四轮驱动汽车

[课程实施方案说明]

一、分散培训1、17周共4个小模块20个单元任务

2、每个单元任务6个学时

3、每周10学时*17周=170学时

4、[1~5周]:(5*10)=50学时。利用每学期50个学时对20个任务课程解说与示范。

5、[6~12周]:分组实训=70学时。每学期从第10周开始对已学习单元学员进行测评，不合格者继续强化学习

6、[13~16周]:认证考核强化辅导=40学时

7、[17周]:综合测评考试认证=10学时

二、集中培训

1、如每天6个学时，120/6=20天的集中强化培训

【教学实施方案】:

（一）学员与师资:

1.分4大组，每大组8人，每小组4人*8组，教师四位，每大组1名组长，共4名。组长协助老师指导小组操作并为设备工具管理员。

2.每个项目提供操作示范学习课件，学生按学习课件步骤操作。

3.培训过程中出现设备问题，由教师或助理教师进行调试。

（二）教学场地规划:

1.规划4个实训区域，每个区域2个工位。

2.每个桌上至少要有1台可使用的电脑，共8台电脑，并能连接无线网络。

动力电池驱动新能源汽车 篇6

动力电池产业是新能源汽车实现低碳应用的核心环节,而发展新能源产业已上升为国家战略。

业内人士认为,2010年将成为中国新能源汽车元年,而以动力电池为主的新能源产品将率先爆发性增长。

新能源动力电池项目是国家中长期科技发展规划纲要重点支持的专项,已然纳入中国“十二五”期间重点布局的战略新兴产业。

而北京市政府提出到2012年实现本市新能源汽车达到5000辆的示范规模的目标,则为中关村动力电池企业提供难得的发展机遇。

此前,中关村已在动力电池相关技术研发与产业化等方面拥有较好的基础,并且在奥运会历史上首次成功实现了大规模示范应用,受到了世界瞩目,在国内外同行业中具有领先优势。

但打通完善的产学研产业链、突破关键技术还尚需时日,这也是日前旨在“打造北京新能源汽车产业‘驱动之家’”的北京动力电池联盟成立的原因。

动力电池:产业链待突破

近日我国政府宣布,将节能与新能源汽车示范运营试点城市由原来的13个扩大到20个,这是我国进一步推进新能源汽车产业发展又一重大举措。

在新能源汽车产业发展中,整车企业离不开零部件,零部件离不开整车。电池、电机、电控等关键技术应用和突破是关系到新能源汽车产业化和未来健康发展关键。在过去的100多年中,新能源汽车技术停滞不前和未能普及的主要原因就是电池技术不成熟、成本太高。

“当然,目前动力电池产业尚处于早期发展阶段,涉及产业链比较长,包括关键材料、动力电池、关键设备、系统集成、示范应用等诸多环节,还存在着研发力量分散、产业化规模较小、商业化模式不成熟、行业技术和产品标准缺乏等问题。”北京动力电池联盟理事长、中信国安盟固利新能源科技公司总经理王雅和在3月31日清华科技园举办的“中关村动力电池和电动汽车主题研讨暨北京市动力电池产业联盟成立大会”上表示。

“电池比容量大小、循环寿命等电化学性能指标直接决定了新能源汽车的性能,同时其成本的高低也决定了新能源汽车的整体价格和市场竞争力。电池及其管理系统的成本一般占整车成本的40%。”北京新能源汽车产业联盟秘书长、北汽福田汽车股份有限公司党委副书记赵景光强调。

“要开发出适用于车用环境、性能优良的车用动力电池,就需要了解更多与新能源汽车有关的专业技能。”赵景光犀利地表示,目前国内从事车用动力电池研发的企业基本上没有汽车零部件生产的背景和经验,同时由于国家标准的缺失,这些企业对车用动力电池的产品理念、开发流程、生产工艺设计乃至成本计算的方法均与汽车行业不一致,甚至差距很大。

对此,王雅和给予了解答,联盟职责第一位就是通过联盟整合材料、电池、设备、系统集成、示范应用等产业链上下游资源,合力支撑北京新能源汽车的示范应用和产业发展。

创新先行:解关键技术

在中国汽车业迅猛发展的势头下,如何使得我国在动力电池新能源领域占据技术和市场先机,显然离不开自主创新和技术研发。

专家表示,动力电池成组技术及管理系统是当前急需解决的最关键技术问题,目前扎根中关村的中航长利、中信国安盟固利、当升材料、北大先行等以车用动力电池生产为核心的高新技术产业群正在兴起。这些动力电池“明星企业”的崛起,除企业的自身努力外,还在于依托中关村深厚的自主创新基础和前瞻技术的产业导向。

