混合動(dòng)力汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

1、混合動(dòng)力汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一、混合動(dòng)力汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)混合動(dòng)力汽車(chē)以電機(jī)驅(qū)動(dòng)為輔助動(dòng)力，來(lái)降低燃料消耗，實(shí)現(xiàn) 低污染、低燃油消耗。相較于純電動(dòng)汽車(chē)，混合動(dòng)力汽車(chē)使用的電 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般有以下特點(diǎn)：1、 混合動(dòng)力汽車(chē)使用的電機(jī)的響應(yīng)要求更高，混合動(dòng) 力汽車(chē)上的電機(jī)往往要求頻繁啟停、頻繁加速以及 頻繁切換工作模式。2、 混合動(dòng)力汽車(chē)的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有體積小、質(zhì)量輕、 功率密度和工作效率高等性能，這是因?yàn)槠?chē)內(nèi)部 空間有限。3、 相較于純電動(dòng)汽車(chē)上的電動(dòng)機(jī)，混合動(dòng)力汽車(chē)的電 機(jī)具有更高的可靠性、抗震性和抗干擾性?；旌蟿?dòng) 力汽車(chē)的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作環(huán)境更為惡劣，干擾更 大。4、 傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)一般工作在額定

2、功率附近，而混合動(dòng)力 汽車(chē)的電機(jī)的工作范圍相對(duì)寬泛。二、混合動(dòng)力汽車(chē)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求汽車(chē)行駛時(shí)需要頻繁地啟動(dòng)、加速、減速、停車(chē)等，在 低速行駛和爬坡時(shí)需要大轉(zhuǎn)矩，在高速行駛時(shí)需要降低轉(zhuǎn)矩 和功率。為了滿足汽車(chē)行駛動(dòng)力性的需要，獲得好的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境指標(biāo)等，就對(duì)電機(jī)提出了十分嚴(yán)格的要求項(xiàng)目直流電動(dòng)機(jī)事應(yīng)式電聿機(jī)永融式電動(dòng)力開(kāi)關(guān)磁式動(dòng)機(jī)比琉震低中3較禹過(guò)載能力(S)200300500300300*500*1值效率M'9590負(fù)荷效率3)和飛790'92斷9778飛6功率因效(282飛590'9360*65爆*率區(qū)h 5h L251： 3輕度抵31 (r/ain)4000000

3、12000200004000*10000可以：* 15000可JI性一股好ft良好結(jié)構(gòu)的堅(jiān)或性是野f電的機(jī)外廓大中小小小電防機(jī)費(fèi)卡大中小小整制堂住住能量好Jf好控制器成本低R苓-*1 .電壓高。采用高電壓可以減少電機(jī)和導(dǎo)線等裝備的尺寸、降低逆 變器的成本和提高能量轉(zhuǎn)換效率等。2 .高轉(zhuǎn)速。電機(jī)的功率P與其轉(zhuǎn)矩M和轉(zhuǎn)速n成正比，即P M.n,因此，在M 一定的情況下，提高n則可以提高P;而在P 一定的情況下，提高n則可降低電動(dòng)機(jī)的M,采用小質(zhì)量和小體積 的電機(jī)。因此采用高速電機(jī)是電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的趨勢(shì)之一?，F(xiàn)代電動(dòng) 汽車(chē)的高轉(zhuǎn)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以達(dá)到 8000-12000r/ min ,由于體積和 質(zhì)量

4、都小，有利于降低整車(chē)的裝備質(zhì)量。3 .轉(zhuǎn)矩密度、功率密度大，質(zhì)量輕，體積小。轉(zhuǎn)矩密度、功率密度 大指最大轉(zhuǎn)矩體積比和最大功率體積比。轉(zhuǎn)矩密度、功率密度越大，HEV電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)占用的空間越小。采用鋁合金外殼等降低電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量。各種控制裝置和冷卻系統(tǒng)的材料等也應(yīng)盡可能選用輕 質(zhì)材料。4 .具有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和較大范圍的調(diào)速性能，以滿足啟動(dòng)、加 速、行駛、減速、制動(dòng)等所需的功率與轉(zhuǎn)矩；應(yīng)具有自動(dòng)調(diào)速功 能，減輕操縱強(qiáng)度，提高舒適性，能達(dá)到與內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)同樣的控制 響應(yīng)。5 .需要有4-5倍的過(guò)載，以滿足短時(shí)加速行駛與最大爬坡度的要 求。6 .具有高的可控性、穩(wěn)態(tài)精度、動(dòng)態(tài)性能，以滿足多部電機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn) 行

