电驱动汽车

电驱动汽车（共12篇）

电驱动汽车 篇1

0 引言

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

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电驱动汽车 篇2

1． 电动车现状相关

电动汽车包括纯电动汽车EV、混合动力电动汽车HEV和燃料电池汽车FCEV三种类型，现有EV存在的主要问题：续驶里程有限、电池寿命太短、电池尺寸过大、重量过重、电动车价格昂贵、间接污染严重。EV的关键技术主要是电动机及其控制技术、电池技术、能源管理技术和车身轻量化技术。2． 电动车系统相关

普通燃油车改装成传电动汽车主要分为三个部分，即传动系的改制、制动系的改制和控制系统的改制。

传动系统改制为拆除发动机总成，包括空气供给及排气系统（如空气滤清器总成、排气管、消声器等）、燃油供给系统（燃油箱及进回油管），然后安装驱动电机及控制器。

制动系改制要考虑到制动系统装置的真空源来自于发动机进气歧管，拆除后缺乏真空源，必须加入真空泵和真空罐以及电源逆变器，出于安全考虑应加入真空不足报警装置。

电机冷却系统采用水冷却方式，必须加入相关冷却水循环系统及电动冷却风扇，风扇的接通与断开由安装在电机上的温控开关自动控制。

纯电动车所需电池较多，为了提高车辆利用率，可安装电池快速更换机械装置，在电池盒上装上机械式电连接器，更换时可自动对接，配合电池箱滑动轨道，可以轻便的完成更换工作。

3． 电动机类型及其比较

电动汽车常用电动机主要有两大类：换向器电动机和无换向器电动机。

换向器直流电动机控制原理非常简单，但由于有换向器和电刷，使得可靠性较低且需要定期维护。

无换向器直流电动机具有高效率、高功率密度、低成本运行、更可开及免维护等性能。其中又包括感应电动机、永磁同步电动机、永磁无刷直流电动机、开关磁阻电动机和永磁混合电动机，对于目前常用电动机，采用数字评分法在六个方面的性能加以评价和比较：

我国有多家事业单位研发了不同型号的EV，其电机和整车主要性能如下表：

4． 蓄电池的选型与与比较

电池是EV的核心技术，从EV的应用角度上讲起主要性能参数有两个：即比能量和比功率。而EV得普及应用要求电池具有高比能量、高比功率、使用寿命长和价格便宜四大条件。

比能量分为重量比能量和体积比能量，单位分别是Wh/kg和Wh/L。比功率也分为重量比功率和体积比功率两个参数，单位分别是W/kg和W/L。比能量反应的是电池容量的大小，直接影响汽车一次充电可行驶的里程数；比功率反应的是电池功率的大小，直接影响汽车加速性能和爬坡性的好坏。目前可用于电动汽车的电池主要有：铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池和锌-空气电池。

铅酸电池功能指标：比能量50Wh/kg（一次充电行程160km），比功率150W/kg，价格<150美元/kWh，循环充电次数>500次，快充性能50% 5min，80% 15min。

镍镉电池标称电压1.2V，比能量56Wh/kg，比功率225W/kg，循环充电次数2000次，寿命为7年，快速充电能力强。但初期投资高昂、标称电压低、记忆效应大、存在镉污染。

镍氢电池（MH-Ni）比能量为80-100Wh/kg，比功率150-200W/kg，充电时间<6min，充电次数600次，成本<150美元/kWh，工作温度-30-65。日本松下公司不但开发了纯电动汽车用的EV型电池组，还开发了汽油机-电池混合动力的HEV高功率镍氢电池，丰田公司1997年12月全世界第一次批量生产的EV-Prius混合动力电动车就使用了HHR650D型电池。

锂离子电池是新型高能蓄电池，国内外相关产品参数对比如下：

深圳雷天绿色电动源有限公司成功研发出大功率、低成本的锂离子动力电池，顺利通过了国家电池权威检测机构的检测，11项指标全部合格，填补了国内空白。

锌-空气电池比能量180-230Wh/kg，能量密度达230Wh/L，电池容量不受放电强度和温度影响，能在-20℃-80℃温度范围内正常工作，安全性能好，无腐蚀作用，成本低回收利用方便，缺点是寿命短、比功率小、不能输出大电流及难以充电。

新概念电池飞轮电池，利用飞轮高速转动的动能转化为电能，飞轮在真空环境下运转，转速高达200000r/min，比能量可达150Wh/kg，比功率达5000-10000W/kg，使用寿命长达25年，可供电动汽车行驶500万公里。美国已利用最新研制的飞轮电池成功改装一辆电动轿车，一次充电可行驶600km，由0到96km/h加速时间仅为6.5秒。5． 电池检测与电源管理

蓄电池工作状态主要指电池正常使用时的端电压、工作电流、温度和内阻4个参数的变化情况。所谓电池检测通常是指对前3个工作参数的检测。

影响电池寿命的因素有：充电电流、充电电压、放电深度、环境温度、充放电次数。针对这五个因素，一般有如下对策：充电器优化充电、控制放电深度、补偿环境温度、减少充放电次数、均浮充自动转换。

电池工作状态检测由电源（能源）管理系统BMS完成，电源管理系统从功能上可分为两个层面：底层完成数据采集，上层完成数据处理、分析与控制。中间通过通信管道进行数据交换和传输。

图5-1 电池管理系统框图

检测思路应遵循“局部集中、整体分布”的原则，即集中/分布式检测法，并用于电池检测系统的设计。

微型纯电动汽车电驱动系统基础研究 1． 改装电动车相关工艺流程

图1-1 电动车改装相关工艺流程

2． 电动汽车电气系统设计

图2-1 电气系统总体配置框图

整车以车辆管理单元（VMU）作为主控制单元，以电机驱动控制单元（PMU）、电池管理系统（BMU）及相关控制电器作为从控制单元，以电动机和蓄电池组作为控制对象。

其控制流程如下驾驶员控制操纵装置（如踏板、钥匙）向VMU发出命令，VMU通过通讯网络系统接收控制命令并采集BMU、PMU、整车等的状态信息进行相应的处理和运算，然后发出操纵指令，BMU、PMU和车载仪表由通讯网络获得VMU操纵命令，执行命令并反馈信息至VMU。主电池经DC/DC变换器向VMU及原有车身电气系统（冷风暖风、助力转向、车灯、音响、喇叭和刮水器等）提供低压电。

纯电动汽车很多部分都由独立的电子控制器进行控制。为了将整个电动汽车内各系统进行统一管理，实现数据共享和相互之间协同工作，我们采用总线进行数据传递。CAN网络是现场总线技术的一种，它是一种架构开放、广播式的新一代网络通信协议，称为控制器局域网现场总线。CAN网络原本是德国BOSCH公司为欧洲汽车市场所开发的。CAN推出之初是用于汽车内部测量和执行部件之间的数据通信。在现代轿车的设计中，CAN总线被广泛的采用，奔驰、宝马、大众等汽车都采用了CAN总线进行控制器的联网。3.车辆管理单元

车辆管理单元是整车控制的核心，以整车的性能最优为目标，控制车辆的运行状态、能源分配，协调和发挥各部分的优势。其功能如下：

（1）汽车驱动控制功能根据驾驶员的要求以及相应的车辆运行状态、工况，计算驱动转矩，控制电机驱动控制系统满足工况要求。

（2）制动能量回馈控制根据制动踏板的开度、车辆行驶状态、电池管理系统的信息，确定制动模式和制动力矩。

（3）整车能量管理控制能量消耗，对蓄电池、辅助动力源和车载其他动力系统统一管理，提高整车能量利用率，增加续驶里程。

（4）故障诊断及保障提供安全和诊断服务，充电和驱动时的安全保障，故障的诊断监控车辆温度、冷却系统、车辆的运行状态监视主要设备的过电流、过电压、欠电压、过热，必要时切断主断路器。

（5）车辆状态监视通过通讯网络采集车辆状态信息，通过人机界面显示给司机。（6）通讯管理整车通讯的主节点，接收来自电机驱动控制单元、电池管理系统、人机界面的所有信息，发送电机设定转速、设定力矩、正反转信息，各个部件的启动停止命令，车辆的工作模式和整车的运行状况等。4． 电驱动系统控制回路

图4-1 电驱动系统控制回路总体框图

图中BMU为电池管理系统；VMU为车辆管理单元；PMU为电机驱动管理单元；KA1为VMU电源继电器；KA2为PMU主接触器控制继电器；KA3为充电接触器控制继电器；KA4为PMU软上电继电器的控制继电器；KA5为PMU软上电继电器；KM1为PMU单元主接触器；KM2为充电接触器；R为软上电限流电阻；S1B为BMU电源开关；S1V为VMU开关；SQ1为充电机接通信号行程；F开关为熔断器。实现的控制如下

（1）初始化

开关S1V打到位置时，KA1继电器吸合，VMU电源接通。S1B开关接通电池管理系统上电。开关S1V打到2位置时，KA4继电器吸合，软上电继电器KA5吸合，蓄电池经限流电阻R为PMU上电，当PMU电压与电池组相等时，KA2吸合，PMU单元主接触器KM1接通，同时KA5断开，PMU上电完成。

（2）充电控制

当充电接通信号行程开关SQ1接通，VMU接到信号后发出充电指令，冲电接触器控制继电器KA3得电，接触器KM2接通，充电机向蓄电池组充电。将KA2、KA3设计成互锁电路，KA3得电同时其常闭触电打开，PMU主接触器断开，防止充电时车误走。

（3）行车控制

VMU采集加速踏板和制动踏板的开度信号，经过VMU的驱动控制策略和制动控制策略的计算得到转矩控制量，通过通讯接口传向PMU控制电机的转矩，实现对车辆运行的控制。

（4）状态监视、故障保护

VMU通过通讯网络与BMU、PMU、人机界面相连，实时显示车辆的状态信息。当电机驱动控制单元发生故障时，液晶显示屏上显示报警状态，通过按屏幕上的复位键C，可以使PMU进行系统复位。

5.车辆管理单元软硬件构成

图5-1 控制系统信息流图

主控制器：

图5-2 嵌入式PLC原理框图

人机界面：

图5-3 人机界面结构示意图

管理单元软件构成：

电驱动汽车 篇3

以互联网、云计算、大数据及物联网为核心技术的新一轮科技和产业革命已经到来，全球各同都在全面布局这一轮新的科技和产业。《中国制造2025》战略规划已于近期发布，以智能制造为我国制造业未来发展主攻方向。制造业涉及几十个国民经济核心领域，是实体经济的基石，也是现代服务的基础甲台。虚拟经济则是实体经济的催化剂、放大器和资源配置器。两种经济形态在国民经济和同家治理中发挥着不同的作用，而又相互依存、相互支撑、相互促进。金融资本与信息数据、互联网与工业体系相结合是相加的关系，金融与信息数据、未米互联网与工业产业相融合，将会出现相乘态势，产生化学效应。

