电动汽车驱动系统

电动汽车驱动系统（共12篇）

电动汽车驱动系统 篇1

1引言

电动汽车是目前汽车领域的技术前进方向,电机驱动系统是电动汽车技术的核心之一。电动汽车的运行工况复杂,对驱动电机系统的要求很高,要求系统有良好的启动能力,能具备较大的瞬时功率,过载能力强。电动汽车的加速性能要求高,要有宽的速度调整范围。电动汽车要求其驱动系统结构简单可靠,能在较恶劣的环境下工作,耐冲击性好。同时要求电机驱动系统的价格便宜,维护方便,能进行批量生产[1]。

目前作为电动汽车电机驱动系统主要有以日本汽车企业为主所采用的永磁无刷电机及以欧美汽车企业所采用的交流电机系统。永磁无刷电机系统主要用于小型乘用车的驱动动力源,交流电机所构成的电机驱动系统主要用于大型车辆的驱动。这两类驱动电机系统各有特点,永磁无刷电机系统技术成熟,效率高,但价格较高,高温长时间运行易消磁。交流电机系统价格低,效率高但是需要一个直流到交流的电源变换系统,造成其运行维护成本很高。

开关磁阻电机电动机结构简单、制造成本低、适于高速运行、效率高、功耗小。具有高起动转矩、低起动电流的特点,能很好地满足电动汽车的驱动系统要求。因而其在电动汽车动力驱动中得到应用,满足电动汽车驱动要求的同时使电动汽车成本得到有效降低,对于电动汽车更快进入市场化发展是有较大意义的。

2驱动系统结构

本系统以四相8/6极结构3kW开关磁阻电机为驱动电机来说明驱动系统的结构组成与工作原理。电动汽车与传统内燃机汽车相比较,因其动力源不同,动力传动模式与控制方法差异很大。整个动力系统是在数字处理芯片DSP控制下以电机驱动为核心的一个闭环控制系统,控制系统如图1[1,2]所示。DSP芯片将接收控制参数,并根据控制策略控制功率模块输送给驱动电机电流及电压,进而调整电机的输出功率、转速,以满足电动汽车的驱动要求,同时DSP时间监测电机的运行参数,形成闭环数字控制。

3硬件组成

3.1 DSP芯片选择

系统中DSP采用美国TI公司的16位数字信号处理器TMS320F24x系列中的TMS320LF2407 DSP芯片作为智能控制单元。DSP负责接收并判断转子的位置信号,进行电机运行象限、角度变化、控制算法、系统保护、故障处理等逻辑运算,最终输出PWM驱动信号去控制电机。电动汽车的速度给定信号、电源的电流与电压信号通过A/D口输入DSP,电机运行的转子位置信号通过CAP1-2端口输送进入DSP[6,7]。采用PWM(Pulse Width Modulation)技术的控制方法来实现数字化的闭环控制,实现了动力驱动系统在电动汽车整车控制模块控制下的闭环精确控制。

3.2智能功率驱动模块IPM

对于功率变换模块,通常采用绝缘栅双极型晶体管IGBT作为功率器件,通过外围驱动电路与保护电路构成。目前可以采用智能功率变换模块IPM来构成,它具有高速、低耗的特点,同时又具备完善的电路保护功能。功率变换模块可以由单个的H型IPM(内部封装1个IGBT)来构成,也可由其它结构的IPM组成。在此,选择两个C型IPM(内部封装6个IGBT)来构成功率驱动模块,型号为三菱PM75CSD060。结构由两块PM75CSD060构成,原理如图2[3]所示。

电路采用简化功率电路连接形式,两相绕组共用一个功率开关,在图2中,Q1～Q6、M1～M6为各单元IPM的IGBT功率开关管,QDl～QD6、MDl～MD6为内部每个IGBT所对应的续流二极管,Ml和Q2功率开关控制A相绕组,Q5和M4功率开关控制B相绕组,Ml和Q4功率开关控制C相绕组,Q5和M6功率开关控制D相绕组,其他IGBT开关空闲,只利用其续流二极管。

IPM驱动电路采用JS158专用驱动模块,是专为使用IPM的嵌入式系统级开关电源,具有9路输出、8路隔离输出,功率范围大,输入电压范围宽,具有VDC Detect功能,实时监控直流母线电压,满足了IPM的驱动要求。

3.3电流与位置检测

3.3.1电流检测

驱动系统的电流检测采用LA58-P霍尔电流传感器来实现,其中霍尔电流传感器的M端为检测信号输出端。电路采用简化功率电路模式,只需要两个LA58-P来实现电流的检测,检测电流经处理后与DSP的10位A/D转换ADCIN00、ADCIN01通道连接,作为电流闭环的控制反馈信号。电流输出电路如图3所示[3]。

3.3.2位置检测

由于SRM的结构特征,要使SRM正常运转,必须要实时测量转子的位置,文献[4]等研究了一类间接检测转子位置的方法。文献[3]等也研究了采用光电传感器等方式来进行位置检测的方式。本系统因实际应用的可行性,采用传统的直接检测转子位置的方式来进行位置检测。位置检测采用4096线的光电编码器进行检测。

选择电机的一相定子绕组的中心线上安装光电元件,顺时针转过15°再安装另外一个,遮光盘的6个齿槽等分为30°,电机工作时遮光盘与电机轴同步旋转,输出两相周期为60°,间隔15°的位置信号,通过检测两相位置信号的上下沿也可得到间距为15°的脉冲序列[8]。光电编码器的输出信号经过处理直接与DSP事件管理器的捕获单元CAP连接,通过编码器发出的脉冲数可准确判断转子的位置,确定SRM的下一个导通相,同时DSP通过软件编程计算出位置传感器脉冲宽度的时间,计算出SRM的转速[5]。

4驱动系统软件

驱动系统采用DSP数字PI调节器来实现SRM系统的闭环控制,控制系统软件的主要功能是根据设定速度、电机转子位置状态和实际转速发出对应绕组的PWM调制信号。控制系统主程序框图如图4所示。

5实验及结论

将电机及其驱动系统放置于测试台架,进行驱动系统的台架试验。电机速度特性如图5所示,电机转速为700r/min、负载电流为14A时的相电流波形如图6所示。

图5测试曲线表明,驱动系统电机的速度加速时间较短,驱动系统的响应较好。图6测试曲线表明,电机的相电流可在一定范围内得到控制,控制系统可以满足使用要求。

以课题组开发的纯电动验证车辆为实验对象,车辆采用纯电动驱动模式,驱动系统布置为后置后驱布局,测试时采用直接驱动模式。通过实验来分析其动力性能,为后续开展研究进行技术分析。电池采用72V、150Ah磷酸铁锂电池组供电,其整车参数如表1所示。

试验车辆后置后轮驱动(RR)满载时,后轴负荷为<60%,电池箱总质量与整车整备质量比例为30%,车辆符合测试条件。

《纯电动乘用车技术标准》征求意见稿中对纯电动汽车的驱动动力系统规定了限制性标准,通过对比测试结果,车辆驱动动力性能能够基本达到技术要求。

测试过程中,由于开关磁阻电机的固有转矩脉动特性带来的驱动系统的振动较大,测试时当电机转速超过3500r/min时,光电编码位置检测单元会出现偶发性信号丢失现象。因此在今后的工作中要研究通过控制策略来减小电机的驱动系统的振动,同时研究无位置检测系统方案,以确保驱动系统工作的稳定性。

摘要：讨论了电动汽车驱动系统的结构与工作原理,研究了开关磁阻电机构成驱动系统的组成,通过实验车辆对电机驱动系统进行了测试,能满足电动汽车驱动的要求。

关键词：电动汽车,驱动系统,研究

参考文献

[1]闫大伟,陈世元.电动汽车驱动电机性能比较[J].汽车电器,2001(2):4-6.

[2]李文海,庞庆平,陈巧芝.开关磁阻电机驱动系统的发展及应用[J].节能技术,2009(1):44-48.

[3]欧阳启电动车用开关磁阻电机控制系统研究及实现[D].长沙:湖南大学,2006.

[4]崔玉龙,赵小英,侯雪川.电动车3KW开关磁阻电机控制系统研究[J].河北工业大学学报,2004(1):44-49.

[5]袁驰,范岩.基于DSP的开关磁阻电机控制系统设计[J].电力电子技术,2009(2):29-31.

[6]金苏江,庞庆生.基于PS21564模块的交流变频调速控制系统设计[J].电工电气,2009(3):9-16.

[7]韩君,张淑芳,欧阳一鸣.基于TMS320F2407芯片的开关磁阻电机调速系统设计[J].微计算机信息,2009(25):113-114.

[8]张莲,陈鸿雁.开关磁阻电动机调速系统位置检测技术评述[J].重庆工学院学报,2002(6):65-68.

电动汽车驱动系统 篇2

电动助力转向系统电机驱动电路的研究

本文简单介绍了汽车电动助力转向系统的基本组成结构及其工作原理,以及ARM-S3c2410芯片的功能特点,并以ARM-S3c2410芯片为核心,介绍了电动助力转向系统电子控制单元.把电动助力转向系统的电机驱动电路作为了介绍重点.驱动电路采用三相全桥逆变电路以及MOSFET驱动电路和PWM脉宽调制技术实现对电机的控制.在对硬件系统进行的`实验中,表明所设计的硬件电路能够满足电动助力转向系统对稳定性和跟随性的要求.

作 者：刘文举 吕秀江 作者单位：长春工业大学电气与电子工程学院,130012刊 名：城市建设英文刊名：CHENGSHI JIANSHE YU SHANGYE WANGDIAN年，卷(期)：2010“”(21)分类号：关键词：电动助力转向 ARM-S3c2410 驱动电路 PWM脉宽调制技术

电动汽车驱动系统 篇3

国务院发展研究中心原党组书记、副主任陈清泰长期热心关注电动汽车产业发展，作为国家在电动汽车领域的第三方智库——中国电动汽车百人会（以下简称“百人会”）的理事长，他在近期举办的百人会媒体恳谈会上道出了他对产业的冷眼观察和冷静思考。我们将其中的讲话和访谈内容整理如下，供读者参考。

迈过第一个坎儿

从总体上看，2015年国内新能源汽车产业形势喜人，成绩可嘉，但还应注意到，挑战和困难也不少。

2015年新能源汽车销量呈爆发增长的态势，全年突破30万辆，稳居全球第一。据了解，比亚迪一个车企的全年销量就接近6.2万辆。数字背后到底说明了什么？

首先，国家把发展电动汽车作为重要战略，推进和促进的政策体系已经比较完善、比较全面，在产业发展、激发用户、基础设施完善、商业模式开拓等方面都已涉及且力度较大，产生了很强的激励作用。

其次，这个数字说明中国的电动汽车技术在走向成熟的过程中不断进步，已经得到了市场认可。如果30多万辆电动汽车能卖出去，用户能够接受，表明我们的技术已经具备了相当的基础条件。

第三，这个数字背后还反映了中国各个城市乃至全社会对电动汽车或者是新能源汽车的认同程度在提升，潜在用户在扩大，的确可喜。因为对于已经习惯于使用传统燃油汽车的广大用户而言，这样一个颠覆性或者是替代性技术能在社会上得到相当程度的认同、认可，是非常不容易的，但这是必须要闯过的一关。现在已经迈出了重要一步，过了第一个重要的坎儿。

在政策感召力和雾霾等环境问题的倒逼压力之下，很多地方政府也达成共识，即：清洁能源这条路必须要走，清洁汽车的路必须要走，新能源汽车的路必须要走。实现这一点不容易，因为地方政府也要掏真金白银，也要拿出很多资源。所以当前的成绩非常可喜，为电动汽车的后续发展奠定了一个比较好的基础。

但是当前新能源汽车产业面临的挑战和困难也不少。一方面，企业对电动汽车的热情虽然整体较高，但不均衡。特别是原有的汽车骨干企业发力不够，相对比较迟缓；一些后起的车企，如比亚迪，则确实把电动汽车当作公司的长期发展战略。事实上，骨干车企都深度参与了国家863计划电动汽车重大专项等，但真正开始做的时候，有的企业还是比较犹豫，踌躇不前。

