第三章電動汽車動力電池和驅(qū)動電機ppt課件

1、第三章 電動汽車動力電池和驅(qū)動電機第一節(jié) 電動汽車動力電池第二節(jié) 電動汽車驅(qū)動電機.第一節(jié) 電動汽車動力電池一 動力電池的分類 電動汽車運用的動力電池可以分為化學電池、物理電池和生物電池三大類。1 化學電池 利用物質(zhì)的化學反響發(fā)電 1) 原電池，又稱一次電池。 指電池放電后不能用簡單的充電方法使活性物質(zhì)復原而繼續(xù)運用的電池。 2) 蓄電池，又稱二次電池 指電池在放電后可經(jīng)過充電的方法使活性物質(zhì)復原而繼續(xù)運用的電池，這種充放電可以達數(shù)十次到上千次循環(huán)。如鉛酸蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。 3) 燃料電池，又稱延續(xù)電池 是指參與反響的活性物質(zhì)從電池外部延續(xù)不斷地輸入電池，電池就延續(xù)不斷

2、地任務而提供電能。如質(zhì)子交換膜燃料電池、堿性燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池、直接甲醇燃料電池、再生型燃料電池等。. 第一節(jié) 電動汽車動力電池2 物理電池 是利用光、熱、物理吸附等物理能量發(fā)電的電池，如太陽能電池、超級電容器、飛輪電池等。3 生物電池 是利用生物化學反響發(fā)電的電池，如微生物電池、酶電池、生物太陽電池等。 迄今曾經(jīng)適用化的車用動力蓄電池有傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池磷酸鐵鋰電池。在物理電池領域中，超級電容器也運用于純電動汽車和混合動力汽車中。 生物燃料電池在車用動力中運用前景也非常寬廣，以氫為燃料的燃料電池和氧化物燃料電池的研發(fā)已

3、進入重要開展階段。 . 第一節(jié) 電動汽車動力電池 二 電動汽車用動力電池的性能目的 電池作為電動汽車的儲能動力源，在電動汽車上發(fā)揚著非常重要的作用，要評定電池的實踐效應，主要是看電池的性能目的。電池的性能目的主要有電壓、容量、內(nèi)阻、能量、功率、輸出效率、自放電率、運用壽命等，根據(jù)電池種類不同，其性能目的也有差別。 1 電壓 電壓分為端電壓、開路電壓、額定電壓、放電電壓和終止電壓等。 1端電壓是指電池正極與負極之間的電位差。 2電池在開路形狀下的端電壓稱為開路電壓，即電池在沒有負載情況下的端 電壓。 3) 額定電壓是指電池在規(guī)范規(guī)定條件下任務時應到達的電壓。 4) 放電電壓是指電池接通負載后在放

4、電過程中顯示的電壓；在電池放電初始的任務電壓稱為初始電壓。 5) 電池在一定規(guī)范所規(guī)定的放電條件下放電時，電池的電壓將逐漸降低，當電池再不宜繼續(xù)放電時，電池的最低任務電壓稱為終止電壓。. 第一節(jié) 電動汽車動力電池2 容量 電池在一定的放電條件下所能放出的電量稱為電池的容量。常用單位為安時(Ah)，它等于放電電流與放電時問的乘積。電池的容量可以分為實際容量、實際容量、標稱容量和額定容量等。 1) 實際容量 把活性物質(zhì)的質(zhì)量按法拉第電磁感應定律計算而得到的最高實際值。為了比較不同系列的電池，常用比容量的概念，即單位體積或單位質(zhì)量電池所能給出的實際電量，單位為AhL或Ahkg。2) 實踐容量 指電池

5、在一定條件下所能輸出的電量，它等于放電電流與放電時間的乘積，單位為Ah，其值小于實際容量。3) 標稱容量 標稱容量是用來鑒別電池的近似安時值。 . 第一節(jié) 電動汽車動力電池 4) 額定容量 額定容量也稱保證容量，是按國家或有關部門公布的規(guī)范，保證電流在一定的放電條件下應該放出的最低限制的容量。 5) 荷電形狀 荷電形狀(SOC)是電池在一定放電倍率下，剩余電量與一樣條件下額定容量的比值。反映電池容量的變化。SOC=1即表示電池充溢形狀。隨著電池的放電，電池的電荷數(shù)逐漸減少，此時電池的充電形狀，可以用SOC的百分數(shù)的相對量來表示電池中電荷的變化形狀。普通電池放電高效率區(qū)為(50%80%)SOC。