5、。7 .機(jī)械效率高、損耗少。8 .可兼做發(fā)電機(jī)使用。在車(chē)輛減速時(shí)，可進(jìn)行制動(dòng)能量回收，即再 生制動(dòng)，將一部分能量轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在儲(chǔ)能裝置內(nèi)。9 .電氣系統(tǒng)安全性和控制系統(tǒng)的安全性應(yīng)達(dá)到有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定， 必須裝備高壓保護(hù)裝置以保證安全。10 . 能夠在惡劣條件下可靠工作。電機(jī)應(yīng)具有高的可靠性、耐低 溫和高溫性、耐潮濕。并且運(yùn)行時(shí)噪聲低，能夠在惡劣的環(huán)境下長(zhǎng) 時(shí)間工作。11 . 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合大批量生產(chǎn)，使用維修方便，價(jià)格便宜等。12 . 散熱性好。三、混合動(dòng)力汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)傳統(tǒng)電動(dòng)種類(lèi)很多，用途廣泛，功率的覆蓋面非常大。相對(duì)而 言，混合動(dòng)力汽車(chē)所采用的電動(dòng)機(jī)種類(lèi)較少，功率覆蓋面也較小。早

6、期的混合動(dòng)力汽車(chē)采用控制性能好且成本較低的直流電動(dòng)機(jī)。隨著電子技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，直流電 動(dòng)機(jī)逐步被性能更加優(yōu)越的交流電動(dòng)機(jī)、永磁電動(dòng)機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電 機(jī)取代?，F(xiàn)今混合動(dòng)力汽車(chē)所采用的電機(jī)種類(lèi)如下圖：a)直流電動(dòng)機(jī)1、直流電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)和基本性能在混合動(dòng)力汽車(chē)上最常見(jiàn)的直流電動(dòng)機(jī)有串 勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)兩種。(1)串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和電樞電流相等，能獲得每單位電 流的最高轉(zhuǎn)矩，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，有較好的起動(dòng)特性以及較寬的恒功率 調(diào)速范圍，有利于提高混合動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)力性能。(2)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)能夠分別控制勵(lì)磁電流和電樞電流，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì) 電動(dòng)機(jī)的

7、控制。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)具有線性特性和穩(wěn)定輸出特性，可 以擴(kuò)大其調(diào)速范圍，能夠?qū)崿F(xiàn)在減速和制動(dòng)時(shí)的再生制動(dòng)，回收一 部分能量。2、直流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)直流電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)和電樞可以分別控制，因此控制起來(lái)比較容 易，而且控制性能較好。直流電動(dòng)機(jī)的容量范圍很廣，可以根據(jù)所 需的轉(zhuǎn)矩和最高轉(zhuǎn)速來(lái)選用所需要的容量。直流電動(dòng)機(jī)的制造技術(shù) 和控制技術(shù)都較成熟，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)價(jià)格較便宜。因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)上有電刷、換向器等接觸零件，它們?nèi)菀啄?損。在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)電刷與換向器之間會(huì)產(chǎn)生火花，嚴(yán)重時(shí)形成“環(huán) 火”，限制了直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高。直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是具有優(yōu)良的電磁轉(zhuǎn)矩控制特性，調(diào)速比較 方便，控制裝置簡(jiǎn)單、價(jià)廉。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較