但是应该承认，对企业而言他们都有理性的思考，只是各个公司的战略不同，有的公司需要把电动汽车作为自己实现超越的一个机会，因此，将其作为自己的重大战略，下很大工夫进行研发。也有的公司可能还在等待别人发展起来，再引进技术走别人的路，每个企业有不同的战略，各走各的路，我们很难责怪别人。但是从国家战略的角度考虑，恐怕还是希望能够通过电动汽车这个与国际技术差距相对较小的领域实现新的突破。

一味扩产不可取

2015年，新能源汽车产销快速增长。有业内人士说，“快的有点儿让人担心”，我也有同感。因为根据我们国家这么多年的发展经验，当一个产业快速发展时，很容易把企业的主要资源吸引到产能扩张上，从而忽略在技术上如何打好基础，稳步前进，实现更强的竞争力。

2015年中国新能源汽车产销量稳居全球第一，有媒体曾提出：中国电动汽车军团的实力现在超过跨国公司了吗？我想显然不是。比如，当前中国电动汽车的产量和市场规模都超过了德国，但这只不过是德国的汽车企业在电动汽车上还没开始发力，不能认为我们在技术上实现了超越。不管在汽车文化还是电动汽车的技术积累上，我们的差距都很大。如果我们在这个时候“萝卜快了不洗泥”，把所有的资源都用在产能扩张上，会有不一样的前景。

技术未真正过关

应该清楚地认识到，我们的技术没有过关，现在之所以有这么大的销售规模，是政策驱动的结果，不完全是市场。特别是在和主流燃油车抗衡时，政府补贴起了很大作用，如果政府补贴马上撤掉，电动汽车市场会受很大影响。所以销售数据并不代表技术真正过关了，能够和主流燃油车抗衡了，现在我们还没有达到这个水平。

国内电动汽车市场还没有完全启动，未来竞争的道路还很长。真正能走到最后、能够获胜的企业，是有良好技术支撑的企业，而不是那些拼拼凑凑搞出一辆四个轮子能转的车子的企业，因此企业要把电动汽车作为一个长期战略，必须夯实自己的技术基础。

鼓励新人参与、试错

到今天为止，电动汽车市场仍对政策高度依赖，但应该开始逐渐变化。国家的激励政策开始退坡，我认为这是非常正确的，应逐渐把政策性市场变成政策和市场双驱动的市场，而不是单驱动。

如今的新能源汽车领域来了不少新进入者，他们从中看到了太多机会，愿意冒险拿自己的真金白银投进来试错。但我相信，100个进来的企业，将来会有90个退出。不过，它不找政府要钱。它的贡献就是试错——加速了试错过程，分散了试错成本，这一成本由全社会来分担。如果此时，既有的企业缺乏动力，有动力的企业又不让进入，还要实现战略目标，我想这是自己跟自己较劲，不是好的政策。

新进入者各有各的目的，有的想捞一把就走。对于捞一把就走的我们不排斥，但是不能形成劣币驱逐良币的市场环境，这时就需要监管。如果生产销售假冒伪劣、粗制滥造、达不到国家标准的产品，就得狠狠惩罚，要罚得倾家荡产，这样才能保持一个良好的产业生态。

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开放市场，稳定预期

关于地方保护问题。虽然国务院相关部门反复强调，但是问题依然没有完全解决，带来的负面效应很大。在市场规模比较小的时候，如何让那些有竞争力的企业脱颖而出？必须要有一个开放的市场。地方保护带来的结果，就是有竞争力的企业得不到充分发展，缺乏竞争力的企业也失去了参与竞争的机会，两败俱伤。不要以为政府一保护它就能渡过难关，其实没那么简单，它只不过是在保护之下晚一点被淘汰而已。我希望国家在这方面应该采取进一步的措施，通过各种方式来解决市场分割的问题。

政府在电动汽车产业上要给全社会一个长期稳定的预期。因为汽车动力技术的变革是全社会的一个大变革，产业链很长，涉及到诸多部门、行业和产业。如果要使国家战略能够实现，必须要让企业把这件事情作为自己的战略，其必要条件就是有一个长期稳定的预期。

应实行双向政策

当前，政策上的顶层设计问题正在陆续得到解决，其中一个就是关于经济性激励政策。补贴政策正在慢慢退坡，接下来可能是燃油消耗量限值标准和零排放标准，到底如何抉择和实行，这需要进一步深入研究。

我的主张是，政策必须是双向的，既有正面激励，也有反向倒逼。即企业也可以不做电动汽车，但是必须支付更多的成本，把支付的成本作为对做零排放汽车的一种激励。

所以，我主张交叉补贴，这样政府可以退出，把目标定得更长远，给社会一个长期的预期，这是非常重要的，目前国内也正在对此进行研究。按照这个方向，我想原则上政府的财政补贴要退出，实行交叉补贴。

做好细分市场

当前国内的电动汽车技术水平有限，和主流燃油车相比确实还存在很多不足，但并不是在每一个细分市场都处于劣势。在某些细分市场，电动汽车有它独特的优势，所以要把当前电动汽车技术能够支撑的、靠市场化运作能发展起来的产品和商业模式放开。这样就能让一部分细分市场的电动汽车产品依托市场而非补贴自行走出来，把整个产业规模做大，做大之后电池等核心技术就可以在此基础上慢慢发展，这也可能成为具有中国特色的电动汽车发展道路。

具体来看，比如以特斯拉为代表的高档车是富人阶层的消费品，数量很少。但有的产品在一些短途的、小运量市场上有很强的优势，比如在北京，地铁到小区的接驳车，用于最后一公的物流电动车，包括一些交警的巡逻车、市政环保车、工程车、机场摆渡车等都跑得很好。

电动车产品在这些细分市场的表现都很好，但只能在大城市跑，在一些中小城市反而不让跑。有人认为，这类产品的层次很低、技术含量不高。我认为，产品技术含量是慢慢发展起来的，市场需求层次高了，它就会随之升高，需求层次低，产品当然也就满足当地当前的需求。所以，对于中低收入水平的人，他们的出行机动化的要求是不是就不能被满足？满足他们需求的途径是不是必须要关闭？我想不该如此。

总之，当前我们应该着重考虑的是电动汽车市场如何由政策驱动转向政策、市场双驱动，从政策上陆续解决一些问题，向这个方向转化。

[陈清泰访谈录]

对于新能源汽车产业而言，当前乃至今后一段时间，政府支持仍不可少，目前国家已经出台了很多相关支持政策，进入2016年，您对政策方面还有哪些建议和考虑？您认为下一步应重点关注哪些工作？政府是否还需继续出台刺激政策？

陈清泰：国内政府的支持政策框架已经形成，政策出台后，在实施过程中会碰到很多新问题，因此，对出台的政策应该跟踪。希望比如政府机构或者百人会，是不是可以在新的一年对所有出台的政策进行一次调研，调研之后做一次评估，看看哪一些还没有到位，哪一些在政策实施当中还有纰漏，或者哪些还存在问题，有必要的去做一些调整。我认为这可能是比较适宜的时机。

2015年出台的《关于2016-2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》指出，除燃料电池汽车外，其他新能源车型补助标准将继续退坡，2019-2020 年相比2016年标准下降40%。您如何评估这一退坡政策对下一阶段新能源汽车产业发展的影响？未来的发展走势将会如何？

陈清泰：关于退坡问题，影响总体上是积极的，我个人认为退坡的力度不是很大，我之所以这样说的原因是，政府已经提前公告，所以无论用户还是厂家，事先是有准备的，所以不会造成大起大落。

我认为陆续退坡，对企业而言有一个过渡过程是必要的。从技术路线上要放开，要让企业自主决策，让市场来选择。比如插电式混合动力技术是一个非常重要的方向，北京现在由于种种原因不给补贴，属于极特殊的情况。但是从全国来看，决不能排斥插电式混合动力车型，比亚迪的秦和唐都是插电式混合动力汽车，其销量可以表明市场对它的接受程度。这种产品很可能未来在政府补贴退坡之后有很强的竞争力，因为它兼顾了购车成本和使用成本之间的平衡。客观上当然对环境保护也会带来很大好处，因此对中国而言，我比较看好的还是这种插电式混合动力车型。

您一直反复强调企业应老老实实提升自己的核心技术水平，您对当前国内企业的研发工作怎么看？有哪些建议？您如何评价对当前的电动汽车产品的技术水平？下一步努力的方向是什么？

陈清泰：大企业必须要有超前的研发，这一点非常重要。比如丰田、奔驰、大众等国际公司，一般都要研究至少10-15年甚至20年以后的产品，甚至是更先进的技术。丰田关于燃料电池汽车的研究至少是30年之前开始的。因此一个大型骨干企业如果没有这种眼光、没有这种战略，将来要真正立足于大型汽车公司之林，几乎是不可能的，跟踪式发展对中国来说已经走到尽头了，当然不排除我们可以继续引进应用技术，但是更重要的是靠自主开发。

当前的电动汽车产品水平已经可以接受，但不能满足于此，企业必须为下一步做准备。整个生产方式的转变已成为一种趋势。这不是一个短期的问题，不是个别企业、个别公司的问题。所以在这些问题上，我认为应下大工夫进行研究。

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另外，我认为电动汽车应该做得非常精致，给用户更好的价值体验，包括内饰、车内布置等。电动汽车产品拿出来后不能是萝卜、土豆的水平，作为轿车产品应该达到一定的水平和高度，让人眼前一亮。这些工作也要真正下足工夫。

至于一些在二三线、三四线城市行驶的低速电动车一类的产品，我认为也有很大的提升空间。这种产品实际上不需要政府补贴，是完全市场化的。因此我认为它原则上应随着市场走，随着消费水平的升级进行产品升级，对这类产品不能盲目追求高大上，一旦普通用户买不起，整个市场就全没了，所以这应该有所区别。

目前中国新能源汽车企业一方面即将与外资品牌短兵相接，国外车企巨头宝马、大众、通用等已争相针对中国市场推出各自的新能源汽车“宏图”。另一方面将面对补贴逐步退坡的政策环境。您如何看待当前的这一形势？对车企有哪些建议？

陈清泰：退坡本身就是政府的作用，经济激励的作用在弱化，实际上是鼓励更多的企业在市场中摔打、竞争。现在的补贴基本上还是局限于国内企业，依然是保护的状态。但是这个阶段终究要过去，给中国企业的保护期实际上是有限的，这个时候到底企业该干什么？核心问题就是夯实自己的基础，基础是什么？是核心技术，没有自主的技术，拿不出有竞争力的产品，在过热的时候也许还能够混一混，但是过了这个时期，那就是昙花一现。所以企业要成为百年老店，就得能够过这个坎，必须要注意自身在现有的状况下的生产能力扩张的投入和研发的投入，在这两者之间取得平衡，实现兼顾，即眼前能够赚钱，同时也保住自己的后劲，老老实实地提高自己的竞争力，这一点很重要。

当然，如何提高自己的技术水平，途径很多，包括引进高水平的人才，有一些创新概念，运用好新的理念，比如“互联网+”等，这些都可以考虑。总而言之，还是要打好基础，真正站住脚，老老实实提升自己，没有别的办法。

2015年国内开始实施《新建纯电动乘用车企业管理规定》，向非传统汽车制造企业打开了进入新能源汽车制造领域的大门，越来越多的互联网企业或科技公司加入造电动汽车的大军，您对此作何评价？您认为这对整个新能源汽车产业会产生什么样的影响？

陈清泰：互联网企业的参与，我认为这还是一个非常好的事情，应该欢迎，其中一个重要的意义是他们会用一些新的思维来定义新能源汽车，也很可能用新的模式进行生产，这都会对原有产业产生很大的促进和提升。

有人评论指出，马斯克之所以搞电动汽车，就是要用互联网思维颠覆传统汽车业。从这一点看，至少他起到了一个搅局的作用。中国政府对新进入者设定门槛时，是不是也应该有一点新的概念，比如原来我们传统观念上设定的生产汽车的门槛，包括生产规模、投资金额等，现在这些条件已经没有意义了。因为以小米为例，它是一个成功的品牌，但是他没有工厂，苹果也是这样。所以在生产模式等都在发生巨变的新时期，我们不能再用老的门槛来要求新的企业，特别是这种最前沿的互联网企业，我认为这是很重要的，因此我看好他们进来，他们进来以后可能会失败，不怕，但是他们会有贡献的。

