社會調(diào)查模板

1、指導(dǎo)教師評語： 電氣工程導(dǎo)論課社會調(diào)查報告 題 目 電動車用電機(jī)的發(fā)展與現(xiàn)狀 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 學(xué) 號 1170610210 學(xué) 生 袁一帆 指 導(dǎo) 教 師 裴宇龍 所 在 單 位 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 完 成 日 期 2018年02月25日 哈爾濱工業(yè)大學(xué)電動車用電機(jī)的發(fā)展與現(xiàn)狀1. 調(diào)研背景及調(diào)研的目的和意義隨著時代的進(jìn)步和科技發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略已經(jīng)深入人心，我們?nèi)祟惛娱_始明白環(huán)保的意義。在已經(jīng)過去的時間里，燃油汽車的高速發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了我們的想象和期望，但是，與此同時，其飛速發(fā)展也帶來了許多困擾，比如燃油的迅速消耗所致的經(jīng)濟(jì)問題以及污染。更有研究表明，汽車排出的二氧化碳也是全球氣候

2、變暖的元兇。電動汽車并非消耗燃油，所以上述問題將會有很好的解決。并且，結(jié)合我國的基本國情，輕便電動車或?qū)⒂休^為光明的前景，故我們研究用電機(jī)以適應(yīng)電動車發(fā)展的環(huán)境，做到節(jié)能減排，并且利于維修等目的。2. 21世紀(jì)科技現(xiàn)狀及其分析2.1.1直流電機(jī)過去的幾十年中直流電動機(jī)得到了廣泛應(yīng)用，而直流電機(jī)的系統(tǒng)重量大、效率低，而且電刷和滑環(huán)的存在，阻礙了其在電動車中的進(jìn)一步應(yīng)用。隨著發(fā)展與進(jìn)步已被其他驅(qū)動電機(jī)所取代。2.1.2感應(yīng)電機(jī)感應(yīng)電動機(jī)的運(yùn)作簡單可靠，并且轉(zhuǎn)矩脈動小、噪聲低，被較早的應(yīng)用于電動驅(qū)車系統(tǒng)中。（1） Siemens公司德國Siemens 公司生產(chǎn)的ELFA驅(qū)動電機(jī)，已應(yīng)用于全

3、球多個城市的電動巴士。其中包括倫敦、漢堡和越南河內(nèi)等。另外，Siemens 生產(chǎn)的NEMA電機(jī)也可應(yīng)用于電動車領(lǐng)域。（2） 東方電氣東風(fēng)電機(jī) 東方電氣東風(fēng)電機(jī)是東方電氣集團(tuán)東風(fēng)電機(jī)有限公司的簡稱，是國內(nèi)較早從事電驅(qū)動研發(fā)的單位之一。東方電氣東風(fēng)電機(jī)的電動車感應(yīng)電機(jī)種類較多，涵蓋多個功率等級。其研發(fā)的產(chǎn)品已成功應(yīng)用于安凱汽車、鄭州日產(chǎn)、柳州五菱及陸地方舟等多家 知名企業(yè)的電動車輛上。（3）大連電機(jī) 大連電機(jī)是大連電機(jī)集團(tuán)有限公司的簡稱，是國內(nèi)主要的電動車感應(yīng)電機(jī)研發(fā)與制造單位之一。（4）AC Propulsion 公司AC Propulsion 公司成立于1992年，注冊地美

4、國，主要從事電動車核心技術(shù)的開發(fā)，研發(fā)中心位于加州的圣地馬斯。是感應(yīng)電機(jī)領(lǐng)域最知名的企業(yè)之一，ACP研發(fā)的TZERO技術(shù)獲得了多項(xiàng)專利，技術(shù)授權(quán)給了TESLA、裕隆，并為寶馬等多家知名汽車制造商提供完整的電機(jī)、電控產(chǎn)品及電動車系統(tǒng)技術(shù)。AC Propulsion開發(fā)的典型產(chǎn)品有AC-75、AC-150和LCM-150等。AC-75的額定轉(zhuǎn)矩為122Nm、峰值轉(zhuǎn)速13000r/min。AC-150的峰值轉(zhuǎn)矩超過225Nm、最高轉(zhuǎn)速13000r/min。（5）BRUSA公司BRUSA公司主要生產(chǎn)電動車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)及其他電動車產(chǎn)品。該公司典型的感應(yīng)電機(jī)產(chǎn)品 有 ASM1 - 6. 17. 12 和

