比例高,且直接影响整车性能,成为业内研究的重点。
本文对新能源汽车电驱动系统关键技术及发展趋势作了分析,有利于个人和相关企业更好地了解电驱动系统。
2 新能源汽车电驱动系统现状
2.1 电驱动系统的组成、作用及工作原理
新能源汽车电驱动系统是新能源汽车的关键部件[1],包括:驱动电机、驱动电机控制器、变速器;能够适应高温、高湿、振动的复杂工作环境,提供电力转换的同时实现对驱动电机的控制,最终通过精密机械零部件对外传输动力。对新能源汽车整车使用性能的动
力性、操纵稳定性、舒适性、经济性及安全性等性能指标有较大影响。新能源汽车电驱动系统的工作原理是把动力电池的电能转变为驱动车轮的机械能。具体是电机控制器通
过半导体功率器件的逆变作用把动力电池的直流电转化为交流电,输入到电机三相输入端,控制电机工作状态,使其按需求的方向、转速、转矩工作。电机转动带动减速器减速、增加输出转矩,从而驱动车轮转动,实现了从电能到机械能的转变。
新能源汽车电机驱动系统关键技术展望研究
新能源汽车电机驱动系统关键技术展望研究作者:翟羽
来源:《时代汽车》2019年第21期
摘要:现阶段,新能源汽车的研制和推广都符合时代发展趋势,因为这项技术本身的特质就与环保的理念互相呼应。新能源汽车具有零污染和零排放的概念规划设计,不但能够满足人们的出行需要,同时还实现了可持续发展的环保理念。所以新能源汽车的关键技术研究至关重要。文章论述了新能源汽车的基本概念,并总结了其自身存在的优势,最后针对新能源汽车电机驱动系统的关键技术进行了深入分析,希望能对新能源汽车相关技术进步的有些促进。
关键词:汽车;新能源;电机驱动系统;关键技术
人们生活水平随着社会的发展已经有了长足的进步,汽车也在这个过程中走进了千家万户。现今社会,无论生活还是工作都难以离开汽车带给我们的便捷,但是却也因为汽车的大范围使用而出现了关于排放污染能源消耗的环境问题。所以,新能源概念的提出,为节能减排提出了一种新的可能,就是利用技术的革新与升级来改变汽车内部的驱动原理,进而在便捷交通的同时降低能源消耗,以达成人们对环保理念的最终目标。
1 新能源汽车的基本概念
新能源汽车的本质就是使用非常规的车用燃料作为动力来源的新结构汽车。这种汽车的燃料可能是除开石油资源之外的任何可再生新式能源,包括纯电动力汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车和氢发动机汽车等多种分类。这种新型汽车的优点相较于汽油而言有绿色、环保的低污染特质,还能在一定程度上解决石油资源短缺的问题。
2 新能源汽车的优势
新能源汽车与传统的汽车相比,一方面不但能够降低行驶过程中的噪音,还具有更好的安全性能。另一方面这种新型汽车的使用时间更加长久,并且具有最低的污染覆盖率,相对来说比较环保和节能。现今世界,人们皆困扰于石油资源的缺乏和不可再生性,所以已经在很早之前就开始寻求替代性的能源开发。因此,我国虽然提出“节能减排”的概念以应对石油资源日益减少的窘境,但是这却并不能从根本上解决问题。所以国家在新能源汽车发展的过程中给予大力支持,就是希望能在资源开发方面取得突破性的进展。
新能源汽车电机驱动系统控制技术分析
新能源汽车电机驱动系统控制技术分析
摘要:随着社会的发展,汽车已经成为了人们最主要的交通方式,随着科学技术的发展,新的能源汽车应运而生,它抛弃了传统的燃料和燃料,让汽车可以帮助人们更好的生活,也可以减少对环境的污染。电机传动是新能源汽车的关键部件,对其进行优化和改进,可以有效地提升新能源汽车的质量,同时也可以通过优秀的电动机传动系统来提升企业在激烈的市场竞争中的核心竞争力。