8、復(fù)雜，效率較低，可靠 性較差，重量大，體積大，價(jià)格高，需要經(jīng)常維護(hù)和修理。3、直流電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)在電源電路上可以采用少量的控制元器件，最常采 用的有IGBT電子功率開(kāi)關(guān)的斬波器作為控制裝置。IGBT斬波器是 在直流電源與直流電動(dòng)機(jī)間的一個(gè)周期性的通斷開(kāi)關(guān)裝置，斬波器 根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的需要，脈沖輸出和變換直流電動(dòng)機(jī)所需 的電壓(從零到最高)，與直流電動(dòng)機(jī)輸出的功率相匹配，來(lái)驅(qū)動(dòng) 和控制直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。四、三相異步感應(yīng)交流電動(dòng)機(jī)1、三相異步感應(yīng)交流電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型與結(jié)構(gòu)三相異步感應(yīng)交流電 動(dòng)機(jī)有鼠籠式異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī))和繞線式異步感 應(yīng)電動(dòng)機(jī)兩種。鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是應(yīng)

9、用最為廣泛的電動(dòng)機(jī) ，三相異步感應(yīng)電 動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子由層疊、壓緊的硅鋼片組成，兩端采用鋁蓋封 裝，在轉(zhuǎn)子和定子之間沒(méi)有相互接觸的部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可 靠，經(jīng)久耐用，價(jià)格低廉。(2)三相異步感應(yīng)交流電動(dòng)機(jī)的基本性能三相異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 的功率容量覆蓋面很寬廣，從零點(diǎn)幾瓦到幾千千瓦，最 高轉(zhuǎn)速可以 達(dá)到1000012000r/min ,采用空氣冷卻或液體冷卻方式，冷卻自由 度高，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性好，并且能夠?qū)崿F(xiàn)再生制動(dòng)。與同樣功率的 直流電動(dòng)機(jī)相比較，效率較高，質(zhì)量約要輕 50%左右。三相異步感 應(yīng)電動(dòng)機(jī)已經(jīng)能夠大批量地生產(chǎn)，有各種不同型號(hào)規(guī)格的系列產(chǎn)品 供用戶選用。價(jià)格便宜，維修簡(jiǎn)單方便，得到普

10、遍的應(yīng)用。(3)三相異步感應(yīng)交流電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)混合動(dòng)力汽車(chē)上，一 般采用發(fā)電機(jī)或動(dòng)力電池組作為電源。三相異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)不能直接使用直流電源，另外，三相異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)具有非線性輸出特 性。因此，在采用三相異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，需要應(yīng)用逆變器中的功 率半導(dǎo)體交換器件，將直流電變換為頻率和幅值都可以調(diào)節(jié)的交流 電，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)的控制。在混合動(dòng)力汽車(chē)上，通常功率 電路有以下三種基本形式：五、永磁電動(dòng)機(jī)1、永磁電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型永磁電動(dòng)機(jī)有永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)和永磁同步電動(dòng)機(jī)兩種類(lèi)型。這兩種永磁 電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上和工作原理上大致相同，轉(zhuǎn)子都是 永久磁鐵，定子通過(guò)對(duì)稱(chēng)交流電來(lái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，定子電樞多采用整矩 集中

11、繞組。它們的同步特性的區(qū)別主要表現(xiàn)在電波曲線形狀上。永 磁同步電動(dòng)機(jī)（PSM具有正弦波電流。永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)（PMBDC具有矩形脈沖波電流。永磁式電動(dòng)機(jī)的電波曲線形狀是由電 動(dòng)機(jī)的類(lèi)型及其控制系統(tǒng)來(lái)確定的。2、永磁電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)按永久磁鐵在永磁電動(dòng)機(jī)上布置可分為：內(nèi)部永磁型、表面永磁型和鑲嵌式永磁型等幾種結(jié)構(gòu)形式。將永磁磁極按N極和S極的順序排列組成永磁電動(dòng)機(jī)的磁性轉(zhuǎn)子。（1）磁性轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu) 內(nèi)部永磁型轉(zhuǎn)子。內(nèi)部永磁型轉(zhuǎn)子的磁路可分為：徑向型磁 路（圖a）、切向型磁路（圖b）和合型磁路（圖c）。徑向型磁路 磁畦轉(zhuǎn)子磁漏小，而且不需要隔離環(huán)，但它每個(gè)磁極的有效面積 約為切向型內(nèi)部永磁轉(zhuǎn)子的一半。