5、ASM1 - 8. 24. 10 等。永磁電機(jī)由于永磁電機(jī)具有很高的功率密度和效率，并且散熱較好。因此,永磁同步電機(jī)系統(tǒng)在電動車電機(jī)經(jīng)得到了大量應(yīng)用。目前代表世界最先進(jìn)技術(shù)水平的幾款電動車型，包括日產(chǎn)Leaf、豐田普銳斯等，均采用永磁電機(jī)驅(qū)動。目前，國際上知名的電動車永磁電機(jī)開發(fā)廠商包括UQM公司、Remy公司、TM4公司、BOSCH公司和USHybrid公司等。國內(nèi)知名的開發(fā)廠商包括上 海電驅(qū)動和精進(jìn)電動等。（1） Remy公司 美國Remy公司是電動車驅(qū)動電機(jī)領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)之一，其HVH系列電機(jī)是當(dāng)前世界上最先進(jìn)的驅(qū)動電機(jī)之一。目前Remy公司的客戶主要包括通用、戴姆勒和北美的大

6、部分商用車廠家以及一汽 大眾、江淮、長安等。 （2）  UQM公司 美國UQM公司是世界知名的永磁電機(jī)系統(tǒng)開發(fā)商，其產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用于日本Hino電動城市巴士、CODA公司生產(chǎn)的電動車和奧迪A1E-Tron等。UQM生產(chǎn)的永磁電機(jī)系統(tǒng)主要有PowerPhase Pro和PowerPhase Select兩種。（3） TM4公司加拿大 TM4 公司主要從事高性能電機(jī)和控制 系統(tǒng)的開發(fā)及其在新能源汽車和風(fēng)能發(fā)電等領(lǐng)域的應(yīng)用。TM4 公司的典型永磁電機(jī)產(chǎn)品包括 MTIVE A、MTIVE B 和 SUM HD 等，如圖 9 所示。 MTIVE A 的峰值速度為 12 000

7、 r/min，峰值轉(zhuǎn)矩 1 7 0 N · m ( 3 5 0 V ) ，峰 值 功 率 8 0 k W ( 3 5 0 V ) 。 MTIVE B 的峰值速度為 12 500 r/min，峰值轉(zhuǎn)矩 180 N·m( 320 V) 。SUM HD 是 9 相直驅(qū)式電 機(jī)，峰值轉(zhuǎn)矩為 2 700 N·m，峰值功率為 230 kW。 MTIVE A 和 MTIVE B 主要應(yīng)用于乘用車，SUM HD 主要應(yīng)用于公交車和重載卡車。TM4公司MTIVE電機(jī)與Tata汽車的電動車產(chǎn)品配套，同時應(yīng)用于Motive Industries的Kestrel中。另外，TM4

8、公司的產(chǎn)品也被應(yīng)用到Novabus、Wilhelm Karmann GmbH、Toronto Electric 等公司的產(chǎn)品上。(4) BOSCH公司德國 BOSCH 公司是電動車驅(qū)動電機(jī)領(lǐng)域的領(lǐng) 軍企業(yè)之一，其典型電驅(qū)動產(chǎn)品包括同軸式電機(jī)和 分離式電機(jī)等。BOSCH在EVS26展出的電機(jī)及控制器HPM450 的峰值轉(zhuǎn)矩為 450 N·m，峰值功率為120 kW，峰值速度為 4 500 r / min。HPM1000 的峰值轉(zhuǎn)矩為1 200 N·m，峰值功率為 120 kW，峰值速度為