我们有理由相信，以现代科技为引领，以现代制造业为基础的新的产业革命，必将成为全球新经济发展的核心动力，把互联网智能赋予到工业资产中去，在推进军民融合、深化两化融合的基础上，加快实体经济与互联网的全面融合，将会使当前这场产业革命具有更加深远的意义，我们所工作和生活的世界也会更加色彩斑斓。

当前新军事革命以联合化、数字化、网络化为重要特征，在由现行机械化军事体系向未来信息化军事体系转型的过程中，军民融合也要适应新军事革命方向。

一是军民融合体系建设，特别是科技创新体系的构建，要突破体系束缚，促进科研、管理、市场化等领域的军民融合发展，有针对性的进入战略新兴产业，我们选择了软件信息服务、信息安全、海洋信息、卫星导航等领域；二是转变能力模型，要按照市场核心功能管理军民业务，建立面向重点能力建设项目的军民融合试验点；三是机制生成和转化，要在国家战略部署指导下，探索建立符合实际的激励约束机制，研究“军促民、民参军”的激励政策和组织机制，探索股权多元化和混合所有制，优化资源配置为军民融合产业发展创造条件；四是军民融合人才培养，要从军民融合产业管理、研发、营销等不同岗位的需求特色选拨、任用、发展人才，打通人才融合渠道，激发员工创业、创新的热情与激情。

军民深度融合，未米的重要趋势就是在做到保密安全的前提下，打破行业壁垒、促进合理流动、开展公平竞争，逐步取消制约发展、阻碍竞争的各项约束。军工企业、国防体系必须更加具有创新力和和活力，要坚决去除封闭思维模式，引领行业发展方向，构建军民融合安全发展格局。

以创新驱动发展军民融合产业应坚持目标和问题导向，我们要看到，无论是技术、产品、商业模式或社会管理都有一个共同目的，也就是提高大众工作生活水平，产业是支持社会和人们工作生活的物质基础，围绕产业创新就是夯实巩同、提升这个基础。军工企业作为创新主体发展军民融合产业，要将科技创新体系进一步融入到同家整体创新体系建设之中，丰富、夯实大众生活的物质基础，为建设创新型国家添砖加瓦。

同时，信息化、新型工业化买不来。同样，国家网络和信息安全更买不来。坚持自力更生和开放合作是同家发展战略的两个支撑。中国电科作为国家军民融合产业发展主力军，我们在涉及国家政治经济、社会安全的核心领域也正在扎实进行整体性布局，践行国家意志，发挥央企表率。

电驱动汽车 篇4

电动汽车作为一种新型环保节能交通工具,日益受到人们的重视。驱动系统的主要功能是使电能转变为机械能,并通过传动系统将能量传递到车轮驱动车辆行驶,它对于合理使用有限的电池储能,提高汽车性能等有重要影响。评价电动汽车的驱动系统实质上主要就是对不同类型的电动机及其控制方式进行比较和分析。目前电动汽车驱动方式中令人瞩目的发展方向是研制大转矩电机,将电机直接安装在汽车的车轮上。这种轮式驱动方式对比于传统驱动方式,取消了离合器、变速器、差速器等机构,既消除了传动中的机械磨损与功率损耗,又减少了车辆体积和重量,因此在高性能的电动汽车中得到了应用。

本研究主要介绍轮式驱动控制系统及其保护电路。基于电动车电机的典型机械特性曲线,如图1所示。即在低速时为恒转矩特性,在高速时则为恒功率特性。因此,本研究样车采用轮毂式三相永磁无刷直流电机,它具有高转速、高功率因数、体积小、转子结构简单、运行稳定性好等优点。基于上述考虑,本研究构造一个基于TI公司数字信号处理器TMS320F2812的永磁无刷直流电机的电驱动系统。

1 电驱动系统的基本结构

基于TMS320F2812的电动汽车驱动系统,如图2所示。主要由3个模块组成:逆变器及驱动电路,传感器、保护信号及接口电路,信号处理电路。其中数字信号处理器TMS320F2812是整个电动汽车电驱动系统的核心。

尽管电驱动系统非常复杂,但TMS320F2812是TI公司最新推出的32位定点DSP控制器,是目前数字控制器领域中最先进的处理器之一,采样频率高达150 MHz,大大提高了控制精度和芯片处理能力。其中优化过的事件管理器包括PWM发生器、可编程通用计时器、捕捉译码器接口等,该器件还包括12位A/D,吞吐量可达16.7 MB/s的采样,其双采样装置可实现控制环路的同步采样。因此,只要在外部配备传感器信号预处理电路、逆变器驱动电路以及保护电路,就可以构建一个基于TMS320F2812的电动汽车电驱动系统。

2 电驱动系统的硬件设计

2.1 逆变器及驱动电路设计

本样车驱动电源来自于车载电池组。逆变器主回路的拓扑结构与PWM调制方式有关。永磁无刷直流电动机的控制方法常采用三相六状态120°导通方式。对应于每个导通状态PWM作用管子数目的不同,把PWM调制方式分成“双斩”和“单斩”方式。综合各种考虑,本研究选择单斩PWM_ON方式,如图3所示。相对于双斩方式,这一设计方案中开关损耗减少一半,每个功率管的开关损耗相同,减小了功率开关应力,提高了系统的可靠性,且相电流和电磁转矩远大于双斩方式[1,2]。与此相应的驱动电路的拓扑结构,如图4所示。

系统中功率器件选用IRFP260N,其中DSP的6路全比较PWM输出经过高速光耦6N137隔离后接至驱动集成模块IR2103,如图5所示。IR2103能保证上、下桥臂不能同时导通,即T1与T2不能同时导通,有效地防止了电源短路,但不能有效地保护电机和功率器件,所以需要设计过流保护。

2.2 保护电路设计

电驱动系统工作在非常复杂的电磁环境,不但存在电磁干扰、温度变化等因素,而且功率器件必须承受启动瞬流和负载切断、电源故障引起瞬间过压等,因此为了提高系统可靠性,必须在功率组件中加入保护电路,以免组件产生故障,避免对电子系统造成高代价的损害[3,4]。

电驱动信号的保护信号主要包括散热片过热,驱动电源欠压、短路、电机的过流等。这里主要介绍过流保护。由于IR2103没有自带过流保护功能,需要自行设计。基于本系统的特点,笔者设计了一种简单易行的限流保护,即通过霍尔电流传感器对逆变器直流端采样,再经过一个固定电压比较器,在正常情况下,比较器输出为高电平,当DSP检测到比较器输出为低电平时,就关闭PWM输出,将电流限定在最大设定值上,而在DSP的GPIO端就形成一个无固定频率的PWM波。其他各种保护信号经与门后接至DSP的PDPINTA端,若发生故障,直接控制继电器,切断主电源,并启动声、光报警。

3 电驱动系统的软件设计

该系统软件功能的整体描述,如图6所示,控制软件分为2部分:主程序和中断服务子程序。主程序在完成初始化后进入循环,等待中断发生。本研究使用了DSP的T1周期中断,其中断服务子程序要完成电机定子电流采样,并改变速度调节参数。本系统的功能模块主要包括A/D采样、整车速度调节、防滑控制和电子差速控制等相关环节。这里重点介绍A/D采样的设计。其核心问题就是在一个PWM周期中何时对电流进行采样[5,6]。

显然,何时对电流采样与所选的PWM控制方式有关,由于本系统采用的是PWM_ON方式,即单极性PWM控制,在PWM周期的“关”期间,电流经过常开开关管T1和开关管T5的续流二极管D5形成续流,如图4所示,这个续流回路并不经过电流传感器,所以不能在PWM周期的“关”期间进行电流采样。另外在PWM周期的“开”期间,电流上升不稳定,也不宜采样。结合DSP2812的强大功能,通过软件的合理设置,就可以简单准确地用霍尔电流传感器检测到相电流的大小,如图7所示。DSP的通用定时器T1设定为连续加减计数方式,每10个T1周期中断进行一次电流采样,再采用一个简单的平均滤波法,每50个电流采样值取平均值后作为最后的电流值。其中A/D中断的程序框图,如图8所示。

4 结束语

本研究介绍了基于TMS320F2812的电动汽车电驱动系统的软、硬件设计,所有实验电路都逐一经实测验证。本样车采用的轮毂电机为外转子型式的三相永磁无刷直流电机,由浙江卧龙集团制造。其额定电压为96 V,额定输出功率为0.9 kW,极对数为8,额定转速为360 r/min。占空比为0.8时,DSP输出PWM的波形,如图9所示。而且样车在加负载后频繁启动加速的工况下,限流效果显著,没有出现因过流造成MOSFET260N管烧坏的情况。按设计方案实施的该驱动系统可以随意调速、正/反转,性能稳定。在轮式驱动EV应用中加上10 N·m负载后的电机线电压波形,如图10所示。总之,样车的实测结果表明,本研究实现的这一实效、低成本的控制技术具有一定的现实工程应用价值。

摘要：详细介绍了一种基于DSP TMS320F2812的电动汽车电驱动系统的设计方案。该方案中的硬件主要包括逆变器及其驱动电路,传感器、保护信号及接口电路,信号处理电路3大模块,并结合驱动电路,提出了一种简单易行的限流保护技术。在软件方面,主要强调了电流采样问题,研究了不同PWM控制对转矩的变化。实验表明,采用该方案,电动汽车运行安全可靠,而且可以有效地降低成本。

关键词：电动汽车电驱动系统,数字信号处理器,限流保护,电流采样

参考文献

[1]王晓明,王玲.电动机的DSP控制[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.

[2]邱建琪,史涔溦,陈永校.电动自行车用永磁无刷直流电机电磁转矩控制[J].微电机,2004(4),37-40.

[3]KAMIYA K.OOISHI J O K.Development of In-wheel Mo-tor System for Micro EV[C].EVS 18 Berlin,2001.

[4]YANG Y P,LO C P.Current Distribution Control of DualDirect-driven Wheel Motors for Electric Vehicle[C]//Amer-ican Control Conference of 2006,American:[s.n],2006:14-16.

[5]GE Ying-hui,LI Chun-sheng,NI Guang-zheng.A novelcontrol system of PMbrushless in-wheel motors used for EVs[J].Electrical Machines and Systems,2003,2(11):592-595.