6、3 內(nèi)阻 電流流過電池內(nèi)部遭到的阻力，使電池電壓降低，此阻力稱為電池內(nèi)阻。由于電池內(nèi)阻作用，電池放電時端電壓低于電動勢和開路電壓。充電時端電壓高于電動勢和開路電壓。 . 第一節(jié) 電動汽車動力電池4 能量 電池的能量是指在一定放電制度下，電池所能輸出的電能，單位是Wh或kWh。它影響電動汽車的行駛間隔。 1) 實際能量 實際能量是電池的實際容量與額定電壓的乘積，指一定規(guī)范所規(guī)定的放電條件下，電池所輸出的能量。 2) 實踐能量 實踐能量是電池實踐容量與平均任務電壓的乘積，表示在一定條件下電池所能輸出的能量。 3) 比能量 比能量也稱質(zhì)量比能量，是指電池單位質(zhì)量所能輸出的電能，單位是Whkg。常用比

7、能量來比較不同的電池系統(tǒng)。 實際比能量是指lkg電池反響物質(zhì)完全放電時實際上所能輸出的能量；實踐比能量是指lkg電池反響物質(zhì)所能輸出的實踐能量。 電池的比能量是綜合性目的，它反映了電池的質(zhì)量程度。電池的比能量影響電動汽車的整車質(zhì)量和續(xù)駛里程，是評價電動汽車的動力電池能否滿足預定的續(xù)駛里程的重要目的。4) 能量密度 能量密度也稱體積比能量，是指電池單位體積所能輸出的電能，單位是WhL。 . 第一節(jié) 電動汽車動力電池5 功率 電池的功率是指電池在一定放電制度下，單位時間內(nèi)所輸出能量的大小，單位為W或kW。電池的功率決議了電動汽車的加速性能和爬坡才干。 1) 比功率 單位質(zhì)量電池所能輸出的功率稱為比

8、功率，也稱質(zhì)量比功率，單位為Wkg或kWkg。 2) 功率密度 單位體積電池所能輸出的功率稱為功率密度，也稱體積比功率，單位為WL或kWL。 . 第一節(jié) 電動汽車動力電池6 輸出效率 動力電池作為能量存儲器，充電時把電能轉(zhuǎn)化為化學能儲存起來，放電時把電能釋放出來。在這個可逆的電化學轉(zhuǎn)換過程中，有一定的能量損耗。通常用電池的容量效率和能量效率來表示。1) 容量效率 指電池放電時輸出的容量與充電時輸入的容量之比。 式中，c為電池的容量效率；C放為電池放電時輸出的容量；C充為電池充電時輸入的容量。 影響電池容量效率的主要要素是副反響。當電池充電時，有一部分電量耗費在水的分解上。此外，自放電、電極活性

9、物質(zhì)的零落、結(jié)塊、孔率收縮等也降低容量輸出。2) 能量效率，也稱電能效率 指電池放電時輸出的能量與充電時輸入的能量之比。式中，w為電池的能量效率；W放為電池放電時輸出的能量；W充為電池充電時輸入的能量。 影響能量效率的緣由是電池存在內(nèi)阻，它使電池充電電壓添加，放電電壓下降。內(nèi)阻的能量損耗以電池發(fā)熱的方式損耗掉。. 第一節(jié) 電動汽車動力電池7 自放電率 自放電率是指電池在存放期間容量的下降率，即電池無負荷時本身放電使容量損失的速度。自放電率用單位時間容量降低的百分數(shù)表示。 式中，Ca為電池存儲前的容量(Ah)；Cb為電池存儲后的容量(Ah)；T為電池存儲的時間，常用日、月計算。 8 放電速率(放

10、電率) 放電速率普通用電池在放電時的時間或放電電流與額定電流的比值來表示。 1) 時率(時間率) 電池以某種電流強度放電，放完額定容量所經(jīng)過的放電時間。汽車用電池普通用20小時率容量表示。 2) 倍率(電流率) 電池以某種電流強度放電的數(shù)值為額定容量數(shù)值的倍數(shù)。9 運用壽命 運用壽命是指電池在規(guī)定條件下的有效壽命期限。電池的運用壽命包括運用期限和運用周期。運用期限是指電池可供運用的時間，包括電池的存放時間。運用周期是指電池可供反復運用的次數(shù)。 .第一節(jié) 電動汽車動力電池三 電動汽車對動力電池的要求 電動汽車對動力電池的要求主要有： (1)比能量高。為了提高電動汽車的續(xù)駛里程，要求電動汽車上的動