目前新能源汽车在普及推广上正在尝试很多新模式，以分时租赁为代表的汽车共享模式已成推广新能源汽车的主要方式之一，政府机关、中外车企、传统租车企业、资本方、新兴互联网创业大军等纷纷进行尝试，但对参与其中的企业而言，眼下少有实现盈利的。您对这种模式作何评价？据您分析，可能会面临哪些问题？

陈清泰：关于分时租赁，我在杭州也看过，我认为至少在现阶段还是一个非常有希望的商业模式，因为它避开了当前电动汽车的几个弱点，比如很多人在犹豫是否将电动汽车作为财产买下来，这种方式让他避开原来需要个人承担的一次风险。还有关于如何充电的困惑，可以交给运营公司去做，避开充电难的问题。另外它以短途为主，所以不用担心续航里程。所以分时租赁这种模式在很多地方慢慢推广，至于能发展到何种规模、什么程度，还是要靠市场检验。

至于企业开始能不能盈利，这涉及的因素很多，开始会有很多投资，确实可能有“烧钱”的过程，走过“烧钱”的阶段，也可能死掉，也可能达到了一定的合理规模，就开始盈利。我认为还是应当由政府创造好的条件和环境，鼓励企业去试，由市场最终检验，看能不能存活下去。

电动汽车电驱动系统辅助电源设计 篇4

从20世纪70年代开始, 多路输出开关变换器广泛应用于工业及军事设备的电子系统中, 特别是在需要电池供电的设备中, 通过采用多路电源供电可减少能耗。最初人们通过把几个独立的DC/DC变换器组装在一起获得多路输出电源, 但这种方式造成了电源成本及体积的增加, 并且引入了拍频干扰。此后, 多路输出技术引起了研究人员的广泛关注。以往的众多研究表明:由单电感实现的多路输出及PWM—PD (脉宽调制—脉冲延迟) 实现的多路输出都无法实现各路输出隔离, 且后者只能使变换器工作在不连续导通模态。此后, 单绕组实现多路输出技术利用同一个绕组实现多路输出变换器将磁性元件的数量减到最小, 但由于同步整流技术的应用, 使得其驱动电路设计变得较为严格。多绕组实现多路输出技术同样能实现各路隔离输出, 其中变压器耦合调节式多绕组由于其电路设计简单、成本低, 能实现主路输出的精确稳压, 适合辅路输出要求不高的场合, 虽然耦合电感调节式多绕组缓解了各路输出之间的交叉调节误差, 但是由于耦合电感的存在使得变换器存在结构比较复杂且成本上升的不足。加权电压调节式多绕组虽然在变换器整体的稳压精度有所提高, 但只是将误差在各支路上重新分配, 没有从根本上消除误差, 并且无法实现各路的相互隔离输出。其他各类后置调节式多绕组实现多路输出技术大多通过增加控制变量得到精确调节的各路电压, 但结构相对复杂, 成本较高, 并且部分元器件或部分电路的设计比较困难, 有些甚至还对输入电压的范围有一定要求[1,2,3]。

鉴于电动汽车电驱动系统对其辅助电源设计需求是主路输出±15 V, 要求精确稳压, 而其它路输出电压的纹波要求不高, 为此, 本研究采用结构简单的反激拓扑结构, 通过变压器耦合调节式多绕组实现多路输出的设计方案, 旨在满足设计需求的同时兼顾成本;变压器在绕制+15 V与-15 V两绕组时采用双股并绕方式实现两路输出电压的精确稳压, 同时使用Y电容对高频共模噪声进行抑制, 以满足噪声纹波的要求。

1 系统原理及PWM控制芯片简介

1.1 单端反激式变换器基本原理

单端反激式变换器基本原理图如图1所示。

其基本原理如下:

在开关管Q导通期间Ton=αTS (式中:α—开关管占空比, TS—开关管开关周期) , 电源电压Uin加到一次绕组N1上, 其电流直线上升, 磁通增加, 电感L1储能增加, 二次绕组N2的感应电动势eBF<0, 二极管D截止, 负载由电容C提供能量, C放电;在开关管Q关断期间Toff= (1-α) TS, N1绕组的电流转移到绕组N2上, 电源停止对变压器供电, 二次绕组N2电流和磁通从最大值减小, 感应电动势eBF>0, 使得二极管D导通, 将二次绕组N2中电流所代表的变压器磁能变为电能向负载R供电, 并使电容C充电[4,5]。

1.2 电流型PWM控制原理

电流型PWM控制系统框图如图2所示, 该系统采用电流内环电压外环的双闭环串级控制结构。

其控制原理如下:

输出电压Uo经反馈电路得到的反馈输出Ur与给定指令电压U1进行比较, 电压误差经电压调节器的输出Uc作为电流调节器的电压参考指令信号, 该信号与通过电阻采样并反映电流变化的信号Us进行比较, 输出占空比可调节的PWM脉冲信号, 使得输出电压Uo保持恒定[6]。

1.3 电流型PWM控制芯片TL2844B简介

TL2844B是工业级 (-40℃～85℃) 电流型PWM控制芯片, 它主要由:高频振荡、误差比较、电流取样比较、脉宽调制锁存、欠压锁定、过压保护等功能电路组成。

其内部结构框图和引脚图如图3所示。

引脚1 (COMP) —误差放大器补偿端;引脚2 (VFB) —接电压反馈信号;引脚3 (ISENSE) —接电流检测信号;引脚4 (RT/CT) —外接电阻RT及电容CT用来设置振荡器的频率;引脚5 (GND) —接地端;引脚6 (OUT-PUT) —推挽PWM输出端, 可提供大电流图腾柱输出;引脚7 (VCC) —接芯片工作电压;引脚8 (VREF) —提供5 V的基准电压

2 辅助电源主电路设计

2.1 辅助电源设计原理图

该辅助电源设计原理图如图4所示。

图4中, 高压直流电取自电动汽车动力电池组的输出, 经过单端反激变换器转换为15 V、±15 V、24 V输出, 分别为TL2844B芯片、运放、风扇与继电器供电, 还有4路输出为IGBT驱动供电, ±15 V输出是最重要且纹波要求较高的一路, 所以本研究对该路输出进行电压反馈。考虑到辅助电源的负载相对比较固定, 其他各路输出电压的质量要求不高, 所以从节约成本的角度出发, 本研究没有采用类似7815的二次稳压模块和附加的LC滤波器。

该辅助电源主要技术指标如表1所示。

2.2 高频变压器设计

根据变压器原副边电流情况, 单端反激变换器可以处于断续工作模式 (DCM) , 临界工作模式 (BCM) , 连续工作模式 (CCM) 。由于输入电压及负载的变化, 变换器可能在不同工作模式切换。考虑当变换器输入电压最小值为220 V且带满载的1/3时处于临界工作模式, 对其变压器主要参数确定如下:

根据系统相关的设定参数可以求得原边电感LP (单位为mH) , 如下式所示:

式中:Uin min—最低输入电压, V;Dmax—输出最大占空比;η—系统效率;Po max—最大输出功率, W;fS—开关频率, kHz。

变压器磁芯面积乘积AP计算值 (单位为mm4) 可由下式求得:

式中:Ae—磁芯的有效截面积, mm2;Aw—磁芯的窗口面积, mm2;ko—窗口的铜填充系数, 一般取0.4;kc—磁芯填充系数, 对铁氧体磁芯取1;Bm—变压器工作磁密T, 且Bm0.5Bsat, Bsat—磁芯的饱和磁密T。

对于这种8路输出的高频变压器, 由于绕组比较多, 在选择磁芯时一般AP比计算值大很多, 这样方便变压器绕制, 同时变压器的散热比较好, 温升问题也较小。

原边匝数NP可由下式求得:

计算气隙l1 (单位:mm) 可由下式求得:

值得注意的是计算气隙l1表示近似值, 需要进一步计算得修正气隙l2 (单位:mm) , 如下式所示:

式中:le—选择磁芯数据里的实效磁路长度;μ—磁芯材质表里查到的初始磁导率, 但要考虑修正气隙的合理性, 既不能太小, 小于0.2 mm就很难实现, 也不能太大, 太大就会使漏感问题很严重, 一般会控制这个气隙在0.8 mm以内。

主反馈输出绕组的匝数NS可由下式求得:

式中:n—NP与NS的比值, 它的计算取值与系统采用的功率器件最大耐压值及系统最大输入电压相关, 此处就不详细阐述。但由于考虑到原边与副边导线尺寸相差太大会造成变压器线圈绕制工艺问题, 一般n最大为10∶1, 最小为1∶10。

其他输出绕组匝数NK均可由输出电压比得到, 如下式所示:

式中:UK, NK—所求输出绕组的电压和匝数。

2.3 漏感吸收电路

在反激变换器中, 高频变压器由于防止磁芯饱和的气隙存在, 必然会引起漏感, 在开关管关断时, 变压器漏感与开关管及变压器的寄生电容之间的谐振会在开关管两端产生很大的尖峰电压, 容易击穿开关管。在不计成本追求效率的情况下, 采用有源无损的瞬态电压抑制器TVS保护开关管抑制漏感尖峰电压, 笔者建议采用低成本的RCD无源有损箝位电路保护开关管[7,8,9]。

RCD箝位电路参数的选取很重要, 系统负载发生变化时箝位电压会随之变化, 若R、C参数选择合适, 不仅能抑制开关管的关断尖峰电压, 而且箝位电阻R的损耗较低;若R、C参数选择不合适, 不仅关断时尖峰电压较大易击穿开关管, 而且箝位电阻R会消耗变压器励磁电感能量, 从而降低整个电源系统的效率。箝位电路的参数确定如下:

RCD电路箝位电压Vclamp可由下式确定:

式中:VDSS—MOS管的最大反向耐压, Vin max—最大输入电压。

箝位电阻R19可由下式确定:

式中:VOR—反射电压;LS—高频变压器的原边漏感, mH;IPK—原边绕组或开关管的最大电流。

箝位电容C17 (单位:μF) 由式 (10) 确定:

3 控制电路设计

3.1 控制芯片TL2844B的启动及正常工作

TL2844B第7脚Vcc为其工作电源, 其启动电压是16 V, 关闭阈值为10 V。

电池的直流高压分为两路:一路经变压器初级绕组直接加至MOS管的漏极;另一路经启动电阻降压给TL2844B第7脚Vcc并联的电容C18充电, 当Vcc>16 V时芯片立即启动工作, 此时芯片需要的启动电流<0.5 mA (启动电阻应选择合适值) , 同时变压器次级馈电绕组可能由于系统逐渐稳定在10 ms后才感应输出到Vcc供给TL2844B, 以保持芯片的正常工作, 所以当启动电阻确定后, C18电容值需要合适选择。本研究在TL2844B内部的第7脚输入端设有34 V的稳压二极管, 用于保证其内部电路绝对工作在34 V以下, 防止高压可能带来的损害[10]。

此外, TL2844B内第7脚Vcc具有欠压锁定保护的作用, 当电路由于某种原因导致电压下降时, 次级馈电绕组感应输出到第7脚Vcc也会下降, 当低至10 V以下时, 芯片将停止工作。在系统过载或输出短路时, 两个并联电阻R14、R15能滤除负载绕组漏感引起的初始尖峰电压 (因为起始的尖峰部分整流就足够给7脚供电的电压) , 使得Vcc电压掉落到欠压保护点达到打嗝保护目的 (此外, C18电容值的选择对打嗝保护也会有影响) 。

3.2 电压反馈电路设计

电压反馈电路通过电阻R1、R2对+15 V的输出电压进行分压, 将R2得到的采样电压与TL431的参考端2.5 V进行比较。若采样电压小于2.5 V (或相等) , 则TL431未工作, 阴极电流很小 (小于1 mA) , 此时流过PS2501光耦 (非线性光耦、高速开关) 二极管的电流很小, 光敏晶体管不导通, TL2844B的第1脚COMP为高电位, 约为5.8 V (经过两个二极管压降再通过电阻分压得到的电压约为1.8 V, 但由于TL2844B芯片内部有1 V稳压管, 电流感应比较器反相输入端为1 V, 其输出R为低电平) 。或门输出保持原有状态 (当S为高电平时, 无论R是何状态, MOS管此时关断, 即R对或门的输出无影响, 当S转为低电平, RS触发器保持原有状态) , 从而输出以最大占空比D进行输出。