汽车电销话术开场白 篇5

2、你对车子有哪些基本要求?

3、这些基本要求的具体含义是什么?

4、这些基本要求中哪个最重要?

5、除此之外你还有其他的要求吗?

只要客户回答完这5个问题，我就彻底的弄清楚他内心的真实想法了，也就是通过这5个问题，我逐层的了解到了他们内心的真实需求。

下面我们一起来详细的讨论一下。

一、你为什么要买辆汽车呢?

问这个问题的目的是什么呢?其实就是为了了解客户购车的目的是什么，也就是他的购车动机。

我们可以称之为需求的基本动机。

比如，如果你希望跟一个女孩子谈恋爱，你的目的是什么呢?你希望跟她的恋爱关系发展到什么程度?你是希望以后跟她结婚，还是只想跟她建立起稳定的性爱伙伴关系或者临时的性爱伙伴关系，或者仅仅是一个可以聊天排除孤独的对象而已?

你的目的不一样，那么你后期所要采取的行动计划，所愿意投入的精力和资源，对对方的要求是不是都有所区别呢?答案是肯定的。

如果把这样的问题扩展到汽车销售上去，我们也可以问一个想要拥有一辆汽车的客户同样的几个问题，你拥有这辆车之后打算用来做什么?谁会成为这辆车的主要使用者?当你开着这辆车子出去的时候，你希望朋友们怎样评价你?这辆车子的使用环境将是怎样的?最终会是由谁来支付这辆车子的购买成本?

当一个客户把这一系列问题都回答完之后，作为销售顾问，在心里应该能把客户购买产品的基本需求了解的比较清楚了。

这是每一个合格的销售顾问都应该掌握的基本的需求分析能力，我们一般把那些能对客户的需求分析到这个层次的销售顾问称为入门级销售顾问。

二、你对车子有哪些基本要求?

这里所说的基本要求，也就是客户购买产品的时候在内心里所持有的衡量标准，也就是客户判断一款产品是否符合他内心需求的基本准则。

比如，你要找一个女朋友，回答了第一个基本动机的问题之后，你告诉我，你要找的是一个以后可以结婚的对象，那么我就要从你那里了解到，你认为什么样的女孩子可以成为你以后的结婚对象?你会回答我说要满足8个条件，分别是：人要长的漂亮，是个异性恋，心地善良，细心体贴，孝顺父母，身体健康，受过良好教育，有一份稳定的工作。

这8个条件就是你评价一个女孩子能否成为你要找的那种可以结婚的女孩子的衡量标准。

如果我们是一个求爱者，要找的往往不是一个女孩子本身，而是这个女孩子身上所具备的一些独有特性。

同样，如果作为一个消费者，在购买一个产品时，要购买的也不是产品本身，而是产品所具备的独有特性。

这些特性能否满足他的要求，就是他的衡量标准。

这个道理运用到汽车销售上来，如果你是一个希望拥有一辆汽车的客户，你希望我帮你推荐一款车子，我也要问问你，你对这辆即将拥有的车子有哪些基本要求?

你可能会告诉我，希望这款车子能满足你的6个基本要求，分别是：外观看起来要大气稳重，用起来经济省油，空间要宽敞，乘坐要舒适，通过性要好，安全性要高。

这6个基本要求就是你评价一款车子能否符合你购买要求的衡量标准。

能对客户的需求分析到这个层次的销售顾问，我们一般把他们称为初级销售顾问。

三、这些基本要求的具体含义是什么?

作为一个销售者，他的任务是要帮助客户找到一个最合适于他自己的产品，而不只是为了自己的盈利而忽视客户的需求。

我们仅仅找到客户的基本要求是不够的，因为在很多情况下，客户自己也不太清楚为什么要有这些基本要求，更不清楚这些基本要求的具体内涵是什么，作为一个为客户负责任的销售者来说，不能停留在了解到基本要求的层次上，就草率的向客户提出你认为适合于他的购买方案。

要不然，你会被无情的拒绝，或者给客户带来新麻烦。

这两者都不是我们所需要的。

你还需要进一步的了解客户内心更深一层次的需求。

这就要对客户所提出的基本要求做进一步的挖掘。

比如，你找女朋友的第一个衡量标准就是要长得漂亮，那么我就要问问，你心目中的漂亮是什么意思呢?能具体到身高，体重，脸型，发型，眉毛，嘴型，鼻子这些特征上来讲讲吗?受过良好教育又是什么意思呢?能否从学历水平，学位水平，就读的学校类型，所学专业和读书成绩表现这些方面来讲讲吗?

同样的道理，放到销售中来看，客户要求一辆车子要经济省油，那么在客户心目中经济省油是什么意思?百公里油耗8升算省油吗?7升算省油吗?还是要低于6升才算省油?这要取决于他原来开的是什么车，和他对经济省油这个概念的既有认知。

如果他原来开的是一辆QQ车，那么他可能就认为百公里油耗要6升以下才算省油。

如果他原来开的是一辆悍马，那么可能百公里油耗14升，他就认为很省油了。

作为一个汽车销售员，在还没有完全了解客户的衡量标准的具体含义之前就草率的提出自己的方案，以为可以满足客户的购买需求，用一本书的书名来说就是，你以为你以为的就是你以为的吗?结果未必，可能还要碰壁，撞得满头是灰而归。

所以，聪明的销售员不仅仅要了解到客户的基本要求，还要进一步的了解到客户所提出的基本要求背后的真正内涵。

能对客户的需求分析深入到这个层次的销售顾问，一般可以称之为中级销售顾问。

四、这些基本要求中哪个最重要?

现实生活中我们会拥有很多东西，有的是无足轻重的，有的是视若生命的，对于那些无足轻重的东西我们可以随意的丢弃或拿来跟别人做交换，而对那些视若生命的`东西，是哪怕付出生命的代价都不会舍弃或拿来做交换的，正常人都是这样。

经过前面三个层次的需求分析之后，藏在客户内心里的真正需求已经被挖掘的差不多了。

作为销售者，你是不是发现，你的产品特性极有可能无法满足客户的真正需求呢?

你是不是很想说服客户改变原有的看法，或者对原有的衡量标准做一些调整以符合你现有的产品呢?

如果你有这样的需要，那么你还要做下一步工作，就是要设法让客户对他列举出来的衡量标准进行一次重要度排序，排序出来之后你才能分辨出哪些衡量要素对客户来来说是视若生命的，哪些是无足轻重的，然后再千方百计的满足他认为最重要的衡量要素，说服他调整或者更换那些他认为不太重要的衡量要素。

比如我们在前面谈到的，你对未来女朋友的要求中有8个衡量标准，分别是：长的漂亮，是个异性恋，心地善良，细心体贴，孝顺父母，身体健康，受过良好教育，有一份稳定的工作。

这8个衡量标准，我让很多人做过重要度排序，发现在每个人的心目中，它们的重要程度都是不一样的，有的人排出来的顺序是：异性恋、身体健康、心地善良、细心体贴、孝顺父母、长得漂亮、受过良好教育、有一份稳定工作，你排出来的顺序也是这样子吗?还有的人排出来的顺序是：异性恋、长得漂亮、心地善良、身体健康、细心体贴、孝顺父母、有一份稳定工作、受过良好教育。

如果你是一个非同性恋的正常男人，那么很显然，不管你是第一个排序者还是第二个排序者，排在最重要位置的“异性恋”在你择偶的衡量标准中，是无论如何都不愿意舍弃或调换的。

而排在最不重要位置上的“有一份稳定的工作”或“受过良好的教育”这两个衡量标准，在一定的条件下，你是很有可能愿意舍弃或调换的。

同样的道理，在购车客户的心目中，对于他列举出来的6个标准：外观看起来要大气稳重，用起来经济省油，空间要宽敞，乘坐要舒适，通过性要好，安全性要高，在他的心目中，也是有一个重要程度排序的。

作为汽车销售员，你必须要想办法让客户做出一个重要度排序结果来，只要他排出来了，你就有机会说服他，要不然你很可能就会卡在这个节骨眼上，半途而废，产品卖不出去，消费者扬长而去。

能否对客户的需求分析深入到第四个层次是衡量一个销售顾问能否从一般销售顾问中脱颖而出的标志之一，我们把那些能深入到这个层次的销售顾问称之为高级销售顾问。

五、除此之外你还有其他的要求吗?

这是一个能够发掘客户内心隐秘需求的钻石级问题。

一般来说，优秀的销售顾问能对客户问到前文的第四个问题已经很了不起了。

接着你会发现，就算找到了客户的衡量标准的重要程度排序，但你要说服他变更衡量标准时，他却在左推右推，欲言又止，似乎还有什么东西没有捅到他内心里的痒痒处。

怎么办呢?

显然，客户肯定还有东西藏在心里没有告诉你，还有更隐秘的需求得不到满足。

这时候，你一定要大胆的问他“除此之外还有其他的要求吗?”只要你问一问，你会发现，会有奇迹发生的。

他在这个时候告诉你的需求才是他认为最重要的隐秘需求。

作为汽车销售员，你只要满足他这个需求就八九不离十的能让他心动不已了，前面所有的需求都变成了次要需求。

比如前面的求爱者，在他说完8个衡量标准之后，你根据他的标准找出了几个符合要求的对象，让他选，他却在左右为难，那么你就可以问他“除此之外还有其他的要求吗?”他一旦告诉你，你就按照他的这个新要求去搜罗人选就可以了，他还有什么理由拒绝你呢?