关键词:新能源汽车;电机驱动系统;控制技术
1.新能源汽车电机驱动系统控制技术概述
新能源汽车的电机驱动系统中,电磁驱动器是实现电机驱动的关键部件,利用电机的转速来调整电机的转速,可以实现电机的驱动。在永磁同步电动机中,三相的定子在一百二十度的角度上产生的磁场会在空气间隙内不停地转动,而由稀土永磁铁组成的正弦磁场可以维持转子的位置,当转子转动轴系与转动轴线系统重合时,定子磁场可以带动转子磁场转动,从而实现新型汽车电机的驱动控制器的解耦控制。电动机的调速范围必须扩大,无论是恒功率区还是恒转距区都是一样,低速运行的横转距区可以在爬坡的时候有很大的转距来启动,而在高速度下的恒功率区低转距可以让新能源汽车在平台上快速地运行。同时,新能源汽车还必须要有再生刹车的功能,这样才能让电池得到更多的电能,才能将新能源汽车的能量发挥到极致。电机必须要能适应恶劣的环境,适合大规模的工厂制造,而且对电机的维护也很容易,而且价格也很便宜。因此,用户在选购新能源汽车的电动机时,要考虑到电动机能否实现双向控制、电动机能否回收电能、刹车和再生能源。
2.新能源汽车电机驱动控制技术分类
新能源汽车电机控制的关键技术研究
新能源汽车电机控制的关键技术
研究
新能源汽车电机控制的关键技术研究
新能源汽车电机控制是新能源汽车技术中的重要组成部分,其关键技术的研究对于提高电动汽车性能、延长电池寿命、提高能源利用效率具有重要意义。下面将从步骤思考的角度,探讨新能源汽车电机控制的关键技术研究。
第一步:电机控制系统设计
新能源汽车电机控制的关键是设计一个高效、精确的控制系统。首先,需要对电机进行建模,分析其特性以及控制要求。然后,设计一个适合的控制算法,根据电机的特性和工况要求,选择合适的控制器和传感器。最后,将控制系统与整个车辆系统进行集成,确保电机能够与其他系统协同工作。
第二步:电机驱动技术研究
电机驱动技术是实现电机控制的关键,其目标是提高电机的效率和动态响应能力。在这一步骤中,需要研究电机的控制策略,包括电流控制、速度控制和位置控制等。同时,还需要研究电机的功率电子器件,如逆变器和驱动器,以确保电机能够高效、稳定地工作。
第三步:电机传感器技术研究
电机控制需要准确的反馈信息,以便实时调整控制参数。因此,研究电机传感器技术是非常重要的。传统的电机传感器包括位置传感器、速度传感器和电流传感器等。然而,这些传感器不仅增加了系统的复杂性,还增加了成本。因此,研究非接触式传感器技术,如磁编码器和无刷电机闭环控制技术,是一个重要的方向。
第四步:电池管理系统研究
电池是新能源汽车的核心部件,其性能直接影响了整个车辆的续航里程和动力性能。电池管理系统(BMS)是电池的关键控制模块,其任务是监测电池的状态、均衡电池的电荷和放电,并保护电池免受过充和过放等不利因素的影响。因此,研究高精度的电池状态估计算法和电池均衡技术,以及可靠的电池保护策略,是电机控制的重要内容。
新能源汽车的电机驱动技术研究
新能源汽车的电机驱动技术研究
随着环境保护和能源问题日益严重,新能源汽车作为未来汽车发展的重要方向,其电机驱动技术的研究也变得非常重要。本文将探讨新能源汽车电机驱动技术的现状、存在的问题以及未来的发展趋势。
一、电机类型
目前新能源汽车中主要采用的电机类型有:直流无刷电机(BLDC)、交流感应电机(ACIM)、永磁同步电机(PMSM)等。这些电机类型各有特点,适用于不同的应用场景。