如北大先行以北京大学雄厚科研力量优势为依托,在锂离子电池材料方面在国内处于领先地位,成功地创新研制出具有国际先进水平的正负极材料磷酸铁锂电池。据了解,磷酸铁是业界公认的新一代动力或储能锂离子电池首选正极材料之一,由于其性能优良,受到各方面的重视。由于我国生产时间不长,规模还不大,造成供不应求的情况。且由于对设备精度要求高、工艺复杂,其产业发展一直受制于少数几家美国公司。

不过,在北大先行总经理隋忠海眼里,这种情况在近几年内得到改变,磷酸铁锂动力电池将更便宜,并且其应用将更普遍。

隋忠海在接受记者电话采访时说,北大先行与北京大学合作,从2001年开始磷酸铁锂方面的研究,并获得了国家863计划和北京市科委的支持。经过多年的努力,终于在2009年解决了磷酸铁锂材料改性和规模生产方面的难题,自主设计建成了年产500吨的磷酸铁锂生产线,在国内率先实现磷酸铁锂的规模化生产。

另一位“电池大户”则是锌空气电池,它的发明已经有上百年的历史。中国是锌储量大国,开采及应用成本很低,有着比能量大、容量大、能量高、安全可靠等优点。北京中航长力整合了原北京长力联合在锌空气电池研究领域的资源优势,与清华大学成立了国内第一家专业研究锌空气电池研究中心,在技术创新上拔得头筹。

“今年北京街头将可以看到锌空气电池驱动的汽车。”总经理周跃民告诉记者,锌空气电池作为新能源有着极大的优势,在价格上比锂电池便宜一半,单位储能却高出一倍,同时由于采用新型催化剂配方,使得空气电极的成本大大降低。

据了解,在长达8年的锌空气金属悠料电池的研发利用中,中航长力已摸索出这种电池在新能源汽车上应用的经验,拟在八达岭新能源产业基地购地150亩,打造一条年供2000辆新能源汽车用的电池生产线,以及世界上第一条利用锌空气金属燃料电池作为储能的还原站,调节因风能发电、太阳能发电并网给国家电网造成的不稳定。

产业联盟:支撑新能源汽车发展

全国清洁汽车行动协调领导小组办公室专家组组长王秉刚表示,目前国内纯电动车的自主创新研发进展顺利,与国际先进水平已经非常接近。“未来一种重量更轻、价格更便宜、技术更先进的电池将会诞生,取代目前蓄电池储能装置驱动和氢气燃料驱动,成为新能源汽车的主流。”

赵景光强调,另外,电池的安全性是首要指标。研发出安全性能高、容量大、循环寿命长、成本低的动力电池将是新能源汽车技术发展的关键因素。换句话说,没有电池技术的根本性突破,就没有新能源汽车的产业化和商品化。

“在动力电池技术方面,我们还有很多功课要做。”新能源汽车的“超级发烧友”北京美髯公科技董事长朱荣辉接受记者电话采访时认为,电动汽车维修必须面对高电压问题,需要去专门的维修店修理,非常不便。他继而表示,动力电池在充电过程中的高压电火花十分危险,这给电动汽车的普及带来难点。另外,一些技术难题还有待攻关,例如锌空气电池工作时要消耗一定的能量用于清除空气中的二氧化碳、滤清、通风,还需要限制放电电压等。

针对上述种种问题,来自北京市科委先进制造与自动化处副处长秦颖则给予了解答:“2010年,北京市科委将安排2亿元左右的资金,支持北京相关单位在新能源汽车动力电池领域进行创新攻关和产业化,以求推动突破相关关键技术。”

与此同时,“北京动力电池产业联盟”成立之初即确定了以应用为导向、以技术为核心、以产业为主线的活动宗旨。并且把目标锁定在力争使北京发展成为国内动力电池及关键材料的研发中心、标准制定中心和生产基地。

“为此,联盟理事会还聘请了国内外知名专家组成专家委员会,积极对接动力电池相关领域的国家重大专项。”王雅和表示,搭建北京动力电池基础研发平台,对接动力电池及相关领域的国家重大科技攻关项目,协助国家有关部门制定行业技术标准及实施。

四轮驱动汽车 篇7

由教育部、文化部、北京市政府主办的2015年北京国际设计周以“设计之都·智慧城市·产业融合”为主题, 展示各行业各领域的设计先锋趋势, 为业内外人士带来亚洲乃至全球顶级的设计盛宴。其中, 汽车作为全球重要的工业领域, 在设计行业有着举足轻重的地位, 汽车设计无疑是此次设计周上的绝对焦点。

作为北京国际设计周主会场组成单元, 本届“汽车设计论坛”可谓是重量级行业设计盛会与重量级行业细分市场的深度融合。

目前, 各大车企、品牌之间的新技术开发与应用已经开始趋同, 产品设计的重要性开始呈阶梯式提升——只有更符合中国消费者审美价值的汽车才能赢得消费者认可。未来, 赢设计方可赢市场。