购车客户也是这样，那六个衡量标准都满足了，还不肯下决心购买，怎么办?马上问问他“除此之外还有其他的要求吗?”有，那就设法满足他，他就是你的网中之鱼了。

汽车电制动联合控制体系探讨 篇6

关键词：汽车；电制动；联合控制；体系；探讨

目前，从汽车技术发展的状况来看，汽车电制动联合控制体系一般主要采用两种形式，一是仅改变汽车传统制动体系统的动力部分，并把原来的发动机驱动改变为电机驱动方式。二是采用电制动联合控制体系（即BBW）如图1所示。

笔者结合当前汽车电制动联合控制技术的发展现状，认真深入汽车电制动联合控制体系的构成与常用配件、功能与工作原理、传感技术的运用等进行了探讨研究，并对汽车电制动联合控制体系进行了相关分析与验证。

一、汽车电制动联合控制体系的构成与常用配件

（一）汽车电制动联合控制体系的构成

汽车电制动联合控制体系主要是由操作装置、动力传感装置、分离电制动控制装置、液压调节装置等部分构成的。一般情况下，都是用导线以及液压管等将上述构成部件连接在一起，进而形成了有机统一的整体。在进行汽车电制动联合控制时，驾驶人员可以很好地进行制动控制操作。对于汽车的前轮控制，我们则一般采用电助力转向体系（即ESP），后轮电机则共同提供相应的动力。电助力转向驱动一般使用普通直流电机提供动力，操作控制极为简单方便，能够在提高工作效率的同时保证汽车长期运行的安全可靠性。汽车电制动联合控制体系中每一个电机以及电制动联合控制装置都独自构成一个速度闭环和电流闭环的有机体系。这种设计忽略了传统汽车的离合、变速、减速等部件，大大简化了汽车的整体结构，不断提高了汽车工作的效率，并且能够通过电制动联合控制技术实现助力转向功能，进而对汽车电制动联合控制。

（二）汽车电制动联合控制体系的常用配件

汽车电制动联合控制体系的基本任务是降低车速、使汽车停下来、使汽车保持静止状态，并且还承担着操纵制动器、进行制动力分配以及制动控制力等工作职能。汽车各个车轮的电制动联合控制力的分配则主要取决于汽车运行的状况，而汽车电制动控制助力的负压源则已经显得不够重要了。此外，还有电制动装置、制动钳等也是其常用的配件。电制动联合控制一般使用了标准的制动装置。由于制动压力为电制动联合控制，就可以极大程度地与汽车运行体系连接在一起，进而实现对汽车电制动联合控制体系的很多要求。在带液压执行的电制动联合控制体系（即SBC）中，高压贮存装置使得了整个汽车电制动联合控制体系能够很快产生制动控制力。在保证汽车安全稳定的基础上，可以极大地缩短制动控制距离。

二、汽车电制动联合控制体系的功能与工作原理

（一）汽车电制动联合控制体系的功能

汽车电制动联合控制体系（即SBC）的主要功能，就是把汽车制动助力装置功能以及电助力转向体系（即ESP）合为有机统一体。进而达到操纵汽车电制动联合控制装置，并通过传感装置把所检测到相应操作信息传输给汽车电制动联合控制装置。然后按一定的规律发出相应的控制命令，该控制命令在汽车电制动联合控制调节装置中转换为相应的制动控制力，并传输到汽车的相应装置，达到对汽车进行联合控制的目的。而在汽车电制动联合控制体系失效的情况下，液压体系会自动提供制动控制返还功能。

（二）汽车电制动联合控制体系的工作原理

在汽车正常制动控制情况下，汽车电制动联合控制体系的工作原理，就是电动机驱液压柱塞泵的制动控制力相应增加9-13MPa，并由贮存装置上的压力传感装置进行监测监控。而汽车电制动高压贮存装置中的制动液分别输入到汽车的四个独立车轮制动液压调节装置中，并分别控制每个车轮所需的制动控制力，进而对汽车产生电制动联合控制。但是，当汽车汽车电制动联合控制体系出现故障以后，在汽车没有产生电流时，汽车的两个分离电磁阀与操作制动装置直接相连。这样，操作制动装置就可以直接通过制动液并产生制动控制力。

三、汽车电制动联合控制体系传感技术的运用

传感技术的运用，在汽车电制动联合控制体系中具有极为关键的地位与作用。一般而言，在汽车电制动联合控制体系中的传感装置以及传感技术的运用，都是由行驶动力学传感装置和传感器技术、专用传感装置和传感技术等部分组成的。这些传感装置，把汽车的速度、车轮运行状态以及汽车在行驶状态下产生的相关数据传输给汽车电制动联合控制体系，进而对汽车进行制动控制。此外，安装在操纵装置上的制动踏板行程传感装置，以及制动踏板上的制动压力传感装置，则可以准确地判定驾驶人员的制动控制操作。制动踏板行程传感器和制动踏板上的制动压力传感器一起，可以多重监测监控驾驶人员的制动控制意向，假如其中一个传感器发生咯故障，则整个汽车电制动联合控制体系依然不受影响，可以继续进行工作。

参考文献：

［1］王玲珑,黄妙华.轮毂式电动汽车驱动系统的研究与开发[J]，汽车电器，2007,（3）.

［2］张维玲,李冬杨.智能电动车控制系统设计[J].机械研究应用,2007,（6）.

电驱动汽车 篇7

电活性聚合物的种类包括:导电橡胶、离子交换膜金属复合材料、凝胶体、纳米管及介电弹性体等。其中介电弹性体被认为是最具前景的一类材料,其中以丙烯酸弹性体和硅树脂弹性体最具有代表性。此种介电弹性体既可正向使用,其特性柔软、质量轻,被称为人造肌肉[1], 在未来新一代柔性致动器、传感器领域极富应用潜力, 例如可用于微小型机械、机器人, 尤其是仿生机器人的柔性电致动。该类材料具有和生物肌肉类似的许多优良特性,从而可以取代传统材料被大量应用于柔性机器人、医疗、仿生机械等领域。还由于其具有重量轻、能耗低、价格便宜等优点可以应用于微型六腿机器人、微泵、微阀门等微型机械领域。

目前,对介电弹性体材料的研究主要集中在驱动领域,但是我国在该领域开展的研究很少。本研究主要探讨新型电致活化材料—介电弹性体的驱动特性。

1 致动原理

介电弹性体的变形主要是由电极在电场中产生的静电力(即麦克斯韦力)产生的。上下表面受到外部压力作用,介电弹性体是在丙烯酸或硅树脂等弹性体材料基质的上下表面渗入屈从电极材料(如碳或石墨等)而形成的、基于麦克斯韦效应的一种新型电活性聚合物材料。由此,介电弹性体的发电原理可简化为如图1所示,即可看作可变电容装置[2,3]。在伸展状态下(大电容)电荷注入到介电弹性体薄膜电极上。当在外力作用下紧缩弛豫时(小电容),弹性体材料的弹性应力抵抗电场力,提高了电能。从微观上看,厚度增加时,由于异性电荷被推离,同性电荷被压缩靠近,提高了电荷电压。可见,当外力作用在具有预加电压的介电弹性体上使其变形时,通过电容的改变即可发电,变形越大,发电能力越强。而介电弹性体的发电过程即为介电弹性体的伸展与弛豫的交替过程。

2 介电弹性体发电的研究进展及应用前景

介电弹性体制作的致动器,应用在蛇形机器人中(如图2所示),可提高该种机器人的技巧和灵活度,同时还可以降低制作成本,以及简化机器人的复杂度。再者,可以提高蛇形机器人的集中度,减少能量的消耗。这将是未来机器人研究中不可缺少的一部分,将是机器人优化的重要一步[4,5,6]。

介电弹性体制作的致动器可以用于扑翼飞行器(如图3所示)的制造。该种飞行器可以在复杂的环境中悬停缓慢的飞行,控制简单,和常规推进电源系统相比,该机器有着更好的稳定性和可控性,而且发出的噪音很小,外观符合自然风格,具有很强的隐蔽性,可以应用于军事、航空等。另外介电体材料也可用于机翼设计和运动车辆配置,动力和控制拍打机制和驱动材料。

3 实验过程

3.1实验材料与实验设备及仪器

实验材料:丙烯酸膜、石墨粉、硅胶、硅油、正庚烷。实验设备及仪器:WWL-LSG31精密线性高压大功率直流稳压稳流电源、CCD激光位移传感器LK-G系列、万用表、保护电阻、引出电极(铜片)、绝缘胶布、绝缘塑料板、绝缘底座、数码相机等等一系列实验相关配套器材。

3.2实验装置构成

本研究将丙烯酸聚合物薄膜预拉伸一定比例后粘在绝缘塑料板上,再将准备好的圆形塑料电极模板分别粘在预拉伸好的薄膜正反两表面,然后将中央圆形部分涂上电极材料,再用条状铜片作为引出电极分别粘在两表面,最后将绝缘塑料板固定在绝缘底座上,并与高压直流电源相连(实验装置如图4所示)。

在实验中本研究将数码相机固定在三角架上,记录实验现象,用基于B样条小波的图像边缘提取技术对采集的图像进行处理,然后再利用CAD软件本身自带的面积计算功能计算出激活区域在变形前后的面积,从而再比较精确的计算出面积应变。实验过程中将电压慢慢加至薄膜崩溃或者出现明显皱褶为止,用摄相机记录下整个变化过程,便于以后处理数据。薄膜通电前后的变形图如图5所示。

3.3实验结果与分析

3.3.1 不同预拉伸与面积应变的关系

预拉伸分单轴预拉伸和双轴预拉伸,单轴预拉伸指在一条直线上将薄膜进行一定比例的预拉伸,比如100%的单轴预拉伸是指将薄膜在某一方向上的长度拉伸到原来的2倍。而双轴预拉伸指在互相垂直的两条直线方向上将薄膜进行一定比例的预拉伸。

3.3.2 单轴预拉伸对面积应变的影响

单轴预拉伸产生的面积应变比较小,但在一定预拉伸范围内,总体上的趋势是面积应变随着预拉伸量的增大先是增大,随后会减小,说明激活区的面积应变在变化过程中有拐点,如图6所示。即激活区在没有预拉伸的方向上比预拉伸方向上变化更大一些,这是由于在没有预拉伸方向上比预拉伸方向上激活区的应变潜力更大一些(弹性体薄膜在保持超弹性的基础上其总应变是有限度的),所以其在没有预应变的方向上变化更大一些。

3.3.3 双轴预拉伸对面积应变的影响

双轴预拉伸又分为均匀双轴预拉伸和非均匀双轴预拉伸。均匀双轴预拉伸指在两个方向上的预拉伸量相同,反之,非均匀预拉伸指在两个方向上的预拉伸量不同。

首先,本研究考虑均匀预拉伸对激活区面积应变的影响。激活区面积应变的大小是随着预拉伸的增大还是先增大,后来又慢慢减小,即在变化过程中存在拐点,如图6所示,并且根据实验数据可以确定激活区的面积应变出现拐点的位置在预拉伸为200%的时候。激活区的面积应变之所以会出现拐点是由于薄膜本身的应变是有限的,当其应变超过其极限值时薄膜就会破裂,所以当其预应变达到某一值时必然会出现最大面积应变,即会出现拐点。

3.3.4 外加电压与面积应变的关系

外加电压对激活区面积的应变影响是很大的,总体是激活区的面积应变随着外加电压的增大而增大,薄膜在预拉伸为一定值时其激活区面积应变随着外加电压的变化情况如图7所示。从图中可以看出激活区面积应变的非线性变化随着外加电压的增大越来越明显。出现这种现象的原因是薄膜不是完全理想的弹性体,并非理想的不可压缩,而且随着应变的增大薄膜的各向异性也越明显,导致麦克斯韦力与薄膜内应力之间的不平衡,使得激活区面积应变产生了明显的非线性变化,最后还会导致薄膜表面出现皱褶甚至破裂。