BLDC电机由于其结构简单、可靠性高、效率高等优势,在新能源汽车中得到了广泛应用。ACIM电机具有节能环保、成本低等优势,适用于较大功率、中、低速场合。PMSM电机具有高效能、高功率密度等特点,但其驱动控制更为复杂,成本较高。
二、电机控制
电机控制是新能源汽车电机驱动技术中的关键问题。电机控制主要包括电机控制器设计、控制策略等方面。
电机控制器设计是电机控制的核心之一,要实现对电机的精确控制和高效能输出。目前商用的电机控制器多采用三相全桥等电流型控制方式,通过PWM技术来调节电机相电流和电机转速。此外,还有一些高级电机控制器采用矢量控制策略,可以实现更高的精确度和响应性能。
电机控制策略则是决定电机性能和效能的关键因素。常用的控制策略有:DTC控制、FOC控制等。DTC控制是一种直接转矩控制策略,可以实现对电机转矩和转速的直接控制,具有响应快、精确度高等优点。FOC控
制是一种矢量控制策略,可以实现无速度传感器的闭环控制,适用于高性能要求的应用场景。
三、电机功率输出
目前,提高电机功率输出的主要手段有:提高电机效率、提升电机的功率密度等。提高电机效率可以通过减小电机的铜损、磁损、机械损等途径来实现。提升电机的功率密度可以通过优化电机的结构设计、采用高性能材料等方式来实现。
新能源汽车电机驱动系统关键技术展望研究王现立
新能源汽车电机驱动系统关键技术展望研究王现立
发布时间:2021-12-25T04:37:30.359Z 来源:基层建设2021年第25期作者:王现立
[导读] 新能源汽车电机驱动技术对新能源汽车的正常运行具有较大的影响,新能源汽车研发人员应该不断开发更为先进的驱动技术,为新能源汽车行业的发展奠基良好的基础。作为世界上最大的汽车市场
佛山登奇机电技术有限公司广东省佛山市 528234
摘要:新能源汽车电机驱动技术对新能源汽车的正常运行具有较大的影响,新能源汽车研发人员应该不断开发更为先进的驱动技术,为新能源汽车行业的发展奠基良好的基础。作为世界上最大的汽车市场,我国将面临新的产业转型。传统的基于硅的基于IGBT的电机控制器将在未来很多年继续成为主要的市场力量。乘用车驱动控制装置将成为未来的发展方向。我国需要意识到其对“稀土永磁体”的依赖,并提前引进尖端的电动机设计技术、材料技术和先进制造技术。
关键词:电机驱动系统;驱动电机关键技术;新能源汽车;
引言
新能源汽车的出现符合时代发展的要求,符合新时代节能减排的基本理念。电机驱动控制技术是新能源汽车的核心驱动方式。因此,有必要进一步加强对电机驱动技术的研究,只有掌握了这项技术,才能进一步扩大市场份额。
1新能源汽车发展的现状
1.1中国汽车工业
中国的汽车工业在新能源汽车方面区得了重大进展,尤其在纯电动汽车领域。但是中国新能源汽车产业由于政府配套政策系列,除了纯电动汽车其他新能源汽车项目目前仍停留在样品和展示阶段,市场推广和商业化方面远远落后操作化。
1.2核心技术缺乏竞争力
新能源汽车电机驱动关键技术及发展趋势
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新能源车辆驱动电机技术研究
新能源车辆驱动电机技术研究
随着环境污染和能源紧张问题的日益突出,新能源车辆作为一种可替
代传统燃油车辆的环保交通工具,受到了越来越多的关注。而驱动电机作
为新能源车辆的核心技术之一,对于新能源车辆的性能和经济性起着至关
重要的作用。因此,对于新能源车辆驱动电机技术的研究具有重要的意义。本文将对新能源车辆驱动电机技术进行研究,并分析其发展趋势和应用前景。