11、力電池盡可能儲存多的能量，但電動汽車又不能太重，其安裝電池的空間也有限，這就要求電池具有高的比能量。 (2)比功率大。為了能使電動汽車在加速行駛、爬坡才干和負載行駛等方面能與燃油汽車相競爭，就要求電池具有高的比功率。 (3)充放電效率高。電池中能量的循環(huán)必需經(jīng)過充電-放電充電的循環(huán)，高的充放電效率對保證整車效率具有至關重要的作用。 (4)相對穩(wěn)定性好。電池該當在快速充放電和充放電過程變工況的條件下堅持性能的相對穩(wěn)定，使其在動力系統(tǒng)運用條件下能到達足夠的充放電循環(huán)次數(shù)。 (5)運用本錢低。除了降低電池的初始購買本錢外，還要提高電池的運用壽命以延伸其改換周期。 (6)平安性好。電池應不會引起自燃或

12、熄滅，在發(fā)生碰撞等事故時，不會對乘員呵斥損傷。. 第一節(jié) 電動汽車動力電池 美國先進電池開發(fā)結(jié)合體(USABC)對電動汽車用動力電池制定的開發(fā)目的 . 第一節(jié) 電動汽車動力電池四 電池充放電和SOC估計1 電池的充電特性 電池的充電方法：常規(guī)充電和快速充電兩種。 常規(guī)充電方法主要有恒流充電法、分段電流充電法、恒壓充電法、恒壓限流充電法等?？焖俪潆姺椒ǎ好}沖式充電法、變電流間歇充電法 、變電壓間歇充電法。2 電池的放電特性 .第一節(jié) 電動汽車動力電池 3 電池SOC估計 電池剩余容量的多少普通用電池荷電形狀(SOC)來描畫。電池荷電形狀是無量綱的量，既可以反映電池剩余的電量，也可以反映電池耗費的

13、電量。電池荷電形狀估算是蓄電池管理系統(tǒng)的中心部分，也是電池管理技術(shù)的難點之一。電動汽車電池在運用過程中表現(xiàn)為高度非線性，這使得準確估算蓄電池荷電形狀具有很大難度。 目前國內(nèi)外蓄電池常用的荷電形狀估計的方法主要有放電實驗法、安時計量法、開路電壓法、負載電壓法、電化學阻抗頻譜法、內(nèi)阻法、線性模型法、神經(jīng)網(wǎng)絡法和卡爾曼濾波法等。 .第一節(jié) 電動汽車動力電池 五 電池性能的檢測 1 電池充電性能測試 充電過程中的主要檢測參數(shù)有充電接受才干(充電效率)及充電最高電壓等。 充電效率是指電池在充電時充入電池的電能與所耗費的總電能之比，以百分數(shù)表示。充電電流的大小、充電方法、充電時的溫度直接影響到充電效率。

14、電池的耐過充才干是其充電過程中的另一個重要目的。蓄電池應具有良好的耐過充性能，即使電池處于極端充電條件下，也能擁有較為優(yōu)良的運用性能。例如，對于Ni-MH電池，普通要求在l C充電率下，電池充電90min應無走漏，充電6h內(nèi)不發(fā)生爆裂。2 電池放電性能測試 電池的放電性能受放電制度的影響，放電制度主要包括放電時間、電流、環(huán)境溫度及終止電壓等。電池的放電方法主要分恒流放電和恒阻放電兩種。3 電池容量的測定 ；4 電池壽命的測試 ；5 電池內(nèi)阻、內(nèi)壓的測定6 高、低環(huán)境溫度下電池性能的測定；7 自放電及儲存性能的測試8 平安性能測試 耐過充、過放才干的測試 、短路測試 、耐高溫測試 、 鉆孔 實驗