3.3.5 激活区与窗口半径比与面积应变的关系

激活区与窗口半径比对激活区面积应变的影响也比较大,二者比例越小,激活区的面积应变越大,如图8所示。这是由于二者比例越小,非激活区的面积相对越大,其内部储存的能量也越大,产生的应力也就越大,所以激活区越容易被非激活区拉伸,拉伸也越充分,故其面积应变也就越大。从图中可以看出,当二者的比例小于1:8,即0.125时,非激活区的面积可以看做无限大,二者比例对激活区面积应变影响很小,可以忽略不计,进而可以近似认为二者的比例对其没有影响。

4 结束语

不论薄膜是单轴预拉伸还是双轴的均匀与非均匀预拉伸,对激活区面积应变的影响的总趋势都是类似的,随着拉伸量的增大,先增大后减小,即存在拐点,进而说明薄膜在外加电压的作用下要产生最大的应变需要合适的预拉伸,而不是预拉伸越大越好。在本研究中,通过实验可以发现,激活区与窗口半径比在一定比例范围内对面积应变的影响比较大,当二者比例小于某一值时其对面积应变的影响很小,可以忽略不计。所以薄膜要获得最大的面积应变,激活区与窗口半径的比例应尽可能的小。

摘要：为解决微型致动器、人造肌肉、仿生机器人等新型科技研究领域短缺问题,将电活性聚合物材料—介电弹性体应用于新型驱动器研究中,开展了对弹性体材料驱动特性的相关分析。通过实验研究了影响E-ACE材料激活区(电极涂层区域)面积应变的主要因素,以寻找激活区面积应变和这些影响因素之间的关系,进而根据它们之间的关系确定能获得所需激活区面积应变的合适条件。实验结果显示:不论单轴预拉伸还是双轴的均匀与非均匀预拉伸,对激活区面积应变影响的总趋势都是随着拉伸量的增大先增大后减小。而激活区面积应变随着外加电压的增加而增大,随着激活区与窗口半径比的增大而减小。通过分析实验结果发现,寻找合适的条件对激活区产生所需的面积应变很重要。

关键词：介电弹性体,电活性聚合物材料,驱动器,实验研究

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电驱动汽车 篇8

本文首先采用有限状态机理论针对HEDS进行建模与分析, 进而基于多变量模糊控制对控制算法进行设计, 提取关键控制规则进行优化, 最后通过Matlab系统仿真,对所提出的控制方案进行了仿真验证。

1 HEDS系统建模

一个典型的HEDS由发动机、 耦合器、 电动机、 逆变器、动力电池组等组成。 电动机作为系统中的机械功率输出装置, 通过逆变器来连接直流母线, 电机控制器实时地通过变频控制来调节电动机输出功率、发动机燃烧燃油, 以此带动小型永磁同步发电机发电, 与电池共同组成混合动力能量源, 为电动机提供电能供应。 为了对HEDS进行数学描述, 系统根据不同的控制决策在不同的工作模式之间进行实时切换。

为了对控制算法进行研究, 需要对每种动力部件的数学模型进行进一步的详细描述。 动力电池组是一个复杂的非线性时变系统, 为了避免模型过于复杂, 忽略温度和使用寿命对电池特性的影响,采用简化的内阻等效模型, 将电池组视为一个包含可变内阻的电压源, 电池组的输出为端电压与端电流。 发动机建模采用稳态实验数据加一阶延迟修正的双PI控制模型,其中,第一个P控制环表示发动机的输出功率调节,控制器根据系统需求功率和发动机实际功率调整发动机目标工作转速;第二个PI控制环为发动机的力矩控制, 控制器根据发动机目标转速与实际转速之差控制发动机的工作力矩,发动机与电池组的数学模型如式(1)~式(4)所示。

其中,Te为发动机力矩,Tm为电机力矩,f为延迟函数,τ为时间常数,坠t为传动效率,is为电机传动比,Tr为发动机负载力矩,Pre为需求功率,Pe为发动机实际输出功率,χne为发动机转速控制信号,ζTe为发动机转速控制信号,fPI与 λPI为PI控制函数,Ubat和Ibat分别为动力电池组的端电压与输出电流,Rn为内阻,Vbat为电池组开路电压,ξbc为电池组的库伦效率,Pbat为电池组输出功率。

考虑到模型的动态特性, 电池组的开路电压Vbat与内阻Rn都是与电池组当前的电荷状态So C (State of Charge ) 有关的变量, So C采用电流积分算法法进行估计:

其中,Q为电池组初始容量,Qmax为电池组最大容量,Kυ为电池衰老对So C影响的修正系数。

2 模糊控制算法

基于上述模型对控制策略进行设计与优化,HEDS控制的核心问题在于使整个系统实现工作效率需求的同时协调控制多个工作单元,从而使效率达到最优。 工作效率分两个层次:(1) 单个工作单元自身的效率最优,例如早期的发动机自身效率达到最优曲线控制算法等,这一类控制思路虽然简单有效,但个体的最优不等于整体的最优; (2)通过个体单元之间的协同控制,实现整体的最优,即基于系统优化的控制策略。 为了实现上述系统效率最优控制, 同时使系统可以体现出良好的工作效果, 必须通过模糊控制算法来实现HEDS的逻辑控制。模糊逻辑结构采用2 输入1 输出的T-S型结构,首先将电池So C与负载功率作为模糊输入进行模糊化处理, 进而输入到T-S模糊控制器中,模糊输出为发动机的目标功率, 通过模糊规则来决定系统的模糊输出, 输入与输出的隶属度函数如图1 所示。 解模糊的过程采用重心法,模糊运算采用Zadeh算法,如式(6)所示。

其中,J与Q表示隶属度函数,x表示触发隶属度规则的模糊变量。

仿真过程采用美国US06 工况作为速度运行工况,结合上述模糊隶属度函数设计HEDS模糊控制规则。 系统中电动机的输出功率由综合控制器根据驾驶员踏板信号决定,因此模糊控制算法主要解决了电动机的功率在发动机发电机组与电池组之间的合理分配。 模糊规则的主要设计思路是在满足系统功率需求的前提下,负载功率越高则发动机输出功率也越高;负载功率越低则越倾向于发动机不输出功率。 当电池组So C越低时发动机输出功率越高;电池组So C越高时,则发动机输出功率越低。 列举部分模糊规则如下:

其中, K1, K2, … Kn为n条模糊控制规则的输出系数:

上述模糊控制规则反应了输入与输出的模糊逻辑对应关系,在建立的过程中依靠模拟人工智能来体现混合动力系统的设计经验。 显然这样的控制算法虽然具有智能性, 但却无法实现效率的最优, 因此有必要对模糊算法进行进一步的优化。 通常对模糊的优化主要分为两种, 一种是对隶属度函数进行优化, 另一种是对模糊规则进行优化, 本文采用第二种思路, 即对模糊规则进行优化。 每条模糊规则中均含有一个待定系数Ki, Ki的选取对于发动机发电机组与电池组的功率分配起着直接作用。 对模糊控制算法建立优化模型,因为每一个Ki对应着每一条模糊决策下的发动机输出功率,通过查表最优曲线则可以得到不同的发动机效率。 因此可以将系统效率写成关于Ki的函数,同时将优化目标函数定为系统效率的倒数,即可以得到优化目标函数的表达式如式为:

约束条件为:

其中, So C_Low与So C_High为电池组So C的下限与上限,Pe_max为发动机最大功率,Pm为电动机功率,Pm_max与Pm_min为电动机峰值功率与最低功率,ξm、 ξe与 ξbat为电动机效率、发动机效率与电池组效率。

3 Matlab仿真分析

为了对所提出的模糊控制策略及其优化方法的正确性和有效性进行验证, 对建立的模型及速度工况在Matlab中进行系统仿真, 仿真过程采用固定步长0 . 01 s 。仿真结果如图2 所示。 可以看出电池组的输出电流始终控制在-100 A~+200 A区域内的电池组效率较高, 同时较低的电池充放电电流有助于提高电池使用寿命。 仿真结果同时表明, 发动机功率在低功率时处于关闭状态,当发动机开启时则大部分时间处于中高功率区间,避免了低功率工作状态,有助于控制降低发动机排放。

在整个仿真工况中随机抽取18 个观测点, 与未优化前的系统效率进行对比,结果如图3 所示。 可以看出未优化前平均效率为75.8% ,经过优化后系统效率有了明显提高, 平均效率达到81.4% , 提高了5.6% , 表明所设计的模糊控制算法及其优化方法合理有效。

本文建立了混合动力电驱动系统的数学模型, 并基于该模型进一步提出了多变量模糊控制算法,进而对模糊规则进行了优化。 Matlab仿真表明所设计的模糊控制算法使混合动力系统实现了良好的控制效果,工作效率有明显改善,优化之后的混合动力电驱动系统效率较优化之前提高了5.6%。

参考文献

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电驱动汽车 篇9

关键词：电驱动系统,轮毂电动机,电动转向驱动桥,电控液压推力铰接,客车结构

近几年来,随着能源问题和环境问题的日渐突出,人们对客车节能环保的要求也在逐年提高。无污染,低能耗,高安全性将是未来客车的主要发展方向,以电动机代替传统内燃机作为客车主要动力来源是客车动力系统发展的必经之路。

1 电动客车对动力系统匹配的不同要求

目前国内外的一些较大型的客车生产企业已经生产出了纯电动客车产品,但仅仅只能进行示范性营运,其核心问题在于电池的比容量太小,客车的续航里程太短,绝大多数产品在一次完整的充电后最大行驶里程不超过200公里,这样就极大地限制了客车运营半径,更为重要的是电池的比容量提高是非常困难的,因此在相当长的过渡期内,混合动力是一个绝好的解决办法。

混合动力客车有并联式混合,有串联式混合,但是大都安装有两套运动独立但控制集成的动力系统,在不同的工况下使用不同的动力输出,从而达到节能减排,降低运营成本的目的。众所周知,内燃机在不同的工况下工作时,经济性和排放的差别是很大的,尤其是在怠速及低转速工况,燃耗很高且排放不好。所以,车辆在启动或者低速行驶时,可由电动机驱动,当车速上升到一定范围时内燃机启动运转,为汽车提供动力并向蓄电池充电。当车辆在制动的过程中利用传动系统的惯性反拖电动机,使其在控制系统的调节下向蓄电池反向充电,这样也能在一定程度上降低燃耗而降低运营成本。