顺应未来发展, 本届“北京国际设计周暨中国汽车设计论坛”汇聚汽车行业以及设计界精英, 共同探讨未来汽车设计趋势, 为思想的充分交流与灵感的自由碰撞搭建一个广阔平台, 大力推动中国汽车设计的进步与发展。

会上, 多位国内外顶级设计师作为论坛对话嘉宾, 以主题演讲、跨界沙龙的形式深入互动。其中, 中国汽车设计论坛力邀梅赛德斯奔驰李洋、日产中国刘恩弘等多位知名汽车公司的优秀设计师亲临现场, 意大利10大创新青年、杰出跨界设计师Alessi也应邀出席。在这场全球顶尖的汽车设计盛会上, 他们分别以“未来设计的潮流与趋势”、“设计灵感与设计元素”、“如何捕捉设计潮流”为主题发表主题演讲。

随后, 以“设计未来·寻道”、“设计未来·融合”为议题的两场跨界对话沙龙先后进行。包含汽车设计行业在内的众多国内外设计行业精英以自身累计多年的专业知识为基础, 从设计美学、实用性与前瞻性等多个维度进行探讨, 将全球汽车设计风格的趋势与未来呈现于大家眼前。

在见证未来汽车设计蓝图的描绘之后, “蓝瓴”汽车设计奖评选结果的正式揭晓成为大家心中最大的悬念。

“蓝瓴”汽车设计奖以“值”、“品”、“美”为评审理念, 在价值设计、品质体现和美学展现三个维度下, 综合立体地表现汽车产品的设计水平。从今年7月份起, 汽车头条便已开设“汽车设计频道”, 对近12个月内上市或亮相的50余款新车以及相关企业进行了持续报道。经过网络初评和媒体推荐, 筛选出自主、合资、进口三类产品, 共10款入围车型。

9月20日, 由8位国内知名建筑师、知名高校教授、汽车设计界精英、资深媒体组成的专家评审委员会, 从设计美学、工艺品质等多个专业角度对入围车型进行了缜密详尽的实车考察与评测, 并完成专家评审。

基于专业评审结果, “蓝瓴”汽车设计奖十大奖项得主一一揭晓。其中, 广汽丰田雷凌双擎荣获2015年度功能设计奖、东风日产LANNIA蓝鸟荣获2015年度风尚设计奖、奥迪TT荣获2015年度外形设计奖、2沃尔沃XC90荣获2015年度内饰设计奖、梅赛德斯奔驰 (代表车型奔驰GLE Coupe) 荣获2015年度设计品牌、吉利博瑞荣获2015年度自主品牌设计奖、东风标致308S荣获2015年度创新设计奖、东风风神L60荣获2015年度创新设计奖、北京现代全新途胜荣获2015年度创新设计奖、长安福特金牛座荣获2015年度创新设计奖。上述车型以其出色的设计功力博得“蓝瓴”设计奖奖项, 成为本届北京国际设计周上的绝对汽车设计亮点。

已成功举办五届的北京国际设计周, 在国际A类设计活动中占有重要地位, 被纳入“全球设计地图”, 成为亚洲规模最大、最具影响力的创意设计展示、推介、交流、交易的服务平台和品牌活动。

新型节能汽车驱动电机微控制器 篇8

杜比实验室推出一系列数字影院以及3D创新产品, 其中包括杜比数字影院处理器DSS220、杜比数字影院系统软件DCSS v4.3版本、以及新一代杜比3D儿童眼镜。

杜比数字影院处理器DSS220为2个机架单位、17.7英寸深的机箱。DSS220拥有客户可进行更换的组件。DSS220利用影片库服务器提供其他在多个银幕之间共享的功能。

杜比数字影院系统软件DCSS 4.3版本改善了杜比的Web Service接口, 为杜比影院管理软件 (TMS) 提供支持, 并支持集成合作商将杜比处理器整合到他们的解决方案中。同时支持1代和2代数字放映机, 以及3D双机放映。

新一代杜比3D眼镜综合了杜比的3D专有技术、领先的眼镜设计公司的专业经验、以及3M公司最新的多层光学膜镜片, 并与现有的杜比3D数字影院系统兼容。新一代的杜比3D眼镜实现了设计风格与性能的完美平衡, 在保持卓越3D视觉效果与佩戴舒适度的同时, 它也能够重复使用。

富士通半导体发布3款MB91580系列产品, 主要针对节能汽车驱动电机控制。作为高性能32位闪存嵌入微控制器的FR家族成员, 该系列产品可广泛应用于电动汽车和混合动力汽车的驱动电机控制功能。

特征:

1. 适于高转矩响应控制过程的外设功能

需要高转矩响应的EV/HV驱动电机控制具有以下外设功能。内置这些外设功能后, 既可降低系统成本, 又可实现高速反馈控制, 达到改善电机运行和低能耗的目的。

具有高精度检测电流和电机位置的12位A/D转换器和R/D转换器。R/D转换器检测电角度, 与检测三相电流的A/D转换器同步。

安装专用计算电路, 因此可自动计算内置R/D转换器检测到的电角度的SIN (正弦) 值和COS (余弦) 值。电机的反馈控制所需信息由硬件生成。

2. FPU内置高性能CPU内核

电动汽车电机驱动系统研究 篇9

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.