首先,新能源车辆驱动电机技术包括电机的设计、控制、电池系统与
电机系统的协同等多个方面。其中,电机的设计是关键环节,它决定了电
机的转矩和功率输出能力。目前,新能源车辆采用的主要电机类型包括永
磁同步电机 (Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)、交流异步
电机(Asynchronous Motor, ASM)和直流无刷电机 (Brushless DC motor, BLDC)。这些电机具有体积小、重量轻、效率高的特点,能够提供高转矩
和高功率密度的输出。
其次,新能源车辆驱动电机的控制技术也是研究的热点之一、控制技
术主要包括电机转矩控制、速度控制和位置控制等方面。电机转矩控制是
实现电机输出转矩的主要手段,可以通过改变电机的电流、电压和频率等
参数来实现。而速度控制和位置控制则能够实现电机的稳定运行和精确定位。目前,常用的控制算法包括PID控制、矢量控制和直接转矩控制等。
这些控制算法能够根据电机的转速和负载要求进行自适应调节,以保证电
机的工作性能和可靠性。
此外,新能源车辆驱动电机技术还需要与电池系统和电机系统进行协同,共同提高整车的性能和续航里程。电池系统主要包括锂离子电池和超
新能源汽车驱动电机关键技术研究
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1 引言
我国幅员辽阔,但人均资源匮乏,石化能源大量依赖进口,单位GDP能耗较高,发展高效率的电驱动技术的新能源汽车,对于国家能源安全有着重大的战略意义。与此同时,国内汽车内燃机技术与欧美先进水平还有较大差距,今后十年内很难追赶。鉴于目前国内电动汽车技术与西方发达国家的总体水平相差不大,因此,发展电动汽车将成为国内车企追赶西方先进企业、实现弯道超车的一个重要契机。在新能源汽车领域,电池技术、电机控制技术是新能源汽车的核心技术。在目前的电池技术尚未取得突破性进展的情况下,如何改善驱动电机效率、功率密度、安全性、可靠性,已成为驱动电机的重要研究领域,同时也是各国政府及企业制订
政策及发展计划的重要目标。2 新能源汽车概述
2.1 基本概念
新能源汽车的实质是一种新型能源汽车,采用了非常规的车用燃料作为动力。除了石油以外,其他的新型可再生能源,如纯电动力汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车和氢发动机汽车等多种分类。相比于汽油,新能源汽车的优势在于它具有低污染、环保的特点,同时也能缓解石油的紧缺问题。
2.2 新能源汽车优势
与传统的燃油车辆相比,新能源汽车不仅可以减少车辆的噪声,而且在安全性能上也有所提高。另一方面,新能源汽车的寿命更长,污染范围也更小,而且具有环保和节
能特点。当今世界,人们一直在为石油匮乏和不可再生而烦恼,因此很早之前就开始寻
找替代能源。因此,尽管我国提出了“节能减排”的理念,以缓解石油资源不断消耗的困境,但这并不能从根本上解决问题。因此,相关部门对新能源汽车的发展给予了较大支持,就是为了在资源的开发上能够有新的突破。
新能源汽车电机驱动系统关键技术研究
车辆工程技术
2车辆技术
电池技术、电机技术及电机控制器技术是新能源汽车的三大关键技术。目前,由于电池技术方面的研究尚未取得突破,因此如何将电机驱动系统效率、安全性、可靠性、功率密度提高,成为了当下研究新能源汽车电机驱动系统的主要方向,而这也恰好是我国政府及企业在今后发展中的关键性规划内容。
1 新能源汽车电机控制器关键技术