城市公共客车在实际的使用过程中有载重量大,启动换挡频繁,最高车速相对不高的特点,其对动力系统的要求是能够提供足够大的转矩以便于高载荷时的频繁启动和加速;景区游览客车在实际使用过程中,具有载荷较高,最高车速高,但是启功及换挡频率稍低的特点,它对动力系统的要求是有较高的比功率和后备功率以便于有较强的高速行驶性能和爬坡能力。

目前电动客车的电动机由直流电动机向交流电动机过度是最宏观的趋势,因为交流电动机的耐用性,高速性能,都是直流电动机无法替代的。将交流电动机集成到轮毂中,通过改变磁铁的磁性强弱、线圈的结构能在一定程度上提高电动机的功率或者转矩,使得公共客车电机高转矩,旅游客车电机高功率。现在车用交流电动机的功率还只能达到80kW左右,对于动辄超过20吨的大型客车而言显然是不够的。但是随着导磁材料的性能提高,线圈加工精度的增加,功率的提升应该不是问题。

2 电驱动系统对客车车身结构布局的影响

目前,在电动客车上使用的电驱动系统主要有轮毂式电动机,电动转向驱动桥,电控液压推力铰接等电驱动系统,它们影响客车车身的结构布局主要体现在以下几个方面。

2.1 轮毂电动机对客车车身地板高度的影响

车辆的地板高度是客车的一个重要技术参数,这个参数不仅关系到客车的整体车厢高度,还关系到车辆在空载和满载时的重心高度差,因而对车辆的行驶稳定性是及其重要的。尤其是城市公共客车,它主要行驶在良好的城市道路上,不需要很大的接近角和离去角,但因站点距离较近,乘客上下车频繁,因而要求地板的高度低,以降低第一级踏板的高度,便于乘客上下车。

目前的城市公共客车已经广泛采用低地板的设计思想,一级踏板的离地间隙在250mm到380mm左右,主地板高度在400mm到800mm之间,在和站台离地高度相配合的情况下基本能够实现乘客一步上车,但是由于发动机后置,传动轴、差速器及半轴的存在使得车辆从后轮起到车尾间的副地板高度无法再下降,副地板离地高度超过800mm甚至1000mm,使得乘坐在车辆后部的乘客上下车不便。车辆后部空间剩余十分有限,但是轮毂里的空间却没有得到充分利用。

轮毂式驱动电动机就是在这样的背景下应运而生的,它的壳体、逆变器、电枢轴、定子、转子都被安装在驱动轮的轮毂中。其中壳体、定子和轮毂被集成在一体作为旋转部分,转子和电枢轴与车身结构固定在一起,定子和转子之间的相对运动充当了驱动轮和车身之间的转动。由于两侧驱动轮之间没有共同的动力来源,且电动机可以通过电子控制实现同矩不同速的相对运动,因而完全可以代替现在广泛使用的机械式差速器。省略掉差速器和半轴可以取消驱动桥,在车身强度合适的情况下甚至还可以取消大梁,把车身设计为全承载式从而进一步降低地板高度,并出现整体式地板使地板面积利用率增加。

总之,轮毂电动机的出现将使城市公共客车地板再降低,使地板面积利用率的增加成为可能。

2.2 电动转向驱动系统对客车驱动转向形式的影响

对于一般的客车,不论是承载式车身结构还是非承载式车身结构,转向轴的承载极限一般在6.5吨之内,配合带有助力的循环球式转向器或者齿轮齿条式转向器已经可以达到转向轻便的效果,但是这仅仅是在驾驶员操作力度上的改进。由于现有的转向轴结构,决定了前轴在仅作为转向轴的情况下理论转向角度不能超过60°,作为转向驱动轴的情况下理论转向角不能超过45°,这就意味着车辆的最小转弯半径很难控制在10米之内。在车辆正常行驶的过程中,这一点并没有影响到操作的便利性,但是一旦车辆需要在狭小的空间内转向或者调头时,驾驶员就会有频繁的左右转动方向盘到行程尽头的情况和频繁挂进退挡的情况,这样会极大地消耗驾驶员的精力,更重要的是极端条件下还会有无法转过弯的情况。

这样的问题将会在电动转向驱动桥的运用后而迎刃而解。电动转向驱动桥具有现在机械式转向驱动桥的绝大多数特性,同时还具备了使车辆部分横向平移运动的能力。由于两侧的转向轮没有直接的钢性杆件连接,因而转向轮的转向角可以超过60°,从而实现了横向移动,两侧转向轮的转向角度同步是通过两侧转向电动机的同步联动得到的。在计算机的控制下,转向运动发生之前,计算机从车速传感器得到车速的模拟信号,经过数模转换器以数字信号的形式进入计算机,计算机储存特定一段时间内的数字信号并对其进行分析,从驾驶员转动转向盘的一瞬间起,计算机根据转向盘被转动的角速度和角度分析两侧前轴应该相对车身转动的角度和速度,再向两侧转向电动机发出不断修正的转向速度和转向角度,从而实现两侧转向轴的联动转向运动。电动转向驱动桥甚至还能够实现不同车速下的不同转向比,低速时转向比大,高速时转向比小,这样做避免了高速转向时驾驶员交手动作的发生,行驶安全性得到提高。在被动安全性方面,由于取消了转向盘的传动杆件,因而在车辆发生碰撞的过程中,转向盘能进行轴向的溃缩,在安全带和气囊的共同保护下,最大程度地保护了驾驶员的头部、颈部和胸腔。

总之,电动转向驱动桥将极大地提高车辆的行驶灵活性、操作稳定性和车辆的被动安全性。

2.3 电控液压推力铰接系统对铰接客车的影响

铰接客车(ARTICULATED BUS)是客车里比较特殊的一种车型,它具有容量大、经济性好的优点,因而被广泛地应用在客流量大的城市公交系统里。铰接式客车车身长度在14米到18米之间,绝大多数是3轴设计,传统的铰接式客车一般采用发动机前置或中置,中轴驱动后轴从动的布局。前置发动机的车型具有散热好的优点,但是有传动轴的存在,因而主车底板高度不能降低,无法实现低地板化。中置发动机的车型通过采用卧式发动机的方法解决了地板高度问题,但是中置发动机的散热和润滑问题解决不了,可靠性不高。

80年代中期之后,各厂家开始设计后置发动机后轴驱动的铰接客车,电控液压推力铰接系统就是在这样的背景下诞生的。电控液压推力铰接如附图所示。

它的出现从根本上解决了低地板和动力机构间的矛盾,并且它还是现阶段最有现实意义的电驱动系统之一。它在传统客车铰接结构的基础之上,增加了电控液压推力杆件和电子控制元件,电控系统通过前轴的转向角度位置传感器和速度传感器获得当前车速和转向轴的转向角度,综合分析并发出不断修正的液压油压力信号给两侧的推力杆件驱动泵,通过驱动泵的油压控制铰接的左右液压推杆推力方向和力量差,从而控制主车相对后车的铰接转向角度,能够完全达到与传统铰接客车相同的转向形式。不论在混合动力或者纯电动铰接客车上都离不开它,只要是副车能够提供动力,推力铰接就必不可少。

总之,电控液压推力铰接已经成功解决了后置铰接客车的铰接转向问题,它在轮毂式电动机成为真正的主流前是铰接客车的必备装备。

3 结束语

本文中提到的是电驱动系统中比较有代表性的几种系统,其中轮毂式电动机和电动转向驱动桥还处于研发设计阶段,还不能够满足商业化运营的要求,但可以肯定的是在不久的将来他们一定会应用到未来的客车设计生产中。电控液压推力铰接和前面两种系统不同,它有更实际的意义,因为它已经被广泛应用在了铰接客车上,完全达到了商业化运营的目的。总的来说,电驱动系统的不同型式将对未来客车结构布局产生深远的影响。

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电驱动汽车 篇10

据不完全统计, 2011年, 国产矿用自卸车销量达到7567辆, 与2010年销量约5000辆相比, 增长51.34%。其中, 国内市场销量5646辆, 海外市场销量1921辆, 双创历史新高[1]。目前国内百吨级电传动矿用自卸车的设计还主要处于模仿阶段, 如在确定轮边减速器传动比时, 往往参照国际相近吨位车型, 但国内自主生产的轮边电机的性能与国际上先进电机有较大差距。因此有必要研究适合国内电机发展水平的轮边驱动系统最佳配置方法。

1 传动方式

百吨级矿用自卸车的传动方式有两种, 即机械传动和电传动。机械传动的传递结构简图如图1所示, 机械传动机构主要包括发动机、离合器、变速箱、万向节、传动轴、主减速器、差速器、半轴, 各部件之间主要是机械能的传递;电传动结构简图如图2所示, 电传动结构主要包括发动机、发电机、电动机、轮边减速器, 在动力传递过程中包含两次机械能与电能的转化及电能的传递。一次转化是发电机将发动机传递的机械能转化为电能, 另一次转化是电动机将电能转化为机械能。

表1所示为电传动与机械传动几项重要性能的比较, 电传动除了传动效率略低于机械传动以外, 其余几项性能都要优于机械传动, 因此目前百吨级以上矿车, 除了CAT部分车型采用机械传动以外, 其余的大都采用电传动。

2 轮边减速器结构及传动比

电传动矿用自卸车中, 轮边驱动系统是主要的动力传递系统, 如图3所示, 主要包括电机和轮边减速器两部分。电动机将电能转化为机械能, 轮边减速器将动力减速增扭传递到轮毂, 以驱动轮胎转动提供矿车行驶所需动力, 是电传动矿用自卸车中唯一的减速增扭机构。

国内外矿用汽车轮边减速器结构主要有三种, 其传递结构原理图如图4~图6所示[2,3,4]。国际矿用自卸车品牌中, BELAZ电传动矿用自卸车轮边减速器采用的是如图4所示的轮边二级行星减速机构, 其余品牌车型大都采用如图5、图6所示的GE轮边二级或三级减速机构, 吨位较小的采用二级减速机构, 吨位较大的采用三级减速机构。国内电传动矿用自卸车也大都采用这三种行星减速机构。图7所示为根据大吨位电传动矿用自卸车需求设计的一种新型的轮边三级行星减速机构, 该机构具有传动比变化范围大、安全系数高、轴向空间利用率高等优点。