9、 2 500 r / min。HPM450 主要用于中型電動及混合車輛，HPM1000 主要用于中型及重型電動及混合車輛。 (6) 上海電驅(qū)動 上海電驅(qū)動有限公司是國內(nèi)知名的電驅(qū)動產(chǎn)品開 發(fā) 商 ，其 產(chǎn) 品 涵 蓋 客 車 、乘 用 車 、微 型 電 動 車 及 工 程車等多個車型的多個功率等級，客戶包括一汽集團(tuán)、奇瑞、長安、華晨等眾多國內(nèi)外知名企業(yè)。（7） 精進(jìn)電動 精進(jìn)電動科技有限公司是國內(nèi)新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)的領(lǐng)軍企業(yè)之一，其主要研發(fā)方向之一是為新能源汽車研發(fā)與制造永磁電機(jī)系統(tǒng)，其產(chǎn)品多出口國外。此外，奧地利AVL公司、美國Apex Drive Laboratories公司、美國Ligh

10、t Engineering公司、日本安川電機(jī)公司、上海大郡動力控制技術(shù)有限公司、株洲電力機(jī)車研究所、東方電氣東風(fēng)電機(jī)及臥龍電氣等公司的永磁電機(jī)產(chǎn)品已經(jīng)在國內(nèi)外的電動車產(chǎn)品上得到應(yīng)用。2.2 國內(nèi)相關(guān)信息為了提高永磁同步電機(jī)的容錯性能： （1）電機(jī)結(jié)構(gòu)和逆變器模塊化，增強(qiáng)電機(jī)容錯性能。（2）繞組發(fā)生故障時，通過切除故障相繞組，調(diào)整剩余相激勵的幅值與相位，重構(gòu)圓形旋轉(zhuǎn)磁場，維持電機(jī)的持續(xù)、可靠運(yùn)行14。2.2國外相關(guān)信息部分歐美國家在輪轂電機(jī)驅(qū)動技術(shù)以及電動汽車應(yīng) 用領(lǐng)域的發(fā)展也越來越快。法國Technologies M4公司研制出專門用于電動汽車上的TM4一體化輪轂電機(jī)電動輪7,8。圖1-1是其

11、三維結(jié)構(gòu)圖和剖面圖。該電動輪利用永磁電動機(jī)，轉(zhuǎn)子直接和輪輞相連，沒有減速裝置，減輕了一體化輪轂電機(jī)的總質(zhì)量，直接由電動機(jī)驅(qū)動車輪9,101900年，保時捷就首先制造出了前輪裝備輪轂電機(jī)的電動汽車，在20 世紀(jì)70年代，這一技術(shù)在礦山運(yùn)輸車等領(lǐng)域得到應(yīng)用。而對于乘用車所用的輪轂電機(jī)，日系廠商對于此項(xiàng)技術(shù)研發(fā)開展較早4-6。 圖1 美國Protean公司的輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)及驅(qū)動控制模塊2.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 （1）繞組發(fā)生故障時，通過切除故障相繞組，調(diào)整剩余相激勵的幅值與相位，重構(gòu)圓形旋轉(zhuǎn)磁場，維持電機(jī)的持續(xù)、可靠運(yùn)行14。（2）電機(jī)結(jié)構(gòu)和逆變器模塊化，增強(qiáng)電機(jī)容錯性能。采用方式（1）策略的容