1.1 功率半导体器件技术
电机控制器作为新能源汽车的三大关键技术之一,其升级与变革,是以功率半导体为根据,以传统单面冷却封装、硅基绝缘栅双极型晶体管技术为基础,将宽禁带半导体、双面冷却集成及定制化模块封装等作为新的研究开发方向[1]。然而,硅基绝缘栅双极型晶体管其价格的优势,使得它在今后一段时间内,在电机控制器产品方面仍然是第一选择。就硅基IGBT芯片技术而言,如果参照传统的硅基器件,宽禁带半导体器件或许拥有更高的级别,因此宽禁带半导体器件在实际应用方面具有更优越的功能性。继第一代以硅、锗元素为主的半导体材料和第二代以化合物为主的半导体材料之后诞生的第三代宽禁带半导体材料,其具备相当优异的耐高温能力,且具备较大的热导率、禁带宽度、饱和电子漂移速率耐较高击穿电压等诸多方面的优势。此外宽禁带半导体器件和硅基绝缘栅双极型晶体管导通损耗率、开关损耗率低,能适应高频率开关过程。正是因为以上优点,在与高速电机匹配时面临高频率的开关过程依旧能够承受,故而宽禁带半导体器件最合适高速电机。且新式封装技术,如铜线键合、银烧结、芯片倒装和瞬态液相焊接等,也能使硅基绝缘栅双极型晶体管功率部位使用时限和载流密度得到有效提升。
新能源汽车电机驱动关键技术及发展趋势
新能源汽车电机驱动关键技术及发展趋势新能源汽车电机驱动是电动汽车的核心技术之一,对于电动汽车的性能和续航里程具有重要影响。在新能源汽车电机驱动技术方面,目前主要涉及电机选择、电机控制和电机冷却等方面的关键技术。随着新能源汽车市场的不断发展和技术的进步,新能源汽车电机驱动技术也在不断演进,呈现出几个主要的发展趋势。
首先,电机选择方面,新能源汽车电机驱动技术的关键是选择合适的电机类型。目前,主流的电机类型有永磁同步电机(PMSM)、感应电机(IM)和开关磁阻电机(SRM)等。其中,永磁同步电机具有高效率、高转矩密度和高功率因数等优点,成为了新能源汽车的主要选择。未来,随着永磁材料和电子元器件技术的不断发展,永磁同步电机的性能将进一步提升,同时新型无铁芯永磁同步电机等新型电机也将逐渐应用于新能源汽车中。
其次,电机控制方面,新能源汽车电机驱动技术的关键是电机控制算法和电机控制器的设计。电机的控制算法主要包括速度闭环控制和电流矢量控制等,能够实现对电机速度和转矩的精确控制。电机控制器的设计则需要考虑高效率、高可靠性和高温容忍等特点,同时还需要与整车控制系统进行良好的协同工作。未来,随着数字化、网络化和智能化技术的进一步应用,新能源汽车电机控制技术将更加先进和多样化,能够实现更高性能和更安全可靠的电机驱动。
最后,电机冷却方面,新能源汽车电机驱动技术的关键是电机散热和温控系统的设计。电车驱动电机工作时产生大量的热量,需要及时有效地散热才能保证电机的正常运行和寿命。目前,常用的电机散热方式包括气冷散热和液冷散热两种。气冷散热主要通过风扇散热和散热片散热,而液
新能源汽车驱动电机技术的研究进展
新能源汽车驱动电机技术的研究进展新能源汽车是当前汽车产业的趋势,以电力为驱动力的新能源汽车已经在全球范围内大规模发展。其中,驱动电机技术是新能源汽车的核心技术之一,其研究进展对新能源汽车的推广应用具有重要意义。
一、驱动电机技术简介
驱动电机是指将电能转化为机械能的电机,是新能源汽车的核心动力部件。电机控制系统包括电机及其控制器、电源系统和传动系统。驱动电机的技术研究涉及电机的型号选择、电机的功率匹配、电控系统的设计与调试等方面。
二、永磁同步电机技术