通过对TEREX、BELAZ、HITACHI、KOM-ATSU、LIEBHERR五种品牌且载重从109t到360t, 近30款车型轮边减速器传动比i进行对比和整理, 按照满载时矿车总量从小到大排列[5,6,7,8,9], 得到如图8所示的电传动矿用自卸车轮边减速器传动比分布图。图9为按照不同品牌分类的轮边减速器传动比分布图。

r—系统输入轴a1—一级太阳轮c1—一级行星轮b1—一级内齿圈H1—一级行星架a2—二级太阳轮c2—二级行星轮b2—二级内齿圈H2—二级行星架

r—系统输入轴a—太阳轮b1—大行星轮b2—小行星轮g—行星架c—内齿圈 (输出端)

r—系统输入轴a1—一级太阳轮b1—一级行星轮c1—一级内齿圈b2—二级行星轮b3—三级行星轮c3—三级内齿圈 (输出端)

r—系统输入轴a1—一级太阳轮c1—一级行星轮b1—一级内齿圈H1—一级行星架a2—二级太阳轮c2—二级行星轮b2—二级内齿圈H2—二级行星架a3—三级太阳轮c3—三级行星轮b3—三级内齿圈H3—三级行星架

由图9可以看出, 同一品牌车型, 随着满载总量的增加, 轮边减速器传动比有增大的趋势, 而且存在满载总量相近车型的轮边减速器传动比相同的情况, 也存在随着满载总量增大而轮边减速器传动比减小的情况, 如HITACHIEH3000载重156.9t, 满载总量为278.9t, 轮边减速器传动比为28.85, HITACHI EH3500载重193.3t, 满载总量为324.3t, 轮边减速器传动比为26.83。结合图8、图9可以看出, 对于不同品牌的车型, 满载总量相近时, 传动比不尽相同, 且相差较大。如BELAZ75306载重220t, 满载总量372t, 轮边减速器采用如图4所示的轮边二级行星减速器, 传动比为38.67, 而Liebherr T262载重218t, 满载总量368t, 轮边减速器采用如图5所示的GE轮边二级行星减速器, 传动比为31.9。同时部分车型可以选用不同传动比的轮边减速器, 如Liebherr T252, 在载重相同、自重相同的情况下可以选配轮边减速器传动比为26.8或22.3, 而TEREX MT6300给定的轮边减速器传动比选用范围从32到42。

3 电机选型及轮边减速器传动比计算

通过上文分析, 可以看出电传动矿用自卸车选配的轮边减速器传动比并没有随吨位增大而一直增大, 而是中间存在波动。因此, 在确定轮边减速器传动比时不能单纯以车辆吨位作为依据, 车辆吨位的变化只是决定了行驶所需驱动力的大小和所需动力源即发动机功率大小。在对一款新型矿车进行设计时, 其轮边驱动系统基本设计流程如图10所示。

汽车行驶方程为[10]

其中, Ft为驱动力;Ff为滚动阻力, 与路面滚动系数相关, 矿山路面滚动系数一般取0.02;Fw为空气阻力, 在矿用汽车初期设计过程中, 由于一般矿用汽车常用行驶速度在7.5~30km/h之间, 且最高车速一般在65km/h以下, 车速相对较低, 所以在矿车一般不考虑空气阻力Fw的影响;Fi为坡度阻力, 行驶路面坡度有关, 电传动矿用自卸车的要求是最大爬坡度不应低于16%[11];Fj为加速阻力。

根据式 (1) 可以求得矿车在不同坡度上行驶时驱动力需求, 但确定发动机功率大小还需要知道车辆行驶速度。在确定发动机功率时一般以矿车在8%坡度行驶时的功率需求为准。电传动自卸车满载时在8%坡度上爬长坡的稳定车速不应低于表2所规定的数值[11]。

由矿车在8%坡度行驶时驱动力及最低车速要求, 根据公式P=Fv可以得到矿车行驶功率需求。但此功率并不能直接作为确定发动机功率的标准, 在确定发动机功率时还需要考虑传递过程中发动机、发电机、电动机以及轮边减速器等的能量传递在各环节中的功率损失。另外, 为了保证足够的动力, 在确定发电机、电动机功率时还应考虑存在一定的过载空间, 一般在选定电机功率时需要20%以上的过载牵引空间。

根据功率选定电机以后, 就得到电机的功率外特性曲线和传动效率变化曲线。图11为设计的某载重220t电传动矿用自卸车选用电机的恒功率外特性曲线和效率曲线, 电机转速达到292.4r/min时, 开始进入恒功区, 直到电机达到最高转速。但电机转速低于651.5r/min时, 只能持续工作一定时间, 不能长时间持续工作, 且电机工作效率较低, 小于93%;转速达到651.5r/min以上, 电机才可以长时间工作, 电机效率也可提高到93%以上。

为了保证矿车的持续工作和传动效率, 轮边减速器传动比i需要满足矿车常用运行速度空间7.5~30km/h对应电机的长时高效工作区间, 图11示出了电机长时高效工作区间即电机转速大于651.5r/min的空间。该高效工作区间范围较大, 在确定传动比时为了保证车辆最高转速, 一般让电机长时高效工作区起点来对应矿车运行速度7.5km/h来确定传动比i。即

式中, n为电机转速, 即电机长时高效工作区初始点转速;v为矿车运行速度, 一般取值7.5km/h;r为轮胎滚动半径。

在220t矿车设计中, 选用轮胎滚动半径为1.7075m, 根据式 (2) 求得轮边合理传动比为55.89。但在实际设计过程中, 考虑到空间、结构形式、齿轮强度、行星齿轮安装条件等因素, 最终传动比确定为55.09。BELAZ 75306载重也是220t, 但轮边减速器传动比为38.67, 这是因为其选用电机DK-724的长时高效工作区起点转速低于国内电机决定的起点转速。

4 结语

国际电传动矿用自卸车轮边减速器传动比随吨位增加有增大趋势, 但中间存在着波动。对轮边驱动系统中轮边电机和轮边减速器进行优化配置以满足整车牵引特性需求, 轮边电机长时高效工作区决定轮边减速器传动比的初始值。在轮边减速器进一步设计的过程中, 还需考虑空间、结构形式、齿轮强度等因素。根据本文方法设计的220t电动轮矿用自卸车已经生产完毕并投入试验, 运行良好, 证明了所述配置方法的可行性。

参考文献

[1]沈溪, 盛太莲.2011年国产矿用自卸车销量分析及展望[J].商用汽车, 2012, (4) :14-17.Shen Xi, Sheng Tailian.Analysis and Outlook of Domestic Mining Dump Truck’s Sales in 2011[J].Commercial Vehicle, 2012 (4) :14-17.

[2]何建成, 张文明, 申焱华, 等.电动轮矿用自卸车轮边三级行星减速器设计[J].煤矿机械, 2012, 33 (6) :46-48.He Jiancheng, Zhang Wenming, Shen Yanhua, et al.Three-stage Planetary Wheel Reducer Design of Electric Drive Mining Dump Truck[J].Coal Mining Machinery, 2012, 33 (6) :46-48.

[3]杨钟胜.GE788电动轮自卸车轮边减速器NW行星轮系减速机构的综合评述[J].汽车工艺与材料, 2008 (11) :52-56.Yang Zhongsheng.Comprehensive Review of GE788NW Planetary Gear Train’s Institutions Used by Electric Wheel Dump Truck’s Wheel Reducers[J].AT&M, 2008 (11) :52-56.

[4]焦万铭, 冯雅丽, 杨珏.矿用汽车轮边二级行星减速器设计[J].矿山机械, 2008, 36 (21) :38-39.Jiao Wanming, Feng Yali, Yang Jue.Two-stage Planetary Wheel Reducer of Mine Trucks[J].Mining&Processing Equipment, 2008, 36 (21) :38-39.

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[6]Belarusian Auto Works:Belaz[OL].40let Oktyabrya str.4, 222160, Zhodino, Republic of Belarus.[2012-01-21].http://gpfk.ru/userfiles/.

[7]Hitachi Construction Machinery (America) Corp:Hitachi[OL].20411Imperial Valley Dr.Houston.[2012-01-21].http://www.hcmacorp.com.

[8]Komatsu:komatsumining[OL].440 N.Fairway Dr.P.O.Box 8112.[2012-01-21].http://www.komatsumining.com.

[9]Liebherr Mining Equipment Co.:Technical Description Mining Truck[OL].4100Chestnut Avenue, Newport News, VA 23607, USA.[2012-01-21].http://www.liebherr.com.

[10]余志生.汽车理论[M].3版.北京:机械工业出版社, 2000.

价值创新驱动汽车营销 篇11

随着社交媒体、搜索、电子商务等技术的不断发展，传统汽车行业的营销模式也在悄然改变。在为期9天的第11届广州车展中，60万人次的接待量和30辆全球首发车型，创下了历史新高，然而，这并不是本届车展的唯一亮点，互联网时代下，腾讯汽车等新媒体的亮相也成为本次车展的一大焦点。

据统计，广州车展首日，腾讯汽车网站就获得3.55亿的流量，其中PC端占到2.6亿，微信、微博等移动端也高达9500万，微信互动量超过了每天50368，微博的广播量也已越过了3000万大关，海量的数据，也进一步说明了互联网时代下的数字营销力量。

S联盟车友会聚拢社交价值

一个显著的事实是，社交媒体正在改变传统的消费者决策路径，越来越多的消费者倾向于借助社交媒体中其他消费者的经验和观点，来为自己的购车行为提供参考。尼尔森的数据显示，在一年的时间里，社交媒体上会有近614万条关于乘用车的讨论，共有307万个网络用户发起或参与讨论，在这种发展形势下，网络上车友族群的聚合营销价值成为了值得关注重要一环。

在2013年9月份第三届中国车友微博节活动中，仅两个月的时间，活动就吸引了来自全国203支报名团队，线上人气的关注超过1.3亿，微博话题广播接近3000万条，微信互动超过5万次，这也进一步证明了车友族群的聚合营销价值。

但问题来了，一边是火爆的社交互动热度，一边是汽车品牌跃跃欲试的营销冲动，如何实现两者的有效对接？

在此方面，腾讯汽车早有洞察，早在2013年7月份腾讯汽车就成立了“S联盟”，并将其定位于一个以“人”为核心的汽车文化互动体验型社区，通过为9800万微博社区车友带来线上、线下全方位的用车生活体验。腾讯汽车“S联盟”以个体汽车生活资讯需求和群体汽车文化兴趣需求两大群体功能性需求为依托，通过BBS、微博、QQ群、微信、QQ空间多平台的五方联动，构建起一种全新的沟通互动模式。在S联盟中，每一位车友可以结识志同道合的朋友、分享千奇百怪的故事、咨询购车用车问题、了解新车动态、讨论业界八卦，真正实现新媒体环境下的无障碍沟通。