当输出电压因某种原因偏高, 则采样电压大于2.5 V, 流过TL431的阴极电流增大, 流过光耦二极管的电流增加, 光耦二极管导通发光, 光敏晶体管导通, 其输出R为高电平。在开关周期内, S为高电平表示开关管关断, 输出R对或门输出无影响, 若S为低电平, RS触发器输出高电平, 表示无论开关管在什么状态, 或门输出为高电平, 开关管关断, 输出占空比D下降, 导致输出电压降低。

3.3 电流反馈电路设计

在电流控制型DC/DC变换器中, 由于内环采用了直接峰值电流控制技术, 可以及时准确地检测出变压器以及开关管中的瞬态电流, 从而形成了逐个电流脉冲检测电路。只要研究者给定限制参考电流, 就可以准确地限制流过开关管和变压器中的最大电流, 从而在输出过载或短路时保护开关管和变压器, 同时有效克服因输入电压的浪涌产生很大的尖峰电流而损害功率开关管。

开关管导通时, 其流过的电流逐渐增大, 并在由R17、R18并联组成的电流检测电阻Rc上产生压降, 该电压与电流比较器的另一端进行比较, 当这电压达到一定值时, 锁存器复位, 开关管截止;正常运行时, 检测电阻上的峰值电压由误差放大器控制。

原边检测电流I由下式确定:

式中:Ue—电压误差放大器的输出电压。

TL2844B的内部电流感应比较器反向输入端钳位为lV, 因此最大峰值电流限制为I=1 Rc。本研究设计了由R7、C20组成的滤波电路, 是为了滤除开关管导通时锯齿波的前端小尖峰。为了防止误控, C20电容值不能大, 否则让正常的锯齿波衰减导致电流峰值失控爆管, 其时间常数通常近似等于电流尖峰持续时间, 约为几百纳秒。此处的R7、C20分别是1 kΩ和1 nF。

3.4 振荡频率的设定

电源的工作频率可由TL2844B的数据手册中查到, 该芯片PWM输出的开关频率fS是振荡器频率fC的一半。

若时间电阻R5小于等于5 kΩ时, 振荡频率fC由下式确定:

若时间电阻R5大于5 kΩ时, 振荡频率fC由下式确定:

式中:C21—充电电容。

而开关频率fS=0.5fC, 开关频率直接影响高频变压器体积的大小, 但太大又会增大开关损耗, 一般取50 kHz左右。为此, 开关频率设定为:fS=0.5fC=43 k Hz, R5和C21的取值为:R5=20 kΩ, C21=1 nF。

4 输出整流电路及高频噪声抑制方法

4.1 输出整流电路

在每一路输出都是由快恢复整流二极管和滤波电容 (大容值电解电容滤低频和小贴片电容滤高频) 构成。在满足系统负载供电性能需求度前提下, 从节约成本角度考虑, 本研究方法中的各路输出没附加LC滤波器。

4.2 高频噪声抑制方法

引起输出高频噪声的原因较多, 所以降低高频噪声的方法各异, 主要采用的方法为: (1) 在布板方面, 尽可能缩小高频环路面积, 尽可能减小布板时因走线不合理所引起的分布参数对高频噪声的影响; (2) 关键元器件选择时需要关注的一些参数, 如电解电容的ESR、ESL, 开关MOSFET管的门极电荷、反向恢复电荷, 整流二极管的寄生电容、反向恢复时间等; (3) 变压器绕制方式对变压器分布参数有不同的影响, 低压输入时可以只需考虑漏感的影响, 但高压输入时必须考虑分布电容的影响[11]。

当然, 除了前面从源头减小高频噪声的方法外, 还可以采用外加的高频噪声抑制手段, 即: (1) 在MOS管漏源极和整流二极管两端加合理的RC吸收电路; (2) 在整流二极管上串磁珠; (3) 增大MOS管的驱动电阻; (4) 在输入侧加X电容减小差模噪声; (5) 在一、二次侧间加Y电容, 并尝试改变Y电容的位置及参数值以达到较好地减少共模噪声。

相比于差模干扰, 共模干扰的幅度大、频率高, 可以通过电源线形成辐射, 所以干扰较大。该设计在一、二次侧间加合适的Y电容CY1和CY2, 抑制高频噪声, 减少高频振荡和降低噪声峰峰值。

设计的辅助电源系统在整个输入电压范围内带满载时, +15 V输出的最大噪声峰峰值如图5所示 (左图是无Y电容方案, 右图是有Y电容方案) 。

-15 V输出的最大噪声峰峰值如图6所示 (左图是无Y电容方案, 右图是有Y电容方案) 。

5 结束语

在满足电动汽车电驱动系统辅助电源设计需求的同时, 兼顾系统成本, 本研究采用了单端反激多路输出的辅助电源设计方案达到了最初的设计目的, 并给出详细的设计过程。

经系统实验性能测试, 结果表明, 本研究所设计的辅助电源具有结构简单、性能良好的技术优势, 实现了在输入电压宽范围变化时系统多路电压的稳定输出;所采用的RCD电路既能保护开关管又能保证系统的效率, 同时, 还通过一、二次侧间加合适的Y电容抑制了共模噪声。目前, 该方案可以直接应用于电动汽车的电驱动系统。

参考文献

[1]甘久超, 谢运祥, 颜凌峰.DC/DC变换器的多路输出技术综述[J].电工技术杂志, 2002 (4) :1-3.

[2]吴冬梅, 蔡丽娟.开关电源的多路输出技术发展综述[J].电气传动, 2006, 36 (4) :8-11.

[3]蒋伟, 喻浩.DC/DC变换器在新能源汽车上的应用[J].机电工程技术, 2011, 40 (8) :143-144.

[4]张占松, 蔡宣三.开关电源的原理与设计[M].北京:电子工业出版社, 2004.

[5]陈坚.电力电子学[M].2版.北京:高等教育出版社, 2004.

[6]刘俊, 楚君, 王玲.一种基于UC3844的多路输出电源设计[J].电子工程师, 2007, 3 (9) :49-52.

[7]张兰红, 陈道炼.反激变换器开关应力抑制技术研究[J].电力电子技术, 2002, 36 (2) :29-31.

[8]邹华昌, 乔江, 宋浩谊.开关电源的缓冲电路设计[J].微电子学, 2008, 38 (1) :141-144.

[9]刘国伟, 董纪清.反激变换器中RCD箝位电路的研究[J].电工电气, 2011 (1) :21-23.

[10]夏亮.电动汽车驱动器用开关电源的设计研究[D].上海:同济大学电子与信息工程学院, 2008.

电动轮驱动技术研究 篇5

电动轮驱动技术研究

介绍了电动轮驱动技术的发展,电动轮的类型及特点以及电动轮驱动技术的利弊,提出了电动轮技术的发展趋势.

作 者：汤双清 王姣菊 曾虎彪 TANG Shuang-qing WANG Jiao-ju ZENG Hu-biao 作者单位：三峡大学,机械与材料学院,湖北,宜昌,443002刊 名：机械工程与自动化英文刊名：MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATION年，卷(期)：“”(2)分类号：U469.72关键词：电动轮 电动车 研究

腾讯驱动汽车新营销浪潮 篇6

对于汽车行业来讲，利用互联网进行营销传播，已经成为行业内不可逆转的营销趋势。网络营销的多样化手段及相对低廉的投入，对于汽车厂商或经销商迅速打响自己品牌或进行产品销售有巨大的推动作用。对网络营销的深入利用与挖掘，不仅是产品销售的助推器，更是企业构建竞争优势的一种重要手段。

以腾讯为代表的门户网站，通过超越传统网络营销单一性的多元化、差异化整合营销，为汽车品牌从众多竞争对手中脱颖而出，快速建立自己的品牌影响和销售促进，提供了立体传播平台。腾讯QQ已成为2006北京国际汽车展览会“特约快讯通道”，由主办方授权，由腾讯汽车频道[auto.qq.com]提供内容支持，通过“QQ订阅”和“TIPS定向消息”、结合腾讯QQ客户端的及时性和互动性优势、利用强大的即时通信平台实时发布展会信息；除此之外，在车展现场，腾讯网设置48平方米的大面积展位，搭建双层结构，打造双直播间，组织丰富的现场活动，并与CCTV-2年度车型评选活动合作，联合发布纪念公仔。还有线上的“一人有一个故事”、“汽车摄友团”、“问VS答”、独家专栏等多种活动和栏目配合。

网民：主流汽车消费者

中国汽车市场在2005年经历了严酷的考验，市场竞争的理性回归，使得企业在价格、政策、成本等外界因素的影响削弱的情况下，急切地寻找企业自身的价值所在，也就预示着，国内车市的竞争重心必将实时地由价格转向营销。

曾经在许多广告主印象中，中国的网民都是一些年轻、经济收入低、不具备高消费能力的毛小孩——现在，这种情况已经彻底改变了。在北京、上海、广州等地区，在已经形成对互联网信息依赖的网民中，大专以上文化程度的占56.8%，已婚网民占39.9%，网民已经是中国消费能力很强的主流人群。

值得汽车行业重视的是，根据AC尼尔森的研究，中国互联网网民购车愿望最为强烈，并且拥有相应的购买能力。调查显示，中国主要城市中汽车的家庭拥有率为7%。互联网网民的汽车拥有率（31%）显著高于全国平均水平。而更重要的一点是，买车的人很少不上网。在北京，60%以上的用户在买车前会上网查询有关信息；2005年，通过专业车网查询购车信息、找到经销商的潜在购车用户超过15万人，其中直接提交购车意向的超过3万人。

可以说，互联网让营销力量得到了极大的释放。那些只依赖传统广告方式、只懂得花巨资投平面广告然后坐等消费者上门的企业，有朝一日会发现自己已被竞争对手抛在后面。在新的营销时代，市场营销的胜利者，必然是对互联网信息最有效利用与控制者。利用互联网进行汽车营销传播，已经发展成为汽车行业不可逆转的营销趋势。

选择：高黏度网媒平台

好的汽车营销不但需要汽车厂商们去研究生活、发现需求，并融合到产品的设计研发中；同时，在产品的传播中，也需要汽车厂商选择合适的媒体平台，去表现其产品与消费者的生活融合的特征与其个性化的特点。能够与消费者的生活紧密融合，并且兼具个性化特征的媒体无疑会更加丰富汽车产品的传播表现力。

作为贴近消费者的传播平台，腾讯网无疑是做得比较出色的。它近几年一直倡导“在线生活”3C模式，即围绕已经形成的社区（Community）进行全面的业务布局，为社区用户（Customer）提供信息获取、沟通、娱乐、商务等全方位的互联网内容服务（Content）。正是这种“在线生活”的概念，使得腾讯展现了比其它网络门户更大的网络黏度，能够牢固地抓住用户，并使用户的网络活动日趋丰富，不局限在单纯的浏览或是聊天。这些要素，使腾讯成为企业置入性营销和整合营销的良好平台。

在腾讯网与一汽马自达3的合作中，马自达3作为一款年轻运动的车型，特别适合时尚前卫一族，在腾讯上进行推广时，马自达3选择了腾讯QQ对话窗口，并且在广告设计上着重体现马自达3的动感和活力。短短5天时间，近2亿的曝光量，使马自达3的品牌及产品得到了最大范围的传播。

手段：多样、互动与整合

可能对于许多汽车企业来说，汽车营销跟网络的结合不是新话题，但是，许多汽车企业对网络营销的理解与利用，却仍停留在浅层次的阶段。单一手段的运用，单方面的广告诉求，没有很好地利用网络手段的多样性和互动性。如何花最少的钱，去运用和整合尽量多的资源，并且通过多种传播方式影响受众，达到传播效果的最大化和最佳化，已经成为企业进行市场推广与传播的重要课题。

腾讯网的客户在北京车展的报道期间可以有一整套的整合推广方式。因为腾讯网不但专门开立专题页面，面向用户提供2006北京车展新闻报道、专业评论和资讯服务，开设品牌专区、热点车型、嘉宾访谈、新车图库、品牌展厅、香车美女、展会花絮、视频集锦、服务指南、网友互动等多个热门栏目，还推出腾讯独有的QQ订阅、TIPS定向消息、迷你首页等不同推广方式，提供多种平台。