电动汽车驱动电机及其控制策略 篇10

电动汽车采用电动机驱动车轮行驶, 动力来源于车载电源, 作为理想“零排放” (或少排放) 汽车, 可使全球污染和能源危机等问题迎刃而解。为此, 汽车产业朝低碳经济方向转型升级势在必行。

现代电动汽车主要分为三类:纯电动汽车 (EV) 、混合动力汽车 (HEV) 、燃料电池电动汽车 (FCEV) 。驱动电机及其控制技术是电动汽车关键技术之一, 是提高可靠性、驱动性能和续驶里程的基本保证。电机驱动系统直接影响整车的动力性及经济性, 是保证电动汽车续驶里程、电动汽车能否产业化的关键。

常用电动汽车驱动电机主要分为直流电动机、感应电动机、开关磁阻电动机和永磁电动机四个大类。

电动汽车所采用驱动电机一般采用专用电机, 应满足如下基本性能要求:

1. 在较宽速度范围内保持高效率, 低损耗, 并能以再生制动运行方式实现制动能量回收。

2. 结构坚固, 体积小, 质量轻, 具有高功率密度、良好的环境适应性和高可靠性。

3. 有较宽的速度调节范围。

高速行驶时, 过载能力强, 能以高速低转矩的特性输出, 并有较好动态响应速度;基速以下输出低速大转矩, 以适应车辆的起动、加速、负荷爬坡和频繁起停等复杂工况。

4. 成本低, 可靠性好, 噪声较小, 结构坚固且易于维护。

5. 驱动系统器件成本低, 理论成熟, 控制性能优良, 利于降低开发成本, 缩短开发周期并提高整车的驱动性能。

驱动系统及其控制方法也将严重影响到其性能指标。这里, 主要阐述常用电动汽车驱动系统特点及其控制方法。

二、直流电动机驱动系统

直流电动驱动系统是以直流电动机为驱动电机的电动汽车驱动系统。在混合动力汽车中, 小功率电动机往往采用永磁电动机, 而大功率电动机, 大多采用励磁式直流电动机。

由于直流电动机驱动装置简单, 所以应用于早期以及小型电动汽车中。

1. 直流电动机特点

(1) 直流电动机的优点:

(1) 通过对电枢电流的控制, 能够较容易地实现对转矩的线性控制;

(2) 改变励磁绕组的电流, 易于实现弱磁, 从而使高速运行变得简单可行;

(3) 串励电动机在低速时可自动地获得大转矩。

(2) 直流电动机的缺点

由于电刷、换向器等易于磨损, 加上转子电枢结构限制, 它的转速、功率密度、使用寿命受到限制, 不适合高速旋转;而且, 直流电动机一般质量和体积较大。因此, 目前只在小型、低速车中使用。随着现代调速方法的发展, 直流电动机最终将被交流电动机所取代。

2. 直流电动机控制技术

直流电机驱动系统控制器一般采用斩波控制器控制。斩波器将固定的直流电压变成可调的直流电压。通过改变直流电机电枢两端的等效平均电压, 控制电机的转速和转矩。斩波器既可用于控制电机的电枢电压, 实现电机恒转矩调速, 也可用于控制励磁绕组电压, 改变励磁电流, 实现恒功率弱磁调速控制。

在电枢电压调节的直流调速系统中, 一般采用脉宽调制方法 (PWM) 直接将恒定的直流电压调制成极性可变、大小可调的直流电压, 以实现直流电动机转速和方向的平滑调节。

三、交流感应电动机驱动系统

交流感应电动机可以分为笼型和绕线转子型异步电动机两类。在电动汽车中, 使用的一般为笼型异步电动机。三相绕组放置在异步电动机的定子中, 并产生旋转磁场, 旋转磁场的转速和频率成正比。

1. 交流感应电动机特点

(1) 交流感应电动机优点

转子是用铸铝将导条和端环以一体的结构铸造出来。由于转子绕组使用整体轻量化的材料, 电动机能够实现高速运转。特别是在小型的笼型电动机中, 生产成本低, 结构坚固, 易于维护。