此外，“S联盟”还能通过开展品牌区域划分的运营模式，实现品牌区域化、会员分级化、培育汽车兴趣化三方面转化。具体来说，主要借助强化行业内草根英雄的人格塑造，优化交互式的体验，进一步突出其“汽车爱好者的文化交际圈”的属性。

6S平台实现营销渠道总动员

艾瑞iAdTracker的最新数据显示，截止到2013年10月，汽车品牌网络广告总投放费用达4亿元，而这一数字仍在增长，其中汽车网站和门户网站已经成为汽车品牌进行网络广告投放的首选平台。

另一方面，随着媒体环境的进化，汽车媒体自身也在不断变革的行业大环境中升级。广告主日益增长的营销需求和汽车媒体的进化升级，使得营销渠道的创新整合变得更加重要。以腾讯汽车的6S平台为例，通过导购、搜索、资讯、电商、服务、社会化分享等六大渠道，汽车品牌可以有更加多元化的渠道选择，从而更便捷达成营销战略目标。

凭借腾讯持续多年来积累的关系链，6大平台之间能够实现优势互补、资源整合，为各个平台提供了稳定可控的庞大用户群，保证了腾讯汽车实现“全能运动员”。借助平台间的资源整合，6S平台一方面能够满足汽车品牌展示、互动、集客、售卖的需求，实现精准网络营销；另一方面可以为用户提供集资讯、搜索、选择、购买、社交、沟通为一体的在线汽车服务，实现真正的一站式交易，对传统汽车销售渠道实现有力补充。随着跨平台集群优势的进一步显现，腾讯汽车6S平台打造“亿万消费者逛的汽车6S店”的目标也正在成为现实，为汽车品牌实现互联网整合营销也创造了更多的可能。

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电驱动汽车 篇12

(1)人字架配有上下梯子,左右井架上有安全载荷2.5 t挂速刹耳板(方便上下人字架),横梁上配带栏杆走道板。

(2)井架笼梯采用方钢制作的直梯,自钻台至天车垂直向上,梯子扶手高出天车台1 m。井架背梁安装载人绞车导向轮座(全封闭)。

(3)钻台下设防喷器操作维护台,维护台应位置可调,上部与钻台的挂钩应有防脱滑安全措施。钻台下部配置电缆走道,电缆槽与底座连接处有转盘电缆连接箱,符合防爆要求。

(4)钻台面小鼠洞处钢板厚度不小于20 mm,大鼠洞处设加强圈,配大小鼠洞管及固定装置。配备大鼠洞、小鼠洞、抓盘井口防护盖。

(5)钻台下部按泥浆回收结构设计,将钻台面漏失到转盘梁下部的泥浆收集到架空槽(回流管)。钻台转盘梁下部设2.5 t安全带悬挂吊耳4个(位置合理,不与其他构件干涉,位于BOP吊装装置导轨外侧)、BOP绷绳耳板1套及防坠落耳板2个,在钻台底座两侧攀爬梯子顶部各焊接1个耳板,用于挂速刹。需打印SWL安全工作载荷值,同时需打印序列号,如SN:011,提供吊耳目录文件及相应探伤报告、安全载荷设计文件等支持文件。

(6)二层台上方配速刹支架,斜支腿可拆卸,支架可折叠到井架上,搬迁时不需要拆卸(或井架放到低位时拆卸),中间悬臂支架略窄于猴台,速刹耳板在猴台铰链的正上方。

(7)BOP吊装装置有载荷标示。配2个安全载荷不小于30 t、行程6 m的吊装滑车。安装要求:销子与工字梁平行,保证吊装封井器时能自动调节宽度;工字梁伸出钻台前台2 m。

(8)管线槽的设计应充分考虑动力电缆、通讯电缆以及油气水管路等的相互隔离。运输考虑能够不抽电缆整体折叠在一起,包括所有供油、供水和供气、供电地面管线槽、上钻台折叠式电缆槽、绞车刹车冷却管汇等相关系统连接管汇。地面电缆槽高300 mm,顶部设有盖板,动力和控制电缆分槽布置;盖板卷边,盖板、活页与搭扣要有足够的强度;配齐电控房与电缆槽搭接的护盖。电缆槽内有压线板(与电缆接触面为橡胶)。

2 天车(负荷API8C/4F,打API标记)

(1)有助爬支架和滑轮。

(2)有带保险链和护网的防碰缓冲装置。

(3)要按照API8B标准探伤,具有有效的探伤报告。

(4)游动系统及天车的滑轮必须使用锻钢件,必须探伤没有螺纹,表面观察也无裂纹。

(5)天车上方配置红色闪烁警示灯。

(6)主滑轮总成的主轴上装有1套润滑脂油路,其两端有6个黄油嘴,在导向滑轮总成轴端也装有1个黄油嘴,可方便地向各滑轮轴承内加注润滑脂。主滑轮组周围的天车台面加一圈高60 mm的挡板。在滑轮外缘设有实心挡绳辊,可防止钢丝绳从滑轮槽内脱出。

(7)辅助滑轮组与钻台风动、液动小绞车配合使用,滑轮轴承端装有1套润滑脂油路,加油口加到天车台面上,并且每组辅助滑轮上均安装有安全绳。

(8)5个辅助滑轮(2台1 t载人绞车,2台5 t气动绞车,1台液压大钳),配1个直径为762 mm的捞砂滑轮,配齐安全绳;辅助滑轮和耳板均有明显的编号和安全载荷(SWL)标识。

(9)在天车左右两侧配两个22.5 k N挂速刹耳板。

(10)天车的设计制作符合API规范,并打API标志。

3 泥浆泵

(1)泥浆泵电机接线盒必须密封,进出电缆必须有相应尺寸的锁紧套进行密封,密封绝缘胶皮尺寸合适。

(2)所配灌注泵、电动喷淋泵电机要有EX防爆标记,进线口要有尺寸合适的绝缘胶皮密封。

(3)检测泵冲的仪表传感器走线,转接装置应用标有EX标记的防爆接线盒,防爆接线盒应放置在电缆槽内。

(4)喷淋泵采用卧式离心泵、防爆电机,电机功率2.2 k W,电源为380 V、50 Hz。

(5)采用电驱动润滑泵,电机功率2.2 k W,润滑油压力表引出便于观察。

(6)配空气包充氮气的管线、接头。

(7)密封及胶囊采用耐油橡胶,泵出厂前按厂内实验大纲做1.5倍最高工作压力、4 h的清水耐压实验。配充气压力4.5 MPa的高压空气包,配吸入缓冲空气包。

(8)泥浆泵的压力表、安全阀采用法兰连接,安全阀采用弹簧式的。

(9)控制系统有软泵功能(防止高负大幅度变化)。

(10)每台泵达到零污染的要求(底座全密封带2个最低位排污口,底座的液力端上边使用40 mm方钢焊满周边)。

(11)灌注泵高压端安装安全阀。

(12)使用3″安全阀。

(13)配灌注泵组及吸入滤清器,吸入滤清器的滤清板采用厚度不小于8 mm钢板均匀钻不大于11 mm孔结构,孔的总数满足泥浆泵的最大吸入能力,滤清器吸入口采用12″气胎由壬与泥浆罐连接。

4 高压循环管线

(1)不接受弯头过渡,只接受方块三通或者三通。

(2)所有焊口都要每年探伤一次。

(3)不允许使用丝扣连接,法兰和由壬都必须是焊接式的。

5 固井管汇

(1)固井管汇从猫道前端到钻台面,用卡子将管汇固定在猫道和大门坡道侧面,管汇入口及出口均为1502由壬,配2″1502焊接由壬,3个3″×2″过渡短节,分别用于猫道前端,猫道与坡道连接处和钻台面,在猫道和坡道连接处配1个3″的整体三通,三通留一个水平出口。提供2″公—3″母1502转换焊接由壬接头2个,3″公—2″母1502转换焊接由壬接头2个,管卡座总成12套。

(2)提供探伤报告、试压报告、试压曲线、材质报告、焊接工艺规范、硬度检测报告、API资质证明、探伤资质人员证书、安装图纸及尺寸、管体编号(API标识钢印、压力级别及编号)。

6 泥浆罐

(1)循环罐区电机全部采用带有EX标志的防爆电机,电机进线口必须使用与其相配的绝缘套密封,罐面不允许有电缆裸走,全部应当使用3/4″钢制管线或相应的钢丝护套管线防护。

(2)循环罐区不允许使用胶布缠绕的接头,所有电连接部分必须使用有EX标记的防爆接线盒进行转换连接。

(3)循环罐区电缆不允许在地面铺设,罐之间的连接电缆可以沿相应罐的电缆槽铺设,也可以在所经过的罐侧面用直径20 mm的钢筋或3/4″的钢管弯成90°焊接在离地面50 cm以上的罐壁上,不允许使用角铁焊接。

7 井控要求

(1)所有的防喷器设备(环形、闸板、阀门、节流阀、软管线、硬管线等)均需根据API规范6A、16A、17D或其他适用的API规范进行标识。

(2)所有防喷器主要部件,包括但不局限于闸板防喷器、环形防喷器、四通、闸板本体、阀门、节流管线、压井管线、节流阀等,需由设备所有者分配唯一的序列号或者资产标识号。此标识号必须为设备金属本体上的永久标识,且须在明显、易见的地方进行漆印。此标识号需以相应的认证与重新认证文件为参考。

(3)在修理、更换防喷器、闸门、节流阀与控制台时,只接受原厂生产部件。必须有支持文件(PO、发票、证书等)证明部件为原厂生产。

(4)所有闸板防喷器必须装配手动或者自动锁紧装置,当闸板用来井控时必须锁紧。锁紧装置可以为手动曲柄、扳手或者手轮系统。

(5)所有防喷器和相关设备必须满足酸性气体要求(满足NACE MR-0175/ISO 15156、API6A或者API16A)。

8 结论与建议

国内各钻机制造厂家应该正确认识并深刻了解国际高端客户对我们的钻机提出的一些要求的必要性和重要性,建立国际品牌意识,认识到国际上钻机发展的潮流和方向,慢慢地把中国制造的角色从以前的模仿者和跟随者渐渐变为引领者和创新者。

摘要：介绍了ZJ70/4500D钻机在沙特的主要整改项和客户对产品的一些特殊要求,反映了钻机制作上的不足和国际高端客户现在对石油钻机最新以及最苛刻的要求。

关键词：ZJ70/4500D钻机,沙特,整改,技术要求

参考文献

[1]李继志,陈荣振.石油钻采机械概论[M].北京:中国石油大学出版社,2006.