同时，腾讯网的聊天对话框、腾讯网的在线游戏、腾讯的QQ秀、腾讯的微型新闻页面以及腾讯的系统公告和腾讯软件等等都可以成为企业进行置入式营销的平台。

病毒传播也是腾讯网的一大优势。“QQ群”是QQ独有的一项功能，通过QQ群，用户与用户之间可以即时沟通，也可单独聊天，最重要的，“QQ群”是按照某种人脉关系建立的，比如传媒群、车型群。群的空间私密而独立，如果把论坛比作公开的酒吧，那么称群为私人会所再恰当不过了。

据最新的数据显示，QQ群自推出以来发展迅速，“QQ汽车群”目前数量达到64,615，覆盖人群达到1,298,396，腾讯QQ用户可以建立自己的车友圈子，参加腾讯车优惠，领取腾讯个性车标。群的内容广泛，囊括汽车的方方面面，某些热门车型的群甚至高达数百个。在这个平台上，企业可以利用“病毒式营销”在短暂的时间内快速地、爆炸式地传递给成千上万的消费者，负载着某厂商品牌或产品信息的QQ聊天对话框、聊天界面皮肤、传情图片被广泛传播给成几何级数增长的人群，营造了一个极佳的互动体验平台。

另外，基于即时通讯平台建立的腾讯网，在互动性上也胜出一筹。腾讯所特有的消息会话模式，可以使用户通过点击就可以与编辑、厂商、经销商进行直接，即时的对话，这为用户与厂商、经销商创造了充分的互动空间。

集中：潜在用户集合地

汽车之于中国消费者，已经从最早的奢侈品逐渐蜕变为平民化的代步工具，也使汽车的目标消费群体逐渐发生了改变，汽车厂商们不仅要关注已经具备高消费实力的成熟人士，满足其近期的销售目标；同时，也要关注乐于接受新事物并具备成长性消费特点的青年族群。而腾讯的主力用户经过了7年的成长，年龄与消费能力已经达到了这个阶层。他们不但会购买汽车，而且充满活力，有强烈的交流欲望，他们构成了腾讯汽车频道存在的理由。

基于这样的背景，腾讯网汽车频道也大胆地做出了尝试，贯彻“轻松、娱乐、好玩”的编辑思路，将资讯以更“平易近人”的姿态渗透到网民每天所浏览的内容中去。这种理念已经使腾讯汽车迅速树立起一种特立独行的传媒特点，这种特点正适合它的用户群，并成为这一类人所追求的生活态度。

例如针对此次北京车展的专题报道，腾讯汽车频道除了在网页上的报道风格非常轻松、活泼、好玩之外，还有很多线上线下的活动相配合。以“玩转汽车生活”为纲领的腾讯汽车频道，已经开始“一人有一个故事——腾讯汽车大型人车感性故事选秀”活动。这个活动面对内容客户，引发并且引导一个感性化的汽车(品牌)话题，达到迅速传播和广泛宣传的效果。在腾讯QQ用户登陆QQ后，还未浏览任何网站之前，腾讯网就会把信息内容通过迷你首页、系统消息、系统公告、订阅等方式推送到用户的桌面，例如“迷你首页”目前曝光率高达6000万/天。

用户和网站的相互契合，以及5.2亿个QQ号码、同时在线2100万的巨大用户数量，使得腾讯网的传播效果十分显著：早在广州车展之前，北京现代雅绅特在启动其“谁和谁最配”线上活动时，指定了腾讯网作为其惟一的网络合作媒体，就创造了单天点击超过100万的宣传回报。

电动汽车驱动系统 篇7

电动汽车的组成包括:电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心,也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。

1、电动汽车驱动电机的作用

电力驱动系统是电动汽车的心脏,从功能角度看,它可以分为电气和机械两大部分。电动机是纯电动车辆唯一动力部件,它与能量源之间的能量流动是通过功率转化器进行调节的。电动机的性能将直接影响电动汽车的最高车速、加速性能及爬坡性能等。

电动汽车是以车载电源为动力,并采用电动机驱动的一种交通工具。电机及其驱动系统是电动汽车的核心部件之一。驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能,通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。作为电动汽车三大关键技术之一,电机驱动系统和电池一样,对电动汽车的动力性能、续驶里程也有着重大的影响。电机的高密度、小型轻量化和低成本对整车来讲至关重要。

2、电动汽车对驱动电机的要求

电动车用驱动电机通常要求能够频繁启动/停车、加速/减速,低速和爬坡时要求高转矩,高速行驶时要求低转矩,并要求变速范围大。其主要参数包括:电动机类型、额定电压、机械特性、效率、尺寸参数、可靠性和成本等。另外为电动机所配置的电子控制系统和驱动系统也会影响驱动电动机的性能[2]。

1高电压。在允许范围内尽量采用高电压,可减小电动机的尺寸和导线等装备的尺寸,特别是可降低逆变器的尺寸。

2高转速。高转速电动机体积小、质量轻,有利于降低电动汽车的整车整备质量。

3质量轻。电动机采用铝合金外壳,以降低电动机质量、各种控制器装备的质量和冷却系统的质量等也要求尽可能轻。

4较大的起动转矩和较大范围的调速性能。这样使电动汽车有良好的启动性能和加速性能。电动机有自动调速功能,因此可以减轻驾驶员的操纵强度,提高驾驶的舒适性,并且能达到与内燃机汽车加速踏板同样的控制响应。

5效率高、损耗少,并具有制动能量回收功能。电动汽车应具有最优化的能量利用,以在车载总能量不变的情况下最大限度的增加续驶里程,再生制动回收的能量一般可达到总能量的10%～20%,这是在内燃机汽车上不能实现的。

6必须有高压保护设备。

7可靠性好、耐温耐潮性能强及运行时噪声低。

8结构简单、维修方便及价格便宜。

3、驱动电动机的种类

电动汽车驱动系统研究的重点是各种类型的驱动电机及其控制,按电机的类型来划分,电驱动系统可分为直流驱动系统和交流驱动系统两大类。早期时由于直流电机控制比较简单,电动汽车多数采用直流电机。然而,目前随着现代交流调速技术的发展,其动态性能己经达到或者超过直流电机的水平,并且交流电机本身具有体积小、功率大、效率高、结构简单、易于维护等优点。由于交流电机没有了电刷和滑环等,克服了直流电机因换向器带来的缺点,因此交流驱动系统将逐渐成为电动汽车的主流驱动系统。在交流驱动中,驱动电机主要采用异步电机、永磁同步电机(包括无刷直流电机)以及开关磁阻电机[2]。

3.1交流感应电动机(三相异步电机)

三相异步电机转子结构简单,与定子无直接接触部件,运行可靠,转速高,成本低,在蓄电池供电的条件下,可以实现四象限运行,所以目前在电动汽车中交流异步电机应用较多。美国制造的电动汽车普遍采用感应电动机驱动,如Chrysler公司生产的Epic Van;Ford公司生产的Ranger EV,通用汽车公司生产的IMPACT和EVI电动汽车。国内也采用感应电动机作为电动汽车的驱动电机也比较多,如胜利SL6700DD电动客车,郑州华联ZK6820HG-1电动轻型客车。

交流感应电动机是目前欧美国家电动汽车驱动系统的主流产品,功率覆盖面广,转速可高达12000-15000r/min;可采用空气冷却或液体冷却方式,冷却自由度高;对环境的适应性较好,能够实现再生反馈制动;与同样功率的直流电动机相比较,质量减轻一半左右,价格便宜,维修方便。其缺点是驱动电路复杂、效率及功率密度偏低,控制系统成本过高,其造价远远高于交流感应电动机本身,而且调速性能较差。

3.2永磁同步电机

永磁同步电动机的转子磁场由永磁体本身产生,当定子通入交流电流时,产生的转速为n1的旋转磁场立即和转子磁场发生作用,根据同性相斥、异性相吸的原则,S极和N极间很快地被吸住,它们之间产生相应的磁拉力,只要这个磁拉力足够大,定子将吸合着转子同步运转。

永磁同步电机体积小、重量轻、功率密度大、低速输出转矩大,精度高、效率高、噪声小、维护简单的优点。因此在各个国家都有应用。但是他在高速运行时比异步电机复杂,需要检测转子磁极位置,另外永磁体还有退磁问题,造价也较高。

3.3开关磁阻电机

开关磁阻电动机简称SR。它是一种新型电动机,因其结构简单、坚固、工作可靠、效率高,其调速系统(SRD)运行性能和经济指标比普通的交流调速系统好,具有很大的潜力,因而近几年来,它在牵引调速领域异军突起,发展颇为迅速。

(1)开关磁阻电动机工作原理

SR电动机的运行遵循“磁阻最小原理”——磁通总要沿磁阻最小的路径闭合。而具有一定形状的铁心在移动到最小磁阻位置时,必使自己的主轴线与磁场的轴线重合。

(2)开关磁阻电动机调速系统组成

开关磁阻电动机调速系统简称SRD,主要由SR电动机、功率变换器、控制器、位置检测器及速度检测器等部分组成。

开关磁阻电机结构和控制简单、出力大,可靠性高,成本低,起动制动性能好,运行效率高,但电机噪声高,转矩脉动严重,非线性严重,在电动汽车驱动中有利有弊,目前电动汽车应用较少。它的主要研究方向是模型研究。

4、驱动电机的控制策略简述

电机的各种控制技术包括标量控制、矢量或磁场定向控制、直接转矩控制、磁链控制、变结构控制以及智能控制如专家系统、模糊逻辑和神经网络等[3]。

矢量控制理论比较完善且日趋成熟,在线能准确辨识出电机的参数,控制性能已基本满足电动汽车的动力性要求,而且矢量控制策略的方案很多,常见的就有转差频率矢量控制、无速度传感器矢量控制、参数自适应补偿矢量控制等等,随着微处理器运算能力愈来愈强,处理复杂算法的实时性也越来越有保障,其应用范围会更广泛,国外研制生产的电动汽车几乎全部采用各种类型的矢量控制系统。变结构控制(VSC)最近也被应用到电动机驱动控制中,VSC针对系统参数不确定、外部扰动和噪声具有较强的鲁棒性,在稳定转速的情况下,系统的动态、静态品质优良,改善了转矩和磁链的脉动大的问题,抖振现象也会得到抑制。模糊逻辑、神经网络等智能控制方法也被引用到电动机控制中,这些先进的控制策略与传统控制方法相结合来解决复杂问题,使电机的效率得到优化,电机参数的自动测量、自动整定时系统工作在最佳状态。在不久的将来,人工智能控制器(AI)不要人的干预就可以对系统自动诊断、修正错误。

5、结束语

纯电动汽车将是替代燃油汽车的最可能的选择,驱动电机及控制技术作为电动汽车关键技术之一,融合了电机技术、电力电子技术、控制技术及现代微电子技术等。其技术的先进性、工艺的可靠性、工作的稳定性决定了整车的性价比,也左右着电动汽车技术的前进步伐。相信随着技术的不断进步,电动车驱动电机及控制系统必将向着与各学科交叉、融合的方向发展,成为一个机电集成的智能化系统,电动汽车的动力控制系统将会有长足的进步。

参考文献

[1]范思广.电动汽车电机驱动系统及其控制技术的研究[J].汽车零部件,2011(8).

[2]郑金凤,胡冰乐,张翔.纯电动汽车驱动电机应用概述[J].机电技术,2009(s1).

[3]王知学,刘嫒,张云,张伟.电动汽车驱动电机及控制系统的研究现状[J].山东科学,2010(3).