此外, 三相感应电机调速范围宽, 响应快、运行可靠, 低转矩脉动小、噪声低, 不需要位置传感器。

(2) 交流感应电动机缺点

在效率方面, 感应电动机略低于永磁同步电动机, 同时, 驱动电路复杂、成本高, 功率密度偏低, 有被新型永磁同步驱动系统逐步取代的趋势。

2. 交流感应电机驱动系统控制技术

交流感应驱动系统必须通过逆变器将蓄电池输出的直流电进行变流处理。逆变器的工作原理, 是通过电子开关及整流电路, 将直流电逆变成交流电。感应电动机逆变器即便短路也不会产生反向电动势, 所以没有出现紧急制动的可能性, 可靠性能够得以保障, 因此大量应用在高速电动汽车中。

交流感应电机调速方法有许多, 其中以变频调速应用最为广泛。现代研究较多的调速方法包括PWM调速、变频变压控制 (VVVF) 、矢量控制 (VC) 和直接转矩控制 (DTC) 。这里, 以后两种为例, 对感应电机调速方法进行阐述。矢量控制 (VC) 的基本原理, 是根据磁场定向原理, 将定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) , 然后同时分别控制两分量的幅值和相位, 从而达到控制电机转矩的目的。矢量控制方式分为最大效率矢量控制方式和无速度传感器量控制方式。对于一般的矢量控制系统, 励磁电流都保持常数, 在轻载时增加消耗, 存在效率相对较低问题。为解决这一问题, 应使电机在任何负载条件下损耗最小, 保证效率最大。

与矢量控制不同之处在于, 直接转矩控制 (DTC) 直接控制输出转矩, 根据输出特性, 通过直接控制转矩和磁链来间接控制电流, 不需要复杂的坐标变换, 克服了矢量变换控制的复杂运算的缺陷, 具有结构简单、转矩响应迅速、计算简单等优点。

但由于该方法只对单一矢量、转矩和磁链进行控制, 存在谐波成分, 造成低速特性差、开关频率不固定以及转矩脉动等缺点, 限制了直接转矩控制方法在低速区的应用。

四、SRD开关磁阻电动机驱动系统

1. SRD开关磁阻电动机的特点

(1) 开关磁阻电动机的优点:

(1) 定子线圈易于安装, 整个结构牢固紧凑;

(2) 转子无绕组, 适合于高速运行, 起动转矩大的优点在低速运行阶段同样明显;

(3) 热耗大部分集中于定子, 易于冷却, 可有较高的最大允许温升;

(4) 启动电流小, 无明显的热量产生, 延长了使用寿命;

(5) 成本低, 性能可靠。

(2) 开关磁阻电机的缺点:

(1) 相对永磁电机而言, 能量转换功率密度和效率低;

(2) 由于转矩脉动大, 导致噪声大, 特定频率下的谐振问题也较为突出;

(3) 相数越多, 接线也较多, 主电路复杂。

2. SRD开关磁阻电机控制技术

电机驱动电路简单, 在宽转速范围内效率较高, 易于实现四象限控制;转子转动惯量低, 便于调速控制。

由开关磁阻电动机转矩-转速特性曲线 (如图1所示) 可以看出, 当电机转速低于基速ωb时, 电感L很小, 此时保持开通角和关断角不变, 电机工作在恒转矩 (0<ω≤ωb) 区间, 这时采用电流斩波器 (也叫变流器) 进行控制。

电流斩波控制, 是指当转角处于开通角阶段时, 使功率开关电路接通 (称为相导通) , 绕组电流从0开始上升;当电流达到设定的上限峰值时, 切断绕组电流 (称斩波关断) , 绕组承受反压, 电流迅速下降;经过一段时间后, 电流降到设定的下限值时, 电路重新导通 (也称斩波导通) 。上述过程周而复始, 形成斩波电流波形, 直到转角为关断角, 使电路相关断。

电流斩波控制的实质, 是按照转矩-转速特性曲线, 使绕组电流在上下极限值时进行电路的关断和导通, 从而实现对电机转矩和转速的控制。该驱动系统控制策略, 使得转矩相对平稳, 适合车辆低速和制动运行。其缺陷在于, 当路况发生变化 (负载扰动) 情况下动态响应迟缓。

在 (ωb, ωsc) 区间, 当电机电感增加到一定值时, 阻碍峰值电流上升, 根据图1中第2段曲线, 以转子位置角作为控制参数, 采用角度控制方式。

角度控制是指控制开通角θon和关断角θoff。在θon和θoff之间, 对绕组施加正向电压, 维持电流上升。在θoff一段时间内, 对绕组施加反向电压使电流续流迅速下降, 直至为0, 实现电机调速目的。通过角度优化, 能使电动机在不同负载下保持较高的效率。