永磁同步电机是电动汽车中普遍采用的一种转子式驱动电机。与传统的交流异步电机相比,永磁同步电机具有高效、高功率密度、高转速和低噪音等显著优势。当前国内外的电动汽车大多采用永磁同步电机,如特斯拉电动汽车。
三、电控系统技术
驱动电机的电控系统是保障电机性能的关键。控制系统的研究
也是新能源汽车技术研究的热点之一。电控系统技术主要包括控
制算法、电机调速器、控制器的故障处理等。目前,许多国内外
企业已经研发出多种电控系统,如宝马、特斯拉、比亚迪等。
四、三电系统技术
三电系统是指电池系统、驱动电机系统和车身电气系统。其中,电池系统研究的重点是提高电池的寿命和性能,如更换锂离子电池、提高充放电效率等。驱动电机系统则主要研究驱动电机的匹
配和控制。车身电气系统则是车辆的功率和控制管理系统,其研
究涉及到电气系统的性能和效率。
五、轻量化技术
新能源汽车的轻量化是新能源汽车研究的重要方向之一。轻量
化技术包括采用新材料、空气动力学设计、减少车辆的空气阻力
等。轻量化技术可以提高新能源汽车的能耗效率和里程数,降低新能源汽车成本和污染排放。
新能源汽车电机驱动关键技术及发展趋势
新能源汽车电机驱动关键技术及发展趋势新能源汽车的电机驱动系统是其核心技术之一,主要由电机、变速器、电控系统和电池组等组成。它是实现新能源汽车高效能和低排放的重要组
成部分。在新能源汽车电机驱动系统中,电机作为动力源,其关键技术和
发展趋势对整个系统的性能和可靠性起着决定性的影响。
首先是电机技术方面。电机是新能源汽车的关键动力装置,其性能的
提升直接影响着汽车的行驶性能和续航里程。目前,新能源汽车使用较多
的电机类型有永磁同步电机和异步电机。永磁同步电机具有高效率、高功
率密度和良好的控制性能等优势,已成为新能源汽车主流的驱动电机。未
来的发展趋势是进一步提升电机的功率密度和效率,同时降低成本。此外,关于电机的制造工艺、热管理和电磁设计等方面也是值得研究的关键技术。
其次是变速器技术方面。传统燃油汽车使用的机械变速器在新能源汽
车电机驱动系统中不再适用,取而代之的是单速和多速电驱传动系统。单
速电驱传动系统相对简单,可以满足大部分城市车辆的需求,而多速电驱
传动系统则适用于高速公路行驶。发展趋势是进一步研究新的变速器类型
和结构,以提升传动效率和行驶舒适度。
此外,电控系统的关键技术也非常重要。电控系统是整个新能源汽车
电机驱动系统的大脑,它负责控制电机的运行和车辆的行驶状态。关键技
术包括电机控制算法、电流控制技术和驱动系统的集成等。发展趋势是进
一步提升电控系统的稳定性和精度,以更好地匹配电机和变速器的工作状态。
最后是电池技术方面。电池作为新能源汽车的能量储存装置,直接影
响着续航里程和充电速度。目前,锂离子电池是新能源汽车最常用的电池
新能源汽车的电机驱动技术研究
新能源汽车的电机驱动技术研究近年来,随着环保意识的逐渐加强以及政策的逐渐推动,新能源汽车逐渐成为人们关注的焦点。而在新能源汽车中,电动汽车是应用最为广泛的一种形式。作为电动汽车的核心部件,电机驱动技术的研究是电动汽车发展的重要基础。
一、电机类型
目前,新能源汽车中应用的电机主要包括三种类型:永磁同步电机、异步电机和开关磁阻电机。其中,永磁同步电机因其效率高、重量轻、寿命长等优点,成为应用最为广泛的一种电机。而开关磁阻电机因其简单的结构和低成本等优势也备受关注。
二、电机控制策略
电机控制策略是影响电动汽车性能的重要因素之一。当前,电机控制策略主要包括矢量控制和直接扭矩控制两种方式。矢量控制因其响应速度快、精度高等优势,成为电动汽车电机控制的主要方式。同时,直接扭矩控制也因其简单、实时性强等特点在某些应用场景下表现出了优越性。