电动汽车驱动系统 篇8

关键词：纯电动汽车,电机驱动,传动机构,仿真分析

0 引言

面对实现汽车工业的可持续发展需求、亟待解决的日益严峻的能源问题、趋于恶化的环境压力, 未来汽车技术的重要发展方向无疑是纯电动汽车[1]。纯电动汽车的研发运行对于节能、减排、降噪、环保等方面而言, 不啻为一条捷径, 无论是从我国汽车工业的发展要求还是从新能源战略的实施来看, 纯电动汽车均具有重大的科研意义。

汽车驱动性能实现的载体是电机驱动系统, 其需要拥有密度较高的转矩, 并且需要在转矩控制和峰值功率方面性能优良, 其可靠性也要求较高。

选择电机驱动系统匹配性好的相关参数, 主要取决于以下诸因素:驾驶员的驾驶性能要求、车载能源系统的性能要求以及车辆性能约束, 这是一个多约束条件整体优化求解过程。本文根据汽车的理想驱动特性场, 建立仿真模型进行相关分析, 确保实验结果的准确性和可行性。

与现实条件下驱动特性场的比较复杂的情况不同, 应尽可能拓宽高效率区域, 以达到理想的驱动特性场要求, 而要实现这个目的, 起始阶段需要施加较大的转矩, 最高速度下也必须具有相应的转矩以满足车辆低速行驶所需的起动、爬坡、坡停起动加速度。

1 纯电动汽车的基本构成

纯电动汽车与传统内燃机汽车相比, 主要的区别在于动力系统, 即纯电动汽车的核心为电机驱动系统, 而非内燃机系统。电机驱动系统主要由电源、驱动电动机和控制装置等构成。

1.1 电机驱动系统

电机驱动系统依托于电源的电能, 提供驱动所需的机械能, 继而直接驱动车轮和工作装置或者通过机械传动装置间接驱动上述构件。

按类别分, 纯电动汽车电机驱动系统分4类:

1) 直流电动机驱动系统。此驱动系统结构简单兼具优良的电磁转矩控制特性, 广泛应用城市无轨电车;其缺点是质量与体积较大, 所以布置起来较为麻烦。

2) 感应电机驱动系统。这种驱动系统矢量控制调速技术比较成熟, 尽管驱动电路复杂, 成本较高, 但由于拥有结构、成本、运行、声品、动力等诸多的不可替换的优势, 其应用还是比较广泛的。

3) 永磁无刷电机系统。这种驱动系统功率密度高、电机尺寸小、体积小、转子结构简单、稳定性好。

4) 新一代牵引电机系统。这种系统即开关磁阻电机驱动系统, 具有高密度、高效率、低成本、宽调速等优点。

1.2 电源系统

纯电动汽车的电源系统为驱动电机提供电能, 并由驱动电机转化为机械能, 直接驱动车轮和工作装置或者通过机械传动装置间接驱动上述装置。铅酸蓄电池是纯电动汽车上应用最广泛的电源之一, 然而其缺点主要有充电速度慢、寿命短、比能量低, 随着纯电动汽车技术的发展而逐渐被其他蓄电池取代[4]。锂电池作为正在迅速发展的电源之一, 相对于其他诸如燃料电池、镍铬电池、钠硫电池等正在发展的电池都具有显著的优势, 进一步解决了纯电动汽车的发展瓶颈。

本文讨论的对象使用高能锂电池作为动力源的纯电动汽车, 锂离子电池优势明显, 其拥有寿命长、无记忆效应、比能量大、放电电压高、可快速充电、自放电速率小、安全性密封性好、无泄漏且环保等众多优点, 显示其在纯电动汽车的广泛的应用前景。

1.3 电池管理系统

纯电动汽车研究中的关键技术之一即为电池管理系统, 其最基本的作用为监控电池的电流、温度以及电池电压。为避免过充、过热、过放电现象, 尤其是为了避免单体电池之间电压严重不平衡现象, 以实现实时管理电池的工作情况, 通过对上述参数的测量、反馈并进行改进性设计, 使得电池的循环寿命以及存储性能得到持续提升[5]。

电池管理系统主要依照其功能实现方式可分为两大类:一类基于芯片;另一类基于分立式器件。基于芯片的电池管理系统主要是在芯片中集成了均衡电路以及电量计量算法、前端采集电路以及通讯功能, 并辅之以外围电路来实现对电池的管理功能[6]。本仿真实验即利用此系统体积更小、集成度更高的优点, 实现了操作的快捷性与监测的便捷性。基于分立器件的电池管理系统, 主要分为软硬件协调工作或纯硬件工作的解决方案, 其中软硬件协调工作方案功能完善性好, 实现起来较为灵活, 而被大力推广。从产品设计的灵活性角度而言, 该方案优势显著。

1.4 车身和底盘

纯电动汽车的车身与传统汽车基本相同, 底盘中的传动系比内燃机汽车有所简化。为了方便线路连接、充电、检查和装卸, 需要有足够的空间在底盘的布置上存放动力电池组, 以使得动力电池组的整体机械化装卸更加顺利实现[7]。这就要求将动力电池组渗出的酸、碱液对底盘结构件的腐蚀侵害降到最低, 还要求增强承载结构件的刚度、加大承载空间的跨度。

车身主要指增加汽车底部的流线型, 并且增加复合材料的使用, 在车身轻量化的基础上, 采用性能优良的轮胎以减少车轮的滚动阻力。

1.5 辅助设施

辅助系统包括辅助动力源、动力转向系统、导航系统、空调器、照明及除霜装置、刮水器和收音机、安全保护装置等, 借助这些辅助设备来提高汽车的操纵性、安全性和乘员的舒适性[8]。

2 建立整车仿真模型

2.1 CRUISE软件的选择

本文选择CRUISE软件来进行仿真分析。作为针对车辆动力性、燃油经济性、排放性能与制动性能的仿真研究分析, CRUISE软件具有较大的优势[9]。该软件无论是在车辆开发过程中对车辆性能预测、动力传动系统的匹配, 还是在纯电动汽车的建模仿真以及性能模拟方面, 都具有操作简便性与结论可靠性。CRUISE软件界面简洁方便, 与通用编程软件的接口众多, 可满足后续开发需求, 并且在建立控制元件模型以及自定义模块等方面为用户拓展了应用空间。

CRUISE以其灵活的模块化理念和智能化的驾驶员模型, 可以比较便捷地分析各种车辆和动力总成配置, 并且可在相应模块上迅速建立合适的系统模型。在研究传动系统的低频振动特性时, 可利用CRUISE的弹性扭转轴单元, 该软件所拥有的黑盒子功能还可以使用户自定义控制算法。CRUISE所嵌入的MATALAB/SIMUL INK、Flow master等接口, 为进一步的流体力学相关分析提供了较为方便的途径。

CRUISE软件的诸多便捷性以及适用性, 首先可以减少设计的盲目性, 其次可以缩短研发周期, 最终可以节约研发成本, 在产学研各个环节都可以带来理想的经济效益。选择CRUISE软件符合实验要求。

2.2 电机模型的建立

根据已有型号的电机, 把相应的转矩、转速及其他有关数据输入CRUISE之中, 建立电机模型。

电机工作电压60 V, 最大转速为3100 r/min, 转动惯量0.15 kg·m2, 最大转速时的转矩是0 N·m。电机质量10kg, 初始工作温度50℃, 比热容1000 J/ (kg·K) , 达到最大功率转速时间10 s, 最高温度160℃。设电机效率为恒定值, 与转速和输出转矩大小无关。将数据输入电机后得出特征图。如图1~图2所示。

2.3 电池模型的建立

最大电池容量为150 Ah, 起始容量为90%, 额定电压为72 V, 最大电压82.2 V, 最小电压60 V。电池组电池数量为1, 电池组质量为120 kg。如图3~图5所示。

2.4 整车模型的建立

将电池、电机、离合器、变速箱、驾驶员模块以及车轮等模块拖入CRUISE的工作区中, 建立仿真模型。针对电机的电压、转矩和转速等;车轮的摩擦因数、主减速器的主减速比等;车辆模块的满载重量、迎风面积和阻力系数等, 将相关参数输入到系统中。在CRUISE仿真环节, 按照系统的提示输入相应的参数, 即可顺利实现仿真过程。逐步实现系统的物理连接以及信号连接。选定各子系统模型, 依据汽车部件连接关系与配置方案, 用软件里的connect模块建立相关模型的物理连接。驾驶舱和动力传动系与制动系之间不存在物理连接, 但是传动系各部件间具有直接的物理连接[10]。信号连接的建立主要通过在软件界面设置相关参数来实现, 这些模型在仿真过程中即主要通过信号连接来实现信息的传递。仿真之前, 要确保把相应的全部信号连接在系统里准确定义, 不允许出现一个错误否则仿真程序无法运行。如图6所示。

3 仿真及数据分析

选择实验需要的工况并配置相关的任务, 按照纯电动汽车仿真要求, 遵循合理的实验步骤选择适当的仿真步长以及精度并进行仿真计算。

计算任务的设定:在Cycle Run模块里仿真续航里程;在Climbing Performance模块里仿真最大爬坡度;在Constant Drive模块里仿真最高车速。最后选择标定的计算公式, 计算后提取计算结果, 对其进行相应的分析。

3.1 整车仿真及数据分析

循环工况实验:见图7。最大爬坡度实验:见图8。

该车型最大爬坡度为1.3%, 不能满足要求。

加速试验:见图9。

可知, 该车最大速度为20 km/h, 没有达到设计要求。

3.2 电机仿真数据分析

由图10可知电机最大扭矩为40 N·m, 最大输出功率为5.88 k W, 最高转速为1364 r/min。

3.3 电池仿真数据分析

由图11可知, 该型纯电动汽车运行时, 最大电流135A, 最大电压79.2 V。

仿真结果可知该车型爬坡度、最大车速均不满足要求, 而且差距较大。

4 实验结论与分析

本文详细介绍了纯电动汽车的组成, 建立了基于CRUISE软件的传动系动力仿真模型, 并且以某型号纯电动汽车为研究对象, 对动力性能、能耗等进行模拟仿真实验, 运用汽车理论和汽车构造知识, 对纯电动汽车动力性能进行分析、匹配, 根据要求选择合适的电机、电池, 选择差速半轴方案作为某型纯电动汽车的传动系布置方案。通过对续航里程、最大爬坡度、最高车速仿真结果分析, 得出该型纯电动汽车的动力性能不能够达到要求, 需要对原有车型的一些参数进行修改, 并提出了可供参考的意见。

基于传动系统的复杂性, 在各参数确定的条件下, 建模、调试过程所需周期比较长, 研究工作需要承担更高的时间成本。使用CRUISE软件进行本实验的研究是一个比较切合实际的过程, 由于软件程序本身的优点, 首先节省了大量的时间, 建模过程也得以简化, 运行可靠性好, 调试过程较为方便, 仿真结果准确度较高, 分析研究过程可行性好。

参考文献

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[3]徐萍萍, 宋建国, 沈光地.纯电动汽车电机驱动系统特性研究[J].微电机, 2007, 40 (11) :43-45, 50.

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[9]于良杰, 乔昕, 张许峰, 等.电池管理系统在纯电动汽车中的应用[D].山东科学, 2010, 23 (3) :87-91.

电动汽车驱动系统 篇9

关键词：电机测试台,电动汽车,驱动系统,永磁同步电机,LabVIEW

电动汽车的许多重要性能( 如启动加速性能及最高时速等) 都和电机、控制器的性能直接相关,由于材料性能不稳定且工艺精度难以保证,目前,我国的电机设计无法一步到位,而是需要试制样机,经测试找出电机性能上的偏差,然后对电机设计方案进行局部范围内的调整,继而测试、调整、试样[1~5]。所以在车用电机和控制器系统研制过程中,除了必须对设计、工艺过程和控制理论分析方面进行研究外,还要对产品进行大量的试验验证,以探索改进的途径。没有好的电机性能测试设备,电机和控制器系统的设计工作将会是复杂且冗长的[6~9],因此,笔者设计了基于LabVIEW的电动汽车驱动系统测试平台。

1 系统构成与工作原理1

电动汽车电机与控制器系统测试平台的结构如图1所示,主要包括硬件和软件两部分,其中硬件部分包括: 直流电源、电机与控制器系统、测功机与控制器、转矩转速传感器、信号调理电路、PZ4000功率分析仪和控制计算机( 包括CAN卡、GPIB卡和数据采集卡) 。

电机测试分析平台采用直流整流电源( 0 ~400V( DC) ) 供电,直流整流电源对电网上的三相交流电进行整流,输出电压可调的直流电用作被测电机控制器和测功机控制器的输入电源。被测电机控制器对直流整流电源输出的直流电进行变换,输出电压幅值和频率可调的三相方波电流; 测功机控制器对可控硅电源输出的直流电进行变换,输出电压幅值与频率可调的三相正弦波电流。应电动汽车整车的要求,被测电机控制器采用转矩闭环控制策略来控制被测电机的运行。为了测试被测电机在各个转速下的转矩输出情况,测功机控制器采用了转速闭环控制策略。测功机电机为永磁同步电机,在测试过程中它为被测电机提供测试所需要的负载,所以在任何转速下测功机电机所能提供的最大负载转矩必须大于被测电机的实际最大转矩,只有这样才能测定被测电机在每个转速下的最大转矩。