在高速工作区 (ωb>ωsc) 时, 临界速度ωsc、开通角θon和关断角θoff达到极限值后, 保持电机相电压, 使开通角θon和关断角θoff固定不变, 根据图1中第3段曲线, 采用电压斩波方式进行控制, 抗负载扰动动态响应快, 但转矩脉动较大。

五、永磁同步电动机

永磁同步电机分为永磁无刷直流电动机和永磁无刷交流电动机。不同的是, 无刷直流电动机的反电动势和定子电流波形为三相方波, 而无刷交流电动机波形则为三相正弦波信号。无刷直流电动机的优势在于没有电刷, 而是利用电子换相, 克服了由电刷引起的问题。永磁体安装在转子上, 电枢绕组装在定子上, 因而导热性能好, 结构简单, 既使结构紧凑, 又减少了磁场损失, 其效率与转速保持同步关系。

1. 永磁同步电动机特点

(1) 永磁同步电动机优点

(1) 结构简单, 便于维护。与感应电动机相比, 无滑环、无电刷、结构简单、寿命长。

(2) 由于采用永磁体, 可省去励磁功率, 高效节能, 功率因数大幅度提高。

(3) 功率密度大, 效率曲线平直, 效率特性优良。位置检测方便, 控制简单, 调速精度高。

(2) 永磁同步电动机缺点

(1) 成本高, 要做到体积小、重量轻, 技术难度较大;

(2) 相电流难以达到理想状况, 存在一定转矩脉动和噪声、振动。

2. 永磁电动机控制技术

永磁电动机只能对定子绕组的电流进行控制, 具有较高的功率密度, 而且能在较宽的调速范围内保持高效率。永磁同步电动机其控制方式包括电流指令的生成、定子电流检测和电流的闭环控制。

永磁同步电机驱动系统低速时常采用矢量控制, 高速时易于弱磁调速, 扩大了恒功率运行范围, 适用于电动汽车的牵引驱动。

永磁无刷直流电动机的控制方法有许多, 最常用的为模糊PID (比例-积分-微分) 控制。系统由PID控制器和被控单元组成。PID控制器由比例单元 (P) 、积分单元 (I) 和微分单元 (D) 组成。

与其他自动控制领域一样, PID控制比例环节用于控制系统的偏差信号, 控制积分环节 (I) 是为了消除余差, 微分环节 (D) 反映偏差信号的变化趋势。在偏差信号变得太大之前, 在系统中引入一个有效的早期修正信号, 从而加快系统的动作速度, 减少调节时间。使用中只需设定少于等于三个参数, 即可以只对比例积分或比例微分进行控制, 但比例控制单元 (P) 必不可少。

所谓模糊PID控制算法, 是根据一定的模糊规则, 利用逻辑算法对传统PID控制的比例、积分、微分系数进行实时控制和优化, 达到较为理想的效果。

模糊PID控制共包括参数模糊化、模糊规则推理、参数解模糊、PID控制器等重要组成部分。计算机根据所设定的输入sp和反馈信号, 计算实际位置和理论位置的偏差以及当前的偏差变化, 输出PID控制器的比例、积分、微分系数。此外, 为防止一般模糊控制分挡造成控制过程不连续, 系统中解模糊输出控制器参数的修正量。

由用户根据具体情况设定, 最后根据修正系数计算出实际的PID控制参数, 并运用到控制系统中, 使整个系统稳定、可靠地运行。

六、结语及建议

就目前研究状况来看, 电动汽车驱动系统及其控制技术发展较为迅速, 尤其驱动电机技术已经日趋成熟。但现存驱动系统及其控制方案还有各种不尽人意的地方, 还很难形成安全、鲁棒性强、性价比高的产品。

四轮驱动汽车 篇11

然而，在这种疲弱的经济环境下，长城汽车却取得了不俗的业绩，上半年公司实现营业收入182.87 亿元，比去年同期增长28.79%；实现归属于上市公司股东的净利润23.6 亿元，比上年同期增长30.29%。记者发现，长城汽车业绩增长的背后，是其经营风格稳健，以及其核心竞争优势，未来有望继续给投资者带来惊喜。

经营业绩高速增长

数据显示，2008年，部分汽车自主品牌受全球金融危机的影响，在国内市场占有率不断下滑，而长城汽车却逆势成长，营业收入在2009年跨过100亿大关，2011年成功跻身国内前十大汽车集团之列（参见图一）。2012年中报数据显示，长城汽车上半年实现营业收入182.88亿元，比去年同期增长28.79%，表现远超同行业平均水平。

此外，记者还发现，公司在做大规模的同时，盈利能力也稳步提升（参见图二），这说明公司走的是内涵式扩张道路，而不是单纯追求收入规模的外延式扩张，站在EVA的角度来看，公司为投资者创造了价值。