12、為了提高徑向型內(nèi)部永磁轉(zhuǎn)子的 有效面積，多采用截面形狀，如圖a。表面永磁型轉(zhuǎn)子。圖d所不為表面永磁型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，表面 永磁型轉(zhuǎn)子的應(yīng)用正在逐漸增多?？谛♂倬?#169;W（=）67$1011D下圖所示為表面永磁型轉(zhuǎn)子永磁電動(dòng)機(jī)的橫截面示意圖鉉-鐵-硼永磁體轉(zhuǎn)子磁體固定環(huán)定子繞組定子鐵芯電動(dòng)機(jī)軸電動(dòng)機(jī)冷卻水套鉉-鐵-硼永磁體卡環(huán)混合式永磁型轉(zhuǎn)子?；旌鲜接来判娃D(zhuǎn)子(下圖)可以用嵌入永久磁鐵 中的勵(lì)磁繞組來(lái)對(duì)磁通量進(jìn)行控制，進(jìn)而改變永磁電動(dòng)機(jī) 的機(jī)械特性。定子繞組永久磁體勵(lì)磁繞組(2)磁極的數(shù)量一般感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的磁極數(shù)量增多以后，電動(dòng)機(jī)在同樣的轉(zhuǎn)速 下，工作頻率隨之增加，定子的銅耗和鐵耗也相應(yīng)增加，將導(dǎo)

13、致功率系數(shù)急劇下降。磁阻電動(dòng)機(jī) 的磁極數(shù)量增多以后，會(huì)使電動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩與最小轉(zhuǎn)矩值差距很大，對(duì)磁阻電動(dòng)機(jī)的性能影響較 大。獨(dú)立勵(lì)磁電動(dòng)機(jī)的磁極數(shù)量增多以后，將無(wú)法達(dá)到額定的轉(zhuǎn) 矩。而永磁電動(dòng)機(jī)的磁極增加一定數(shù)量以后，不僅對(duì)電動(dòng)機(jī)的性能 沒(méi)有明顯的影響，還可以有效地減小永磁電動(dòng)機(jī)的尺寸和質(zhì)量。永磁電動(dòng)機(jī)的氣隙直徑和有效長(zhǎng)度取決于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩氣 隙磁通密 度、定子繞組的線電流密度等參數(shù)變化的影響。氣隙磁通 密度主要受磁性材料的磁性限制，因此需要采用磁能密度高的磁性 材料。另外，在氣隙磁通密度相同的條件下增加磁極的數(shù)量，就可 以減小電動(dòng)機(jī)磁極的橫截面面積，從而使得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心的直徑 減小

14、。下圖所示為一個(gè)4極永磁轉(zhuǎn)子鐵心與一個(gè)I6極永磁轉(zhuǎn)子 鐵心的尺寸比較，后者的橫截面面積要小于前者，因此可以減輕電 動(dòng)機(jī)的質(zhì)量。增加磁通密度、改進(jìn)磁路結(jié)構(gòu)、減弱電樞反應(yīng)和提高 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的研究，是提高永磁電動(dòng)機(jī)性能和效率的主要途徑。I型 4I匚 4極永磁轉(zhuǎn)子鐵芯16極永磁轉(zhuǎn)子鐵芯 3、永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)(1)永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)在直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上裝置永久磁鐵，轉(zhuǎn)子采用徑向永久磁鐵 做成的磁極，將磁鐵插入轉(zhuǎn)子內(nèi)部，或?qū)⑼咝未盆F固定在轉(zhuǎn)子表面上，轉(zhuǎn)子上不再用電刷和換 向器為轉(zhuǎn)子輸人勵(lì)磁電流，所以電動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)子磁路是各向均勻的，轉(zhuǎn)子上不再用勵(lì)磁繞組、集電環(huán)和電刷 等來(lái)為轉(zhuǎn)子輸入勵(lì)磁電流，因此稱(chēng)