15、 、機械性能 、抗腐蝕性能測試 .第一節(jié) 電動汽車動力電池 六 國內(nèi)外動力電池開展現(xiàn)狀和動向 1 國外動力電池開展現(xiàn)狀和動向 1國外電池企業(yè)技術(shù)程度先進，尤其是動力電池一致性較好，運用壽命長，能滿足整車要求，但本錢較高。 2國外電池企業(yè)與整車或零部件廠家組建合資公司，共同開發(fā)和消費動力電池及其管理系統(tǒng)。 3政府注重動力電池與相關資料的研發(fā)，積極投入巨資資助企業(yè)開發(fā)。 4日本電池企業(yè)大多自籌資金投資建廠；美國電池企業(yè)大多以政府資助方式投資建廠。 5國外相關機構(gòu)和企業(yè)已啟動下一代新型動力電池開發(fā)工程。 .第一節(jié) 電動汽車動力電池 2 我國動力電池開展現(xiàn)狀 1電池資料 1我國動力電池主要原資料資源豐

16、富，產(chǎn)業(yè)化開展有保證。 2鋰離子電池負極資料已實現(xiàn)國產(chǎn)化，產(chǎn)品性能居于國際先進程度。 3磷酸鐵鋰資料消費企業(yè)眾多，能滿足動力電池運用的較少。 4鋰離子動力電池隔膜資料已研發(fā)出樣品，性能有待改良。 5鎳氫電池的發(fā)泡鎳曾經(jīng)實現(xiàn)國產(chǎn)化，產(chǎn)品銷量占世界前列。 2電池產(chǎn)品 1鋰離子電池已構(gòu)成產(chǎn)品系列，能支持樣車和示范車型配套，但間隔產(chǎn)業(yè)化運用仍有較大差距。 2鋰離子電池的平安性能目的獲得明顯提高。 3國內(nèi)鋰離子電池企業(yè)技術(shù)程度參差不齊，總體與國際先進程度存在一定差距，且存在差距繼續(xù)擴展的趨勢。 4 鎳氫電池已構(gòu)成產(chǎn)品系列，產(chǎn)品性能已有明顯提高，部分產(chǎn)品可與量產(chǎn)車型配套。 5 國內(nèi)動力電池成組技術(shù)較落后，

17、離產(chǎn)業(yè)化尚有較大差距。 6 國內(nèi)企業(yè)規(guī)劃擴展投資，積極進展產(chǎn)業(yè)化預備。.第一節(jié) 電動汽車動力電池 3電池管理系統(tǒng) 1我國在電池管理系統(tǒng)方面已獲得一定進展，產(chǎn)品功能較為完備，能支持示范車型配套，但尚未到達產(chǎn)業(yè)化程度。 2電池和整車行業(yè)都缺乏電池管理系統(tǒng)設計和消費閱歷，且雙方缺乏嚴密的協(xié)作。 3 國內(nèi)電池企業(yè)較少介入電池管理系統(tǒng)的設計和制造，普通委托專業(yè)電子公司或高校開發(fā)相關系統(tǒng)。 4電池廠家對電池內(nèi)部變化規(guī)律研討不夠深化，缺乏數(shù)據(jù)積累，無法與設計公司進展深化溝通，影響產(chǎn)品性能。 5產(chǎn)品功能較簡單，在數(shù)據(jù)采集的可靠性、SOC的估算精度、熱管理、平衡、平安管理等方面與國外存在很大差距。 6電子元器件

18、多為非車用級，產(chǎn)品電磁兼容性差，穩(wěn)定性和可靠性低。 4動力電池回收與處置 1車用動力電池的消費和報廢對環(huán)境污染的壓力不斷添加。 2 國內(nèi)缺乏完善的回收處置體系。 3電池梯級利用方式能夠較難實施。 .第一節(jié) 電動汽車動力電池3 我國動力電池開展存在的問題 1 電池資料 1磷酸鐵鋰資料批次穩(wěn)定性差，導電性存在差別，且面臨專利風險。 2國產(chǎn)動力電池隔膜產(chǎn)業(yè)化尚待時日。 3傳統(tǒng)鎳氫電池的貯氫資料和氫氧化鎳無法完全滿足動力電池要求，需求電池制造廠家后續(xù)處置。 2電池產(chǎn)品 1磷酸鐵鋰電池廢品率低，本錢高。 2動力電池產(chǎn)品一致性不好。3消費設備 電池與資料的消費設備廠家研發(fā)制造才干薄弱，其產(chǎn)品難以滿足動力電