三、电机驱动系统
电机驱动系统是电动汽车的终极动力输出部分,其重要性不言
而喻。电机驱动系统主要由电机、电池、变速器、控制器等组成。电池作为电动汽车的能量来源,其优劣对电动汽车的续航能力具
有重要影响。控制器则是电机控制的核心,能够实现电机转速、
扭矩等参数的实时控制。
四、电机驱动系统的性能评估
电机驱动系统的性能评估是电动汽车研发过程中非常重要的一
项任务。通常,电机驱动系统的性能评估包括电机输出功率、电
机效率、整车续航里程等指标。其中,电机效率是衡量电机驱动
系统优劣的重要指标之一,其优越性能主要表现在电耗低、效率
高等方面。
五、新能源汽车的未来发展
随着新能源汽车技术的日益成熟和政策的逐渐推动,未来几年电动汽车的市场份额将会不断扩大。同时,在电池技术、充电设施等方面的不断创新和完善,也将有助于电动汽车的加速普及。预计未来几年,电动汽车将在环保、趣味、实用等多方面成为人们的新选择。
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新能源汽车电机驱动系统关键技术展望新能源汽车电机驱动系统关键技术展望[J]. 科学导报·学术, 2019年第32期摘要:本文探讨了新能源汽车电机驱动系统的关键技术及发展趋势,包括驱动控制器中的功率半导体器件及封装、智能门极驱动、基于器件的系统集成设计,以及驱动电机中的扁铜线、多相永磁电机、永磁同步磁阻电机等关键技术。其中,着重介绍了当前车用电机驱动技术的发展趋势,并指出永磁同步电机在未来10年内将依然是新能源汽车市场的主流驱动电机。同时,通过横向比较指出当前我国在驱动电机发展道路上所面临的关键问题,可以为我国未来新能源汽车技术发展提供一定参考。
关键词:新能源汽车;电机驱动系统;永磁同步电机
1、前言
随着人们生活水平的提高,汽车逐渐走进千家万户,但是环境污染问题也随之加重。发展的问题只能靠发展来解决。汽车尾气是影响空气质量的重要因素,为了缓解能源紧缺,减少环境污染,新能源汽车应运而生。但是新能源汽车发展受到技术的掣肘,新能源汽车电机驱动系统控制技术作为新能源机车发展的关键技术,尚未成熟,仍需继续探索和优化。
2、新能源汽车技术的发展前景
2.1新能源汽车质量发展
未来,新能源汽车技术必然会向环保方向逐渐演变和深化,于是减少能耗就要求减少小汽车本身的质量。有研究数据显示,内燃机汽车减少10%的汽车质量就能减少燃油消耗量的7%,这也决定了新能源汽车将向轻量化发展,以提高新能源汽车续航能力与动力性。新能源汽车轻量化发展指的是汽车的车身设计,此外还有电池、传动设备等,今后的汽车制造还需使用更多新型的轻质材料,如铝合金、高性能钢、其他复合材料,而相关企业也要从新能源汽车结构上进行改进,确保轻量化的基础上保障汽车结构的完整和性能强度提升,进而提高新能源汽车生产率,使其受到更多消费者的青睐。
2.2新能源汽车电池发展
电池是新能源汽车的核心,其产生的动力均依靠电池,对电池的制造要注重工艺与成本的结合。实际上,不少电池制造企业在工艺与成本的新能源电池提供
上存在较大的差异,且面临的市场竞争非常大。比如锂电池体积小、污染小、使用寿命更长、安全性更高,因此具备更多的应用优势。而在相关报告中指出动力锂电池市场规模在一年后将超过200亿美元,其年增长用量也高达50%。除此以外,超级电容也是一种较为特殊的电极结构,它能使电极表面积以指数形式增加,大幅度提高超级电容的电容量。
3、新能源汽车电机驱动系统的控制
3.1电机选择原则