15、為永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。(2)永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的性能永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，直接將方波電流輸人永磁無(wú)刷 直流電動(dòng)機(jī)的定子中，控制永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。矩形脈沖波 電流可以使電動(dòng)機(jī)獲得較大的轉(zhuǎn)矩，永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是 效率高、轉(zhuǎn)矩大、高速操作性能好、無(wú)電刷、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固、免維 護(hù)或少維護(hù)、尺寸小、質(zhì)量輕。輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比值大于相類(lèi)似的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。永磁電動(dòng)機(jī)在材料的電磁性能、磁極數(shù)量、 磁場(chǎng)衰退等多方面的性能都優(yōu)于其他種類(lèi)的電動(dòng)機(jī)。若輸出的波形 不好，則會(huì)發(fā)生較大的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩和沖擊力，影響電動(dòng)機(jī)的低速性 能，電流損耗大，工作噪聲大。因?yàn)殡娏鞣答伩刂频臒o(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)具有近似正弦氣隙

16、磁通密 度和正弦定子反饋電流，所以它要比同樣尺寸的永磁同步電動(dòng)機(jī)的 輸出功率高出15%。在相 同轉(zhuǎn)速的情況下，電流反饋控制的無(wú)刷直 流電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩要比永磁同步電動(dòng)機(jī)高 15%。但無(wú)刷直流電動(dòng) 機(jī)的損耗、噪聲和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，都比永磁同步電動(dòng)機(jī)大，給無(wú)刷直流 電動(dòng)機(jī)的使用帶來(lái)一定影響。4、永磁磁阻同步電動(dòng)機(jī)(1)永磁磁阻同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)永磁磁阻同步電動(dòng)機(jī)是將永久磁鐵取代他勵(lì)同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子 勵(lì)磁繞組，電動(dòng)機(jī)的定子與普通同步電動(dòng)機(jī)一樣。轉(zhuǎn)子采用徑向永 久磁鐵做成的磁極，做成多層永磁磁極，形成可同步旋轉(zhuǎn)的磁極， 這種電動(dòng)機(jī)被稱(chēng)為永磁磁阻同步電動(dòng)機(jī)。圖 2-4-8 所示為兩層6 極永磁磁阻同步電動(dòng)機(jī)的定

17、子和轉(zhuǎn)子。永磁磁阻同步電動(dòng)機(jī)具有高 效率（達(dá)97%）和高比功率 （遠(yuǎn)超過(guò)1kW/kg）的優(yōu)點(diǎn)，輸出轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比都大于相類(lèi)似的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有良 好的可靠性，平穩(wěn)工作時(shí)電流損耗小。永磁磁阻電動(dòng)機(jī)在材料的電 磁性能、磁極數(shù)量、磁場(chǎng)衰退等多方面的性能都優(yōu)于其他種類(lèi)的電 動(dòng)機(jī)，工作噪聲也低。在同步電動(dòng)機(jī)的軸上裝有轉(zhuǎn)子位置傳感器和速度傳感器，它們 產(chǎn)生的信號(hào)是驅(qū)動(dòng)控制器的輸入信號(hào)。永磁磁阻同步電動(dòng)機(jī)具有功 率密度高、調(diào)速范圍寬、效率高、性能更加可靠、結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、 體積小的優(yōu)點(diǎn)。與相同功率的其他類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)相比較，更加適合 作為EV、FCEV和混合動(dòng)力汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。（2）永磁磁阻

18、同步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性由于永磁磁阻同步電動(dòng)機(jī)在牽引控制中采用矢量控制方法，在 額定轉(zhuǎn)速以下恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，就使定子電流相位領(lǐng)先一個(gè)（3角，一方面可以增加電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，另 一方面由于B角領(lǐng)先產(chǎn)生的弱 磁作用，使電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速點(diǎn)增高，增大了電動(dòng)機(jī)在恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 的調(diào)速范圍。如B角繼續(xù)增加，電動(dòng)機(jī)將運(yùn)行在恒功率狀態(tài)。永磁磁阻同 步電動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)反饋制動(dòng)。下圖所示為永磁磁阻同步電動(dòng)機(jī)的機(jī) 械特性曲線。永磁磁阻同步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線5、永磁電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)由于永磁電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上無(wú)繞組，無(wú)銅耗，磁通量小，在低負(fù)荷時(shí)鐵損很小，因此，永磁電動(dòng)機(jī)具有較高的功率 /質(zhì)量比，與其他類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)相比，有更高的工作頻率，更大