同时，考虑到汽车行业近些年来市场竞争日趋激烈，整个行业平均毛利率有所下滑的行业背景，公司业绩的含金量更为弥足珍贵。

经济型SUV开创蓝海

据了解，长城SUV业务是2002年推出的战略性产品，从2002年到2011年10年间，SUV年均销量复合增速达到了31%。公司推出的非承载结构的柴油SUV哈弗系列连续数年荣获国内SUV的销量冠军。2011年公司又推出了承载式车身结构的哈弗H6，使公司SUV业务的发展进入新的发展阶段。

目前，公司主推15万元以内的经济型SUV，相对普通家用轿车，经济型SUV在空间、外观、通过性方面存在明显优势，未来对合资品牌紧凑型轿车的替代作用也将会越来越明显。同时，经济型SUV的价格与主流合资品牌紧凑型车的价格区间相近，甚至更低，而在空间、动力上却与中档轿车相当。

因此，经济型SUV对市场的吸引力很大。从市场数据来看，在以长城哈弗为代表的多款经济型SUV车型的引领下，2010年销售增速高达50%以上，而SUV 行业增速在30%左右，经济型SUV的高增长可见一斑。

而就目前的市场竞争格局而言，哈弗H6是为数不多的几款有竞争力的车型之一。所以，未来几年随着研发出新的经济型SUV车型，预计长城汽车有望在这片蓝海里航行得更远。

技术实力比肩国际一流厂商

众所周知，汽车产品的竞争力的主要取决于发动机与变速箱这两大零部件，目前世界各大汽车厂商都有自己独有的发动机及变速箱技术。长城汽车很早就意识到了这个问题，一直以来也非常重视，先后成立了国内领先、国际一流的试验中心、试制中心、造型中心、动力中心，研发团队已经达到了5000余人。先后获得“国家认定企业技术中心”、“国家级创新型企业”等荣誉称号。

据悉，长城汽车目前的自有发动机技术主要集中在柴油机领域，公司自主研发的2.0T 柴油发动机各项数据居行业领先地位，可靠性也得到证明。公司在柴油发动机方面的技术领先极大地提升了公司在皮卡及柴油越野型SUV领域的竞争力。

在变速箱方面，公司目前主要自产5档手动变速箱，更加先进的双离合与液力自动变速箱处在研发当中。由于国内乘用车市场对自动变速器的需求增长十分迅速，公司一旦实现技术突破，将会使市场份额更上一层楼。

产品结构合理

长城汽车最早从皮卡起家，目前主要业务及产品线分布在皮卡、SUV、轿车三大领域。从2011年年报来看，三大业务板块的收入及毛利贡献参见表一。

数据显示，皮卡业务相当于公司的现金牛业务，能为公司的发展提供源源不断的现金；SUV相当于明星业务，是公司近两年实现跨越式发展的关键；轿车业务属于公司的问题业务，目前不能贡献很多利润，但可能是公司未来成长的关键棋子。这种产品结构非常合理，兼顾了当前经营目标与未来的公司战略，是公司实现中国SUV、皮卡全国销量第一，打造中国轿车品质第一的坚实基础。

出口业务是重要的利润增长点

记者了解到，长城汽车是国内汽车制造商当中较早重视出口市场的企业之一，在公司打开国内市场之前，出口一直是公司业务中占比很大的部分——公司已经连续数年位居国内汽车企业出口额居的前列。而与一般外贸出口不同的是，长城汽车的出口价格高于国内销售价，利润率也因此更高，使之成了规模扩张、利润增长的重要支点。

目前，长城汽车已出口到全球100多个国家，在80多个国家建立了营销网络，海外网络已达800多家。未来，随着新兴市场需求的进一步扩大，公司出口业务有望得到进一步发展壮大。

四轮驱动汽车 篇12

1.1 四种驱动方式的比较

微型纯电动汽车可以采用四种驱动方式: (1) 与传统燃油汽车相同; (2) 省略减速器; (3) 进一步省略差速器, 电动机同轴驱动车轮, 即轴驱; (4) 将电动机直接装在车轮内, 即轮驱。可以看出, 轮式驱动既完全消除了传动中的机械磨损, 提高了传动效率, 又具有最小的体积、最轻的重量, 同时故障率降低。轮式驱动一般采用两轮或四轮驱动方式。