19、池及資料消費的需求。 4 電池管理系統(tǒng) 1 缺乏熟習電池和電池管理系統(tǒng)的復合型專業(yè)人員。 2 系統(tǒng)功能簡單，性能與國外存在很大差距。 3產(chǎn)品工程化設計才干較弱，產(chǎn)品可靠性差。 .第一節(jié) 電動汽車動力電池 4 動力電池產(chǎn)業(yè)化開展的建議 1 盡快實施動力電池系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化推進工程 2 盡快落實電池專項突破方案 3 完善動力電池及資料的規(guī)范體系 4 建立適宜的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟 5 建立動力電池系統(tǒng)供應商準入制度第三章 電動汽車動力電池和驅(qū)動電機.第二節(jié) 電動汽車驅(qū)動電機一 電動汽車對驅(qū)動電機性能的根本要求 汽車行駛的特點是頻繁地啟動、加速、減速、停車等。在低速或爬坡時需求高轉(zhuǎn)矩，在高速行駛時需求低轉(zhuǎn)矩。電動機的

20、轉(zhuǎn)速范圍應能滿足汽車從零到最大行駛速度的要求，即要求電動機具有高的比功率和功率密度。電動汽車電動機應滿足的主要要求可歸納為如下10個方面： 1) 高電壓。在允許的范圍內(nèi)，盡能夠采用高電壓，可以減小電動機的尺寸和導線等配備的尺寸，特別是可以降低逆變器的本錢。 2) 轉(zhuǎn)速高。電動汽車所采用的感應電動機的轉(zhuǎn)速可以到達8 000-12 000 rmin，高轉(zhuǎn)速電動機的體積較小，質(zhì)量較輕，有利于降低裝車的配備質(zhì)量。 3) 質(zhì)量輕，體積小。電動機可經(jīng)過采用鋁合金外殼等途徑降低電動機的質(zhì)量，各種控制安裝和冷卻系統(tǒng)的資料等也應盡能夠選用輕質(zhì)資料。 4) 電動機應具有較大的啟動轉(zhuǎn)矩和較大范圍的調(diào)速性能，以滿足啟

21、動、加速、行駛、減速、制動等所需的功率與轉(zhuǎn)矩。 5) 電動汽車驅(qū)動電動機需求有45倍的過載，以滿足短時加速行駛與最大爬坡度的要求，而工業(yè)驅(qū)動電動機只需求有2倍的過載就可以了。 6) 電動汽車驅(qū)動電動機應具有高的可控性、穩(wěn)態(tài)精度、動態(tài)性能，以滿足多部電動機協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，而工業(yè)驅(qū)動電動機只需求滿足某一種特定的性能。 .第二節(jié) 電動汽車驅(qū)動電機(7) 電動機應具有高效率、低損耗，并在車輛減速時，可進展制動能量回收。(8) 電氣系統(tǒng)平安生和控制系統(tǒng)的平安性應到達有關的規(guī)范和規(guī)定。電動汽車的各種動力電池組和電動機的任務電壓可以到達300 V以上，因此必需配備高壓維護設備以保證平安。(9) 可以在惡劣條件下可

22、靠任務。電動機應具有高的可靠性、耐溫暖耐潮性，并且運轉(zhuǎn)時噪聲低，可以在較惡劣的環(huán)境下長期任務。(10) 構(gòu)造簡單，適宜大批量消費，運用維修方便，價錢廉價等。.第二節(jié) 電動汽車驅(qū)動電機二 電動汽車驅(qū)動電機的分類和特點 電機可分為交流電機、直流電機、交/直流兩用電機、控制電機(包括步進、測速、伺服、自整角等)、開關磁阻電機及信號電機等多種。適用于電力驅(qū)動的電機可分為：直流電機(將直流電能轉(zhuǎn)換為機械能的電機)和交流電機(將交流電能轉(zhuǎn)換為機械能的電機)兩大類。目前在電動汽車上已運用的和有運用前景的有直流電機、交流感應(異步)電機、永磁無刷電機、開關磁阻電機等。 .第二節(jié) 電動汽車驅(qū)動電機1 直流電機的

23、特點及其性能參數(shù) 直流電機的優(yōu)點是具有優(yōu)良的電