12、錯拓?fù)浞譃橄嗳哂喾绞?5,16，兩相四開關(guān)和三相四開關(guān)方式等。3. 關(guān)鍵技術(shù)3.1 電機(jī)技術(shù)相關(guān)信息電機(jī)技術(shù)，電機(jī)的技術(shù)要求包括：額定值；工作制與定額；運(yùn)行條件；絕緣等級與溫升；介電性能；外殼防護(hù)等級；冷卻方法；結(jié)構(gòu)及安裝形式；線端標(biāo)志和旋轉(zhuǎn)方向；外形和安裝尺寸及其公差；噪聲與震動限值；電氣性能；工作期限或可靠性；表觀質(zhì)量；電機(jī)的安全性能等EExp：正壓型；EEx d：隔爆型EEx de：隔爆增安型；EEx e：無火花防爆型；CEI：IEC：國際電工委員會防爆電機(jī)：電機(jī)的統(tǒng)稱，指各種防爆標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)，包括各種防爆類型；防火電機(jī)：flameproof motor，電機(jī)的統(tǒng)稱，沒有具體的一種標(biāo)準(zhǔn)，我

13、們一般認(rèn)為防火電機(jī)也可以叫防爆電機(jī)；隔爆電機(jī)：EEx d增安電機(jī)；EEx e隔爆電機(jī)(EEx d)和增安電機(jī)（EEx e）是最常用的2種類型防爆電機(jī)，EEx d的應(yīng)用環(huán)境區(qū)域比EEx e更高。2G、2D、2GD代表的意義。2G表示表面氣體高防護(hù)類別，2D表示表面粉塵高防護(hù)類別，2GD表示表面氣體和粉塵高防護(hù)類別。其中G、D表示爆炸環(huán)境的類型：G（氣體、蒸氣或薄霧）和D（粉塵）Group I、IIB、IIC；其中I和IIB，IIC代表的意義。類設(shè)備:用于礦井地下部分的設(shè)備和用于這些礦井地面設(shè)施部分的設(shè)備，能因沼氣和/或易燃粉塵而發(fā)生危險。 II類設(shè)備：工廠用電設(shè)備，用于能因爆炸環(huán)境而發(fā)生危險的其

14、他場合的設(shè)備。類設(shè)備進(jìn)一步細(xì)分為：A類（丙烷）；B類（乙烯）；C類（氫氣）；類（所有氣體），其中A表示氣體環(huán)境為丙烷，B表示氣體環(huán)境為乙烯，C類表示氣體環(huán)境為氫氣。IIB和IIC是電氣設(shè)備和氣體的防爆級別IIB代表最小點(diǎn)燃能量為60微焦IIC代表最小點(diǎn)燃能量為20微焦溫度等級 T3、T4、T5、T6意義。電氣設(shè)備按其最高表面溫度分為T1T6組，使得對應(yīng)的T1T6組的電氣設(shè)備的最高表面溫度 不能超過對應(yīng)的溫度組別的允許值。3.2 驅(qū)動控制電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)是電動汽車的核心子系統(tǒng)，主要包括動力電池、驅(qū)動電機(jī)和驅(qū)動控制器，其主要功能是在電動汽車正常行駛時，將存儲在動力電池中的電能通過電機(jī)轉(zhuǎn)化為電動

15、汽車的動能，制動時將車輛的部分動能轉(zhuǎn)換為電能存儲到動力電池中。電動汽車驅(qū)動控制技術(shù)是電動汽車技術(shù)中的一項(xiàng)核心技術(shù)?；A(chǔ)的驅(qū)動控制有電機(jī)矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制。4. 動力電池的發(fā)展趨勢動力電池將會成為未來能源的中流砥柱和重要支撐。隨著新能源汽車的發(fā)展，高性能的先進(jìn)動力電池的研發(fā)和生產(chǎn)逐漸發(fā)展起來， 中國科學(xué)院有學(xué)者認(rèn)為，我國動力電池的產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平要建立產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)開發(fā)平臺并且與電池行業(yè)發(fā)展方向相結(jié)合，就能更好的解決我國電池生產(chǎn)的技術(shù)的工藝問題從而突破瓶頸。另一方面，這也能促進(jìn)新能源汽車在國內(nèi)的廣泛推廣。參考文獻(xiàn)1 覃睿，田先鈺. 從創(chuàng)新潛力到創(chuàng)新成果：一個創(chuàng)新潛力形成與釋放模型J. 科技進(jìn)步與對策，2007（2）：148-1