19、的輸出轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子電磁時(shí)間常數(shù)較小，電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)特性好，電動(dòng)機(jī)的極限轉(zhuǎn)速和制動(dòng)性能等都優(yōu)于其他類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)。永磁電動(dòng)機(jī)的定子繞組是主要 的發(fā)熱源，其冷卻系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單。由于永磁電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁通量，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩隨著 電流的增加而增加，因此，基本上擁有最大的轉(zhuǎn)矩。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速的增加，電動(dòng)機(jī)的功率也增加，同時(shí)電壓也隨之增加。在混合動(dòng) 力汽車(chē)上，一般要求電動(dòng)機(jī)的輸出功率保持恒功率，即電動(dòng)機(jī)的輸 出功率不隨轉(zhuǎn)速增加而變化，這就要求在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，電壓 保持恒定。對(duì)一般電動(dòng)機(jī)可以用調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的方法來(lái)控制，但永 磁電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)的磁通量調(diào)節(jié)起來(lái)比較困難，因此需要采用磁場(chǎng)控制 技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這使得永

20、磁電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)變得更復(fù)雜，而且增加 了成本。永磁電動(dòng)機(jī)受到永磁材料制造工藝的影響和限制，使得永磁電 動(dòng)機(jī)的功率范圍較小，最大功率僅幾十千瓦。永磁材料在受到振 動(dòng)、高溫和過(guò)載電流作用時(shí)，可能會(huì)使導(dǎo)磁性能下降或發(fā)生退磁現(xiàn) 象，因而降低永磁電動(dòng)機(jī)的性能，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞電動(dòng)機(jī)，在使用 中必須嚴(yán)格控制它不發(fā)生過(guò)載。永磁電動(dòng)機(jī)在恒功率模式下，操縱 較復(fù)雜，永磁式電動(dòng)機(jī)和三相感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)同樣需要一套復(fù)雜的控 制系統(tǒng)，從而使得永磁式電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)造價(jià)也很高。最新研制 和開(kāi)發(fā)的混合勵(lì)磁永磁同步電動(dòng)機(jī)使永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制性能得 到較大的改進(jìn)。六、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)1、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的性能開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) （SR

21、M是一種新型電動(dòng)機(jī)，它的結(jié)構(gòu)是所有 類(lèi)型電動(dòng)機(jī)中最簡(jiǎn)單的一種，在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上，沒(méi)有集電環(huán)、繞 組等轉(zhuǎn)子導(dǎo)體和永久磁鐵。開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子都是凸極 結(jié)構(gòu)，只在電動(dòng)機(jī)的定子上安裝有簡(jiǎn)單 的集中勵(lì)磁繞組，勵(lì)磁繞組 的端部較短，沒(méi)有相間跨接線，磁通量集中于磁極區(qū)，通過(guò)定子電 流來(lái)勵(lì)磁。各組磁路的磁阻隨轉(zhuǎn)子位置的不同而變化。轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn) 是依靠磁力來(lái)運(yùn)行，轉(zhuǎn)速可以達(dá)到 1500r/min。在較寬的轉(zhuǎn)速范圍 和較寬的轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)效率可以達(dá)到 85%-93%比三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)要 高。它的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性好，在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn) 矩、轉(zhuǎn)速 可靈活控制，調(diào)速控制較簡(jiǎn)單，并可實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。開(kāi)關(guān)磁阻電 動(dòng)機(jī)有

22、較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和較低的起動(dòng)功率，功率密度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 堅(jiān)固，可靠性好，但轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，控制系統(tǒng)較復(fù)雜，工作噪聲大， 體積 比同樣功率的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)要大一些。（2）開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子是采用凸極結(jié)構(gòu)，定子和轉(zhuǎn)子都 是由硅鋼片疊片組成，開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子極數(shù)不同，有 多種組合方式，最常見(jiàn)的為三相 6/4結(jié) 構(gòu)（如圖a所示）和四相 8/6結(jié)構(gòu)（如圖b所示）。三相開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的定子上有 6個(gè) 凸極，轉(zhuǎn)子上有4個(gè)凸極。四相開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的定子上有 8個(gè) 凸極，轉(zhuǎn)子上有6個(gè)凸極。在定子相對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)凸極上的集中繞組互相串聯(lián)，構(gòu)成一相，但在轉(zhuǎn)子上沒(méi)有任何繞組(3)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)