被测电机的三相电流传感器、温度传感器和电机控制器的母线电压传感器、母线电流传感器、温度传感器及转矩转速传感器等输出信号,经信号调理电路转换成适合的电压信号后送给数据采集卡。在控制计算机上运行的被测电机测试软件对数据采集卡采集到的数据和功率分析仪通过GPIB总线上传的数据进行分析,并根据相关算法通过CAN总线给被测电机控制器和测功机控制器发送控制命令。

2 电机测试台软件设计

电机测试分析平台的测试软件采用了结构化的程序设计方法,使系统软件易于调试、测试和维护,由于电机测试项目的要求和电机运行实际情况的需要,测试软件必须能实现被测电机及控制器的性能测试、温升测试、试验数据存储和分析、被测电机及控制器与测功机电机及控制器状态监控、CAN总线工作状态监控、故障情况紧急处理及被测电机其他参数测试等功能。测试系统测试软件结构框图如图2所示。

笔者根据实际应用的情况对被测电机及其控制器自动测试子系统和通信子系统进行详细说明。

2. 1 自动测试子项目

测试软件既可以对被测电机及其控制器进行人工测试也可以选择自动测试界面中的项目对电机及其控制器进行自动测试。根据电机测试项目的要求,测试软件一共设置了4个自动测试项目,分别为持续运行特性测试、短时峰值特性测试、稳态温升测试和循环考核温升测试。在进行自动测试之前应该先停止人工测试项目,使测试台处于静止状态,然后设置自动测试项目的运行参数。如图3所示,假设要对被测电机进行持续运行特性测试,则在启动自动测试项目之前必须设置项目1中的运行参数,待测试台处于静止状态后才能开始启动自动测试项目; 如果正在进行一个自动测试项目时又启动另一个自动测试项目,则同样该指令将不被执行,只有等第一个自动测试项目结束或者被工作人员停止后才能进行第二个自动测试项目。在自动测试开始后,程序以20ms为一个周期循环运行。

2. 2 通信子系统

通信子系统主要是测试软件通过控制CAN总线接口卡来进行CAN信息的发送与接收,从而实现测试软件与电机控制器和测功机控制器之间的信息交换。对于被测电机及其控制器系统而言,除了要求电机及其控制器系统性能达到整车的要求之外,其通信系统的可靠性和稳定性也要达到整车的要求。因此测试分析平台对于被测电机及其控制器系统而言不仅是性能的测试平台而且也是通信能力的测试平台。电机测试分析平台通过对整车通信网络的实际情况进行分析得出整车通信网络的各种参数,并按照这些通信网络的参数建立了自己的通信子系统,从而达到的模拟整车工作环境的目的。软件具体流程如图4所示。

测试平台采用计算机为控制中枢,通过各种现场总线来控制各种试验设备以缩短电机测试时间,提高了测试效率。同时由于采用开放式的计算机系统结构,使得系统在降低硬件成本的同时还能很容易地进行各种功能扩展,从而使系统能够不断地升级完善。

3 测试台试验与数据分析

本测试台的研制主要是针对电动汽车,通过测试电动汽车的电机,为后续电动汽车的研发提供测试数据。为了验证测试台能够满足电动汽车驱动系统性能测试的需要,对长安C206电机系统进行了测试,试验主要测试其转矩、转速和运行效率能否满足车辆要求。对电机进行负载测试的方法如下: 测功电机的起始测试转速为500r/min,每500转为一个测试点; 被测电机在转折转速以下的每个转速点其设定转矩均为123N·m,超过转折转速后根据恒功率曲线特性,计算出相应的设定转矩。将测试的数据通过Matlab进行数据拟合,得到电机输出转矩曲线、输出功率曲线和效率MAP曲线如图5 ~ 7所示。

测试结果表明,电机的峰值效率为95. 47% ,在电动工况和发电工况下,工作在高效区 ( 不小于80% ) 的工作点占83. 79% ,当电机的转速在1 500 ~ 8 000r / min时,电机的效率可以保持在90% 以上,试验结果见表1,可见驱动系统的效率可以满足整车性能的要求,测试平台能够达到测量的精度与测试的需求。

4 结束语

电动汽车驱动系统 篇10

2001年起, 中纺锐力公司连续承担国家“863”计划节能与新能源电动汽车重大专项“EQ6110HEV混合动力城市公交车用电机及控制系统”、“EQ6110HEV混合动力城市公交车用电机及控制系统的产业化”、“车用开关磁阻驱动电机系统”、“DCM机电耦合动力传动装置关键技术开发”等课题, 在课题负责人高超教授、闫志平高工带领下, 成功开发出50/100KW强混合、35/60KW中混合用电机系统等产品。承担的课题均顺利通过国家验收, 各项技术性能指标达到或超过课题合同要求, 其中电机噪声指标取得了突破性进展, 电动汽车用电机产品的产业化工作在“863”团队中起到了积极示范作用。公司配置了国内生产SRD的第一条组装流水线, 并于2008年通过了汽车行业TS16949认证, 年生产能力可达3000套。2004年以来, 该公司向东风电动汽车股份有限公司提供了50套产品, 在武汉市公交510、599、585路示范运营。

公司自主研制生产的SRD系统适合于电动车辆的驱动电机, 电机结构简单结实、高启动转矩、低启动电流, 高效区宽, 具有完全对称的四象限可逆调速性能, 同时拥有极快的动态响应时间。车用电机系统包括一台电动机和一个控制器, 具有电动和发电两种运行方式以及转矩和转速两种给定方式;有较宽的转速范围、较高的效率和较轻的重量。产品主要技术参数为:额定电动功率为35KW、峰值功率60KW、峰值发电功率50KW, 转速范围0～7000rpm, 额定电源为直流336V, 系统额定效率不低于88%, 电动机重量140kg, 控制器重量35kg, 通讯方式为CAN总线, 数字参数设置。

其电动机为三相12/8极结构, 自然冷却, IP54密封, H级绝缘。采用钢板焊接整体式降噪结构, 配合课题开发的专利技术——减振安装装置, 大大降低了在车辆应用中的噪声水平。控制器采用TI公司DSP芯片进行全数字控制, 采用了多种现代控制策略和控制方式, 系统最高效率超过90%, 高效区超过80%;低速输出转矩和高速输出功率充分保证;动态调速时间≤200ms, 能够满足车辆自动换档要求。用户界面丰富, 有100多个可调参数满足不同用户要求;并通过上位机简化软件参数管理工作。具有CAN总线、RS485通讯口, 便于同整车控制系统接口。控制器结构采用减振安装, 电路全部采用三防结构, 能够适应车辆恶劣的环境应用, 提高了产品可靠性和耐久性。

新日电动车的研发驱动力 篇11

对研发的追求。更重要的是，它能在需求和技术间

进行完美转换。这为其提供了源源不断的驱动力。

2010年10月31日，上海世博会正式闭幕。新日电动车也完成了其184天的特殊使命，完美收官。在此前半年的时间里，新日的130余辆四座电动车和300余辆两轮电动车穿行于世博园区，不但减排量相当于全年在世博园种植了万余棵40年的参天大树，而且，始终做到了零故障。

这是个看似简单，实则相当考验技术拼杀力的行业。

“好多人都认为这个行业技术含量并不高，但为什么电动汽车到现在都没有大突破？第一，它的产业化还没有达到老百姓能使用的程度，而没有产业化的产品很贵；第二，它的核心部件不能达到老百姓使用的要求。全世界电动车在动力源上都遇到了发展瓶颈。”江苏新日电动车股份有限公司总经理赵学中对《中外管理》解释说，“电动自行车也是同样道理。”提起对技术的重视，他颇为得意。因为，在同行业企业都没弄明白的时候，新日已经提前一步起跑了。

从2005年开始，新日的两轮电动车已经连续五年销售额位居全国第一，而在这个拥有世界最大规模自行车大军的国度摘冠，自然意味着同时是不折不扣的全球第一。

谁说老百姓不懂技术

1998年，经营摩托车配件业务的年轻小伙子张崇舜以200万元启动资金一头扎进电动车市场，开始了自己崭新的创业。四年后，他为自己请来了搭档，曾在陕西电信任职的赵学中。这两个人所鼓捣的，正是后来异军突起的新日电动车。

他们并非惟一的先知先觉者。事实上，在节能减排的大方向指引下，早有不少企业进军电动自行车行业，但直到2005年之前，中国的电动车行业同质化都相当严重。所谓的专利，多局限于外观造型；所谓的核心技术，其实也并非关键性的创新。那时的新品，生命辉煌期通常不过两个月，这个时间一过，销量马上下降。因为，大批的效仿者已经跟上来了。

赵学中整天忙着打假，焦头烂额。虽然那时的新日已经拥有70多个专利，但依然无法构成门槛。

必须发力了。

电动自行车一直有个缺点，那就是动力不足，上坡时尤其突出，即使在平路上，坐两个人也明显吃力。在很长时间里，这都是个严重的技术瓶颈。新日憋着劲儿要解决。到2004年，他们的“双动力”成功出炉。所谓双动力，能做到动力大，爬坡强，在速度快的前提下也不损耗能源。尽管新品比普通电动自行车每台贵了100元，但一经推出，销售一空。

“那时我们明白了，老百姓不是不懂你的超值价值。”赵学中说，“2005年上半年，新日的月销售利润同比翻了一番。按照这个速度，我们在研发上的投入半年就能收回。”

此次成功研发的领先优势，他们整整保持了两年。而当两年之后同行企业也掌握了这种双动力的技术，新日已经再次成功升级了。

这给张崇舜和赵学中以相当大的触动。而在总结这个项目时，他们还发现：虽然“双动力”研发实际上用了两年的时间，但其实半年就能做出来！时间拖延的原因，是在此之前他们太依赖外部的研发机构，没把命脉掌握到自己的手里。

新日并非没有自己的研发中心，但当时100多人规模的研发中心，所做的主要工作是把外部机构的东西拿过来进行验证。彻底的“拿来主义”，和外部研发机构是单纯的买卖关系。

“研发机构把产品研发出来给你，你在使用中不能达到互联互通。而且产品升级时，又产生一次买卖关系，前期资源不能共享。最重要的是，研发机构根本不了解老百姓到底需要什么。”赵学中回忆说。

这次成功引发的反思之下，新日开始成为技术狂人。

把需求转化为明确的技术

就在2010年8月，新日刚刚跟法国的三个博士生洽谈好新电池的研发合作，图纸已经做好，实验室的报告也做完了，接下来是到新日的实验室以及生产线进行为期三年的验证。此外，和大专院校以及科研机构的项目合作，也是新日如今在研发上采取的三条路径之一。但和之前的单纯买卖关系不同的是，现在的合作是定制化的，院校与新日进行合作，一旦项目成功，可以共享带来的利益。而对于那些常常相当专业单一的研究院所，新日采用的是类似于买断式的合作方式，前提是研发成果能达到产业化。

对新日的科技经理和技术经理们而言，甚至连墙上的小广告也是不能放过的。因为民间的研发成果，也很可能给新日带来技术上的创新。曾有个西北的农民研究出一个转向机，新日的技术团队和销售团队共同评估后觉得有价值，便重金将发明人邀请到公司，三个月后，果真采用了他所研发的一个部件。“这种事情发生过很多，我们从国家知识产权局了解过，中国23%的发明专利，来自民间。”赵学中说。

最近几年来，新日的研发投入以年30%的速度递增，今年在研发上投资近5000万，占到了销售额的7%左右。而根据中国自行车协会的统计数据，同行业内，这个数字连0.5%都不到。

不过，广泛搜罗与合作，以及大手笔的投入，只能说为技术领先制造了可能性，还远不是必然。在研发上，新日真正的核心竞争力，是它善于捕捉顾客的呼声，并将其有效地转换为技术需求。之后，才是开发技术，再转换为产品。

和很多企业一样，新日有自己的呼叫系统，但它的呼叫系统并非仅仅是接听电话，而是要对全国将近500万客户点对点地进行回访。他们还开发了一个“智慧群”，类似于为顾客提供一个虚拟社区，在这里，可以了解到电动车的售后安排，新日的下一步计划，并提供自己的意见和建议。此外，委托外部的市场调研公司进行区域性调研也是必不可少的。

