新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理
驅(qū)動(dòng)電機(jī)是電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心部件,是車輛行駛的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu),其特性決定了車輛的主要性能指標(biāo),直接影響車輛動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性。它是把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種設(shè)備,它利用勵(lì)磁線圈,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成磁電動(dòng)力旋轉(zhuǎn)力矩。導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力的作用,使電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。
一、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的作用
驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電控系統(tǒng)、動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車的核心部分,稱為“三電”。在電動(dòng)汽車上,驅(qū)動(dòng)電機(jī)替代了傳統(tǒng)汽車上的發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī),傳統(tǒng)汽車通常是把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)車輛行駛,而驅(qū)動(dòng)電機(jī)既可以將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)汽車行駛,也可以作為發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能,并存儲(chǔ)在動(dòng)力電池內(nèi)。
電機(jī)控制器將動(dòng)力電池的高壓直流電變換為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的高壓三相交流電,使驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生力矩,并通過(guò)傳動(dòng)裝置將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給車輪,驅(qū)動(dòng)汽車行駛。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)不僅可以驅(qū)動(dòng)車輛行駛,而且可以進(jìn)行制動(dòng)能量回收。驅(qū)動(dòng)電機(jī)在制動(dòng)、緩慢減速時(shí),整車控制器發(fā)出相應(yīng)指令,使驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)發(fā)電工況,此時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)會(huì)將車輛動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能,通過(guò)電機(jī)控制器以電能的形式向動(dòng)力電池充電。
二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特點(diǎn)
1、體積小、功率密度大
由于新能源汽車的整車空間有限,因此要求驅(qū)動(dòng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小,這就意味著驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電機(jī)控制器的尺寸將受到很大的限制,必須縮小驅(qū)動(dòng)電機(jī)的體積,提高電機(jī)的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度。因此一般選用高功率密度的永磁同步電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
2、效率高、高效區(qū)廣、重量輕
新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的第二個(gè)特點(diǎn)就是效率要高、高效區(qū)要廣、重量要輕。由于當(dāng)前充電樁尚未廣泛普及,續(xù)駛里程短一直是新能源汽車的短板,提升續(xù)駛里程的方法有:
① 提升驅(qū)動(dòng)電機(jī)的效率。
② 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的高效工況區(qū)要足夠廣,保證汽車在大部分工況下都處于高效狀態(tài)。
③ 減輕驅(qū)動(dòng)電機(jī)重量,間接降低整車功耗,提升續(xù)駛里程。
3、安全性與舒適性
新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)還需關(guān)注電機(jī)自身的安全性和舒適性。
安全性:即電機(jī)的可靠性,電機(jī)在惡劣環(huán)境下可以正常工作。
舒適性:即電機(jī)在運(yùn)行時(shí)不會(huì)使駕駛?cè)水a(chǎn)生體驗(yàn)上的不適感,應(yīng)關(guān)注電機(jī)運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)和噪聲情況。
三、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的組成
驅(qū)動(dòng)電機(jī)組件主要由永磁同步電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、溫度傳感器、冷卻循環(huán)水道和殼體等組成。驅(qū)動(dòng)電機(jī)是以磁場(chǎng)為媒介進(jìn)行機(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)換的電磁裝置,是驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車行駛的動(dòng)力裝置,是動(dòng)力總成的核心部件,承擔(dān)著電能轉(zhuǎn)化和充電的雙重功能。
2、旋轉(zhuǎn)變壓器
旋轉(zhuǎn)變壓器是一種能轉(zhuǎn)動(dòng)的變壓器,主要由旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子與定子組成。這種變壓器的一次、二次繞組分別放置在定、轉(zhuǎn)子上。一次、二次繞組之間的電磁耦合程度與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角有關(guān),因此轉(zhuǎn)子繞組的輸出電壓與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角有關(guān)。
旋轉(zhuǎn)變壓器可分為正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器、線型旋轉(zhuǎn)變壓器和比例式旋轉(zhuǎn)變壓器。北汽EV160 采用的是正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器,主要用以檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置,并把其檢測(cè)結(jié)果傳輸給電機(jī)控制器,經(jīng)解碼可獲知電機(jī)轉(zhuǎn)速。當(dāng)旋轉(zhuǎn)變壓器勵(lì)磁繞組以一定的交流電壓勵(lì)磁時(shí),輸出繞組的電壓值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦、余弦函數(shù)關(guān)系。
3、溫度傳感器
溫度傳感器用以檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的溫度,電機(jī)控制器用它的信號(hào)保護(hù)驅(qū)動(dòng)電機(jī),避免過(guò)熱。北汽 EV160 采用的是 PT1000 溫度傳感器——鉑電阻溫度傳感器。金屬鉑(Pt)的電阻會(huì)隨著溫度變化而變化,并且具有良好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性,利用鉑的這種物理特性制成的溫度傳感器稱為鉑電阻溫度傳感器。PT1000 表示在 0℃時(shí),其電阻為 1000Ω。
四、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作原理
動(dòng)力電池的直流電經(jīng)過(guò)高壓配電箱,通過(guò)電機(jī)控制器中的 DC/AC 變換器將直流電逆變成交流電,提供給永磁同步電機(jī),進(jìn)而永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車行駛。
當(dāng)車輛滑行或制動(dòng)時(shí),電機(jī)控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)使其處于發(fā)電狀態(tài),驅(qū)動(dòng)電機(jī)利用車輛動(dòng)能發(fā)電,通過(guò)電機(jī)控制器中的 AC/DC 變換器將三相交流電整流成直流電,回收能量存入動(dòng)力電池。
為避免驅(qū)動(dòng)電機(jī)在工作過(guò)程中溫度過(guò)高,電機(jī)冷卻循環(huán)水管中的冷卻液可將多余的熱量帶走,使其保持在正常的工作溫度范圍內(nèi)。
電機(jī)繞組焊接新工藝
氫氧焰焊機(jī)是利用水電解原理,用電將水變成氫氣和氧氣,通過(guò)專用的火焰槍點(diǎn)燃形成氫氧焰,對(duì)繞組實(shí)行快速焊接。氫氧焰焊接焊點(diǎn)光滑飽滿,焊接速度快。其溫度高達(dá)2800度,是目前溫度最高的火焰之一。火焰集中,不發(fā)散,熱輻射小,不會(huì)對(duì)鄰近的漆包線產(chǎn)生熱輻射;按需制造,不貯存氣體,不存在高壓爆炸及泄漏中毒等問(wèn)題;在漆包線焊接項(xiàng)目中可免除去漆皮工序,無(wú)須去漆直接焊接。在價(jià)格上也只有前期采購(gòu)設(shè)備的投入,在使用過(guò)程中氫氧氣體的產(chǎn)生僅需水和少量的電,燃燒后也只生成水,沒(méi)有廢氣產(chǎn)生,安全環(huán)保可循環(huán)。
伴隨著化石燃料使用的越來(lái)越廣泛,溫室氣體的排放越來(lái)越多,全球氣候異常加劇。符合現(xiàn)在提倡的節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)的氫氧機(jī)將應(yīng)用到越來(lái)越多的行業(yè)加工中,氫氧機(jī)完全符合零排放標(biāo)準(zhǔn),產(chǎn)生的有害氣體為零。我們相信,在大家的努力下,越來(lái)越多的人將會(huì)認(rèn)識(shí)到,使用節(jié)能減排的產(chǎn)品,將給我們自身帶來(lái)益處。
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