23、的工作原理三相開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的工作原理如下圖所示。從圖中可知如果按A B C A的順序向定子繞組輪流通電時(shí)，定子便產(chǎn)生按順序變換的磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子即連續(xù)不斷逆時(shí)針地轉(zhuǎn)動(dòng)。如果反過(guò)來(lái)按A' -C'-B'-A'改變定子繞組通電順序時(shí)，就可以改變開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。三相開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)定子的凸極數(shù)為6個(gè)，轉(zhuǎn)，子的凸極數(shù)為4個(gè)，當(dāng)A-B-C三相輪流通電一次時(shí), 轉(zhuǎn)子共轉(zhuǎn) 兀/2步進(jìn)角。如果改變電流的大小，則可改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 矩的大小，進(jìn)而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。如果控制在轉(zhuǎn)子極離開(kāi)定子極 通電時(shí)，即可產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。MBi=)C（4）開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的

24、特點(diǎn)1）開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，低起動(dòng)電流。高效率，低損耗，耐溫。 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)。 電動(dòng)機(jī)的功率電路簡(jiǎn)單 可靠性好。 良好的適應(yīng)性，成本低。2）開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn) 轉(zhuǎn)矩有脈動(dòng)現(xiàn)象。 有振動(dòng)與噪聲。 控制系統(tǒng)復(fù)雜。 受脈沖電流的影響。七、電動(dòng)機(jī)的控制混合動(dòng)力汽車(chē)上采用電源一電源轉(zhuǎn)換器一驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)，是屬于電力驅(qū)動(dòng)技術(shù)范疇，因此，對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 的控制和智能控制的研究，是混合動(dòng)力汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)。（1）混合 1、動(dòng)力汽車(chē)電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)力控制系統(tǒng)是由動(dòng)力電池組、電流轉(zhuǎn)換器（逆 變器）、發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)以及一些電氣和

25、線路共同組成，因此混合動(dòng)力汽車(chē)的技術(shù)關(guān)鍵是對(duì)動(dòng)力電池組、發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的控制或智能控制。2、混合動(dòng)力汽車(chē)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的組成混合動(dòng)力汽車(chē)上驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)基本由信號(hào)輸人、信號(hào) 處理和輸出、執(zhí)行元件和信息反饋四大部分組成。（1）信號(hào)輸入混合動(dòng)力汽車(chē)主要輸人信號(hào)源來(lái)自駕駛?cè)藢?duì)加速踏板的位移量 和由電動(dòng)機(jī)反饋的信號(hào)和監(jiān)測(cè)裝置反饋的信號(hào)，這些信號(hào)一般轉(zhuǎn)換 為電信號(hào)的形態(tài)，經(jīng)過(guò)接 口輸人到計(jì)算機(jī)中。(2)信號(hào)處理和輸出車(chē)載計(jì)算機(jī)的中央控制器作為信號(hào)處理和指令輸出的核心，在 中央控制器中裝有測(cè)量裝置、乘法器、比較器、邏輯控制單元、數(shù) 據(jù)庫(kù)和各種傳感器等電子器件，對(duì)輸人控制信號(hào)的輸入量進(jìn)行快 速、精確的運(yùn)算，并產(chǎn)生相應(yīng)的偏差信號(hào)。將運(yùn)算得出的微弱的偏 差信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大器進(jìn)行放大或變換，使輸出指令的偏差信號(hào)足夠 大，然后通過(guò)接口輸送到各個(gè)控制模塊中去。(3)執(zhí)行元件控制模塊和各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)是控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件，根據(jù)放大器 所放大或變換的偏差信號(hào)，控制模塊和各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)被控制對(duì)象 發(fā)出控制指令，使被控制對(duì)象按照規(guī)定的指令(參數(shù))運(yùn)行。(4)信息反饋電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)測(cè)裝置上的傳感器會(huì)