看上去也并不出奇，但是，“为什么别人做不起来？原因，第一，这需要一个体系、一个团队，2005年别人还没想通时，我已经做完了，人活在体系中；第二，我比别人快；还有，我从市场抓的需求，给后端研发的元素是明确的，不是模糊的。”赵学中说，“新日这几年能把市场翘起来，杠杆的很重要的支点，就是永远知道消费者在未来一年需求什么。”

他的意思是，新日总能有本事在市场调研时从不同的阶层取出不同的需求，并马上聚焦，而很多企业不能。新日的分析系统、建模型系统也是别人不能比的。赵学中称之为“桥路管理”。这个“桥”，就是把消费者需求“翻译”为明确的技术需要。

一个现实的例子是新日电动车对遥控器以及车上儿童椅的研发——至今为止，新日仍是惟一一个带有儿童椅的电动自行车品牌。

这一研发同样来自顾客需求。在调研时，新日发现顾客有两大困惑：一是电动自行车容易被偷，二是孩子坐在后座不安全。

信息收回后，新日开始琢磨，推出带有抓手和安全带的后座儿童椅，以及汽车才常用的遥控器。小偷一动电动车，车还会哇哇报警：车被偷了！声音最大达90分贝。

这些最终产品的转化并非看上去那样直白和简单，都经过分析和建模型的过程。“其实模型是在各种条件下，促成你这个事情要做的可能性。有些人说就要这个东西，你去弄去，但他根本不知道能卖多少。而在我们建模的过程中，有一定的数据来支撑未来人的行为规划，这决定新日要做什么研发，所以我们要站得高，看得远。”赵学中说。

本田式搭档

“研发的钱是不敢算的。”赵学中感叹。

如今，新日拥有行业规模最大、实力最强的研发中心、检测中心，同时与中国科学院、清华大学、合肥工业大学等形成了产学研一体化战略合作关系，还成立了纯电动车行业首个“博士后工作站”和“院士工作站”。而在电动车行业，投入两亿去研发电池的也仅此一家。“第一，是为了把我们现在两轮车的动力源做得性价比更高，第二是为我们下一步做电动汽车的电源打好基础。”赵学中说，把钱投到研发上，他们毫不吝啬。

在新日位于无锡的厂区里，工程技术中心相当宽敞，这也是公司里人均面积最大的部分，“甚至可以骑车溜圈，感受车的感觉。”新日工程技术中心科技项目经理王锋开心地说。这个年轻的小伙子曾在大型汽车企业任职，但最喜欢的还是新日把技术放在第一位，不断求新，让研发人员的思维始终保持活跃。

其实王锋每天都能见到董事长张崇舜，后者总是笑意盈盈地跑到技术中心来上班，甚至能在工业造型室里，跟着造型师一起去做造型。事实上，新日的第一台产品就是他开发出来的。新日的所有产品都像他的孩子，他都喜欢。产品生命全过程管理他都关注，他知道每个产品的细节。当今先进的产品技术、工艺技术他都在跟踪。

还曾记得本田宗一郎和藤泽武夫？几乎没有任何相同之处（“让本田不断茁壮，永续经营”这一点除外）的两个人却堪称传奇搭档，机械狂人本田宗一郎主攻技术研发，而连对开车都没兴趣的藤泽则全权负责内部管理，二人共同促成了本田的腾飞，其合作之完美，常令后人赞叹。

在新日电动车工程技术中心总经理贾东尔的眼里，新日亦颇有此风。

“我们这个企业跟本田公司很像！”贾东尔对《中外管理》说，“董事长把重心放在了领导产品开发，总经理则全方位操作内部管理，二人分工定位非常明确，各司其职。”2010年，作为曾在川崎、本田等摩托车厂家及电子领域工作多年的资深技术专家，贾东尔加盟江苏新日，不久便发现了新日的这一特点。他认为，这正是新日在研发上的最大优势。

“本田的历任社长都是从研发部门出来的。而在新日，从研发队伍培养出来的人才，最高可以做到总经理。”贾东尔强调说。管理

电动汽车驱动系统 篇12

现今, 在轻型电动汽车研发的众多技术中, 轮毂驱动式电动汽车作为一种新型的电动汽车的选型方向, 受到业界的高度关注, 相对国内的相关研究来说, 目前尚处于刚刚起步阶段, 但是由于轮式驱动特有的优点, 令其具有广阔的应用前景。电动汽车驱动控制系统是车辆行驶的核心, 与传统内燃机汽车相比, 电动汽车的电机驱动控制响应速度快、精度高, 特别是对于轮式驱动的电动汽车, 每个驱动轮的转矩可以独立控制, 这样可通过软件实现电动车的行驶功能, 其控制装置凸现低成本、高性能的独特优势。本文以此为切入点, 进行了轻型电动汽车无刷直流电机驱动系统的研制。

轻型电动车架构与控制策略

轻型电动车基本架构的确定

图1为传统式电动汽车的整体架构, 由图中可看出整个电动车构造复杂, 电动机动力通过传动系统传至驱动轮, 系统架构不但笨重且能量流失严重, 同时使用制动系统来减速或刹车, 能量无法回收利用。

图2为本次设计所提出的轻型电动汽车的整体架构, 相较于传统式电动汽车, 其架构已大幅简化, 将驱动器、电动机、传动系统、制动系统与驱动轮全部整合成电机驱动模块, 直接接受控制单元的控制。电动汽车运转时控制电路根据驾驶模式控制无刷直流电机操作于不同象限, 可以命令电动车前进或后退。当需要减速或刹车时, 无刷直流电机转变成发电机状态, 将电动车的动能经由电机驱动模块转换成电能回充于电池。

轮圈式无刷直流电机

电机系统是电动汽车运行的心脏, 是电动汽车研究需解决的首要问题。针对目前电动汽车常用的电动机进行了比较, 得出直流无刷电动机是比较适合于电动车的。它既具有交流电机结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点, 又具备直流电机运行效率高、调速性能好的特点, 同时无励磁损耗。本系统所使用的无刷直流电机为轮圈式电机, 其驱动模块可将电动机动力直接输出, 不必通过中间的齿轮、链条或皮带的传输, 因此有较高的传动效率。图3为轮圈式电机结构, 可以看出外转子式电机构造, 永磁式磁铁镶嵌于转子内侧, 固定在外壳上以转轴为圆心转动。定子部分包括硅钢片及定子电枢绕组, 固定于无刷直流电机骨架上, 整个无刷直流电机转子与定子之间只有通过转轴上的轴承连接, 可以将无刷直流电机整体机械损耗降至最低。

轻型电动汽车驱动系统控制策略

轻型电动车的驾驶模式

电动汽车驾驶模式如图4所示, 包括从静止状态起步加速, 固定转速定速行驶及最后阶段的减速或刹车等模式, 且电动车行进方向可为前进或后退。电动汽车的驾驶模式除了直线前进外, 也包括转向, 如图5所示。由于电动汽车转向时各车轮所走的距离不同, 转速各不相同。若无差速器吸收内外侧轮间的转速差, 则内侧轮与地面产生的阻力会让电动车转向时的行进轨迹难以有效掌握, 所以差速器是车辆传动系统的必要装置。本设计借由控制电路输出不同速度的命令给电动车左右两边的电机驱动模组, 所形成的转速差, 便具有差速器的效果, 不必再依靠机械结构。

轻型电动汽车电机电压控制策略

文献指出, 转矩控制策略、功率控制策略及转速控制策略下, 驾驶感觉与传统内燃机汽车相异, 不适合轻型电动汽车无刷直流电机驱动系统, 故本文采用电压控制策略。通常采用线性电流调节系数的电流负反馈控制系统和调压调速系统都属于电压控制策略。

轻型电动汽车直行控制策略

轻型电动车由两个轮圈式电机单独驱动, 因取消了机械差速系统, 再加上驱动模组内部参数和外部路况等因素, 即使两驱动模组的输入信号一致, 也不可能绝对保证左右电机转速相同, 继而影响电动汽车直行时的稳定性。保证电动汽车能够正常直行的核心是要尽可能地减小直行时的跑偏量, 如图6所示, 我们引入一个补偿减小两驱动轮的转速差, 补偿的过程是将左电机的速度与右电机的速度比较, 将其差值回馈到右电机的速度给定环节, 从而减小左右驱动轮的转速差。

轻型电动汽车转弯控制策略

轻型电动汽车转向的简化模型如图7所示, 我们分析驱动轮3和4的速度可知, v3和v4是关于车速v和转向角θ的变量, 改变v3和v4, 电动车的行进方向会往转速较慢的那边转向。但由于此方式存在一定的安全隐患, 同时对驱动轮的要求较高, 所以需要对转向转角进行限制。本系统中将转角限制在45°, 转角信号超过45°仍然按照45°计算。

轻型电动车调速控制策略

在工业控制领域中直流无刷电机得到广泛应用, 先进的调速控制策略也得到广泛采用, 如PID控制、模糊控制、自适应PID控制等。由于轻型电动汽车对调速特性的要求并不是很高, 故本系统采取转速、电流双闭环控制, 它能完全利用无刷直流电机的过载能力, 在启动过程中保持电流为允许的最大值, 使系统以最大的加速度启动, 等转速稳定后, 立即让电流降下来, 使转矩与负载平衡, 使系统进入稳态运行。轻型电动汽车双闭环调速控制策略如图8所示。

通过检测无刷直流电机转子位置信号的变化, 我们可以估算出无刷直流电机转速, 其目的就是为转速调节计算出电流环的指令值。同时通过检测转子位置信号可以确定定子绕组的导通顺序, 从而根据电枢绕组的电流确定定子绕组导通所需的电压平均值, 即PWM的占空比。电流环的作用就是为确定并更新电压平均值即PWM的占空比。

轻型电动汽车驱动控制系统的设计

硬件设计

轻型电动汽车无刷直流电机驱动系统硬件总体架构如图9所示, 整个驱动系统主要由功率主电路即换流器、驱动电路、转子位置检测、电流检测电路、保护电路、开关输入电路、脚踏板输入电路、CAN通信电路、电源模块等组成。其中, 保护电路包括欠压、过压以及过流保护等;开关输入电路包括钥匙, 前进后退转向等信号输入;转子位置检测电路检测无刷直流电动机转子的位置信息, 为电动机的准确换相以及速度检测提供依据。

系统的控制单元以DSP TMS320LF2407A作为控制核心, 其特点是利用DSP强大的数学运算, 实现模拟电路所无法完成的控制流程, 并充分利用DSP内建功能如模拟/数字转换器、PWM产生器、通讯接口等, 降低系统的硬件复杂度。

控制电路和电机驱动模块以CAN总线作为命令传送接口。控制电路的方向与速度控制器信号经由CAN总线传送给远端的电机驱动模块, 控制电池与直流无刷电机间的功率流向, 速度与电流信号亦经由CAN总线传回给控制电路。

软件设计

轻型电动汽车无刷直流电机驱动控制系统能否正常工作, 只有硬件系统是不够的, 还必须软件的配合才能正常工作。硬件电路满足了驱动电动机运转的基本要求, 且提供了硬件保护, 软件则使驱动电动机获得优异的调速性能, 并且提供了软件保护。

系统程序流程如图10所示, (a) 为系统主程序流程, (b) 为转子位置捕捉中断程序流程, (c) 为A/D中断程序流程。系统上电时, 将进行初始化, 之后对外部输入信号进行采样, 发现速度信号或方向信号后, 系统将按设定的控制策略对直流无刷电动机进行协调控制。DSP在间隔时间内对外部输入的信号进行采集, 实时更新PWM值, 如此循环。转子位置捕捉中断服务子程序的主要作用是根据I/O脚中断信号捕捉到的转子位置信号进行换相与速度计算。A/D中断服务子程序的主要作用是读取电流转换值, 给调解速度环和电流环, 实现PWM参数的更新提供依据。

结语

经实机测量, 轻型电动汽车可达到前进、后退、转弯及原地转向等驾驶模式, 通过电流限制功能可控制电动机输出转矩, 使电动车运转于省电模式;轻型电动汽车具有能量回馈功能, 通过无刷直流电机不同象限的控制, 刹车时的动能可转为电能回充于电池, 测试得到, 驱动系统效率最高可达80%。