1.2技术的优越性

四轮独立驱动电动汽车采用独立悬架, 通过4个轮毂电机直接驱动, 与传统内燃机车相比具有诸多优点: (1) 采用线控技术 (X-by-wire) 可对驱动力单独控制, 为改善汽车的动力性、稳定性及安全性提供了更大的技术潜力; (2) 取消了离合器、变速箱、传动轴、差速器等部件, 传动系统大为简化, 整车质量大为减轻, 传动效率得到提高; (3) 电机与动力源之间采用软连接, 占用空间少, 使电动汽车整车布置设计非常灵活, 轴荷分配更趋合理, 容易实现汽车的低地板化; (4) 电机转矩响应快 (可达到0.2 ms) 且易测得其准确值, 可实现性能更佳、成本更低的牵引力控制系统 (TCS) 、防抱死制动系统 (ABS) 及电子稳定性控制系统 (ESP) , 甚至实现多种先进车辆动力学控制系统的集成控制。采用四轮独立驱动的电动汽车在整车动力学控制、整车结构布置等方面具有非常明显的优势。因此, 轻量化、集成化、高性能的一体化四轮独立驱动系统是未来清洁、节能、安全型电动汽车的一种非常理想的驱动型式。

采用国际先进的永磁无刷电机和四轮独立驱动的技术, 可以最大限度地提高电池使用效率, 其先进的驱动构型, 可以充分发挥轮毂驱动的灵活性, 低成本实现国际先进的能量回馈技术、道路识别柔性控制技术、电助力制动、防抱死等。四轮独立驱动技术采用先进的柔性控制算法, 可根据路面状况、车身状况实时智能调节轮毂电机的驱动或制动力矩, 实现电子差速控制、电子辅助制动与制动能量回馈、2WD/4WD最优扭矩分配的综合控制功能。其大功率直流无刷电机控制器具有过载能力强, 输出力矩大, 低电磁噪声等优点。大功率永磁无刷电机机器控制技术, 加上动力总成的集成优化技术, 以及整车动力学控制技术, 可以有效提高电动汽车的舒适性、操纵感、及有限容量电池装载下燃料经济性等, 推进电动汽车以及混合动力汽车的产业化。

2 四轮独立驱动控制在实际应用中的前景

2.1国外应用前景

四轮独立驱动作为汽车驱动系统的优势及在电动汽车上应用的技术潜力, 已经为国外很多研究机构和汽车生产厂所重视。国外很多研究机构和汽车生产厂开始研究采用四轮独立驱动系统作为电动汽车的驱动系统。三菱、通用等已将四轮独立驱动作为其下一代电动汽车的核心技术。美国新一代的“悍马”军用汽车即采用了该项技术。日本东京电力公司推出的IZA电动车采用四轮独立驱动电动车, 它的集成技术采用了一种直接驱动方式, 每个车轮配备独立的驱动电机, 可按所需动力来分配电机的功率, 不再需要连杆、差速齿轮、齿轮、皮带轮、凸轮、制动器等传统的汽车传动部件, 节省了空间, 提高了传统系统的效率。日本东京大学YoichiHori课题组研制的电动汽车“UOT Electric March”, 进行了电动汽车防抱死控制、直接转矩控制, 以及实现路面情况预估进行牵引力控制等方面的研究。

2.2 国内应用前景

国内目前对四轮独立驱动技术的研究主要集中在电机的驱动与控制、电子差速控制以及整车动力学的建模仿真等方面, 大多数还处于起步阶段, 尚缺乏成熟、实用的控制策略。但难能可贵的是有越来越多的院校和科研机构开始尝试在微型纯电动汽车上采用该项技术, 并且小部分院校和科研机构已在该技术上取得重大突破, 进入产品小试阶段。

2.3 政策扶持

新能源汽车技术经过多年的研究和发展已到产业化边缘, 各国政府和各大汽车企业纷纷制定了近期 (1～2年内) 实现规模产业化的计划。相关零部件也纷纷到了产业突破阶段。今年一月国务院常务会议通过的《汽车业振兴规划》中明确指出:要实施新能源汽车战略, 推动电动汽车及其电动汽车关键零部件产业化。中央财政将安排补贴资金, 支持节能和新能源汽车在大中城市示范推广。这是国务院首次明确提出将电动汽车作为新能源汽车发展方向, 对电动汽车在国内的发展将产生深远影响。决定还强调要以新能源汽车为突破口, 加强自主创新, 形成新的竞争优势。国务院这一决定, 为中国在新能源汽车领域走在世界前列, 形成自己的竞争优势奠定了基础。

3 结语

综上所述, 微型纯电动汽车未来将拥有极为广阔的市场, 而四轮独立驱动控制作为其核心技术, 不仅能够提升产业科技水平, 还能引领健康和谐交通的生活方式, 为改善生活环境质量做出贡献。

摘要：四轮独立驱动技术是微型纯电动汽车的核心技术, 简述了四轮独立驱动控制的基本概要。综述了国内外四轮独立控制技术的现状, 分析了四轮独立驱动控制技术的发展趋势。

关键词：微型电动汽车,新能源,轮毂电机,四轮驱动

参考文献

[1]欧阳明高, 李建秋, 杨福源, 卢兰.汽车新型动力系统:构型、建模与控制[M].北京:清华大学出版社, 2009:15～25

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