高性价比的电机机型必须要同时满足研发人员的多项要求,这样才能适用和可靠。(1)电机机型必须要自重小、体积小、动力充足。这样才能更好的满足电动汽车用户的视觉体验和驾驶体验。(2)电动机的功率大、转速高、动力足。只有动力充足,才能够保证电动汽车能够适合各种路况的行驶,多个生活场景自由切换的驾驶需求。(3)电动机的磁辐射要符合环保要求,也就是说,在电动机的机型选择上,要更倾向于选择磁辐射低的机型。(4)必须要降低成本,选择质优价廉的电动机产品。电动机是电动汽车的发动机,是电动汽车上最重要的部件,节约了电动机的成本,才能够使电动汽车的总体成本降低,更利于推广。
3.2电机驱动控制器
电磁驱动器是实现新能源汽车电机驱动系统控制的核心部分。目前电机的驱动控制器都是通过永磁同步电动机的转速调节来实现的。将永磁同步电动机中通入正弦电流,相互之间保持120度夹角的定子三相绕组将会在气隙中形成不断旋转的磁场;转子是稀土永磁体,能够形成固定在转子位置的正弦磁场,同步旋转轴系与转子旋转轴系重合,由定子磁场带动转子磁场旋转,样便能够实现解耦控制。
4、驱动控制器关键技术
电机驱动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。其中高性能功率半导体器件、智能门极驱动技术以及器件级集成设计方法的应用,将有助于实现高功率密度、低损耗、高效率电机控制
器设计;同时,高性能、高可靠电机控制器产品,还要求具有高标准电磁兼容性(EMC)、功能安全和可靠性设计。
4.1功率半导体器件技术
电机控制器的发展以功率半导体器件为主线,正从硅基绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、传统单面冷却封装技术,向宽禁带半导体(如SiC、GaN等)、定制化模块封装、双面冷却集成等方向发展。同时,得益于成熟的技术迭代,以及相比于宽禁带半导体器件更低的成本,硅基IGBT仍然是当前与未来较长时间内电机控制器产品的主要选择。
4.2智能门极驱动技术
门极驱动技术是电机控制器中高压功率半导体器件和低压控制电路的纽带,是驱动功率半导体器件的关键。IGBT门极驱动除具有基本的隔离、驱动和保护功能外,还需结合IGBT自身特性,精确地控制开通和关断过程,使IGBT在损耗和电磁干扰(EMI)之间取得最佳的折衷。
5、驱动控制器关键技术的展望
新能源成型较之于传统能源驱动的车型,更符合时代发展要求。新能源汽车推广的环保理念,在市场上更具竞争力。电机驱动技术最为电动汽车的核心技术,应当加大力度研发和实验,更好的满足用户的多种需求,例如:小型化需求、高动能需求、价格适中的需求等。另外,EMC与可靠性设计也是实现新能源汽车电机控制器产业化的关键技术。EMC与可靠性设计是评价电力电子产品的关键指标。进行更有效的EMC设计是业内一直在追寻的目标。其中,基于有限元分析的方法建立“元件–部件–控制器”的EMC高频仿真模型,研究失效机理,并结合试验验证,最终实现电磁兼容的正向设计,将逐渐成为主流的技术路线。
6、结语
随着“一带一路”建设的不断推进,在全面落实可持续发展理念的前提下,国家政府大力支持新能源汽车发展,新能源汽车成为机动车交易市场的主流趋势,并凭借其经济性、节能性与环保性特征受到公众的推崇。新能源汽车的电机驱动系统控制技术是新能源汽车的动力系统,是实现用新能源代替传统能源驱动汽车的关键。大力发展电机驱动技术,是汽车行业未来一段时间的重中之重,掌握了这项技术,能够占领更多的市场份额,能够获得更好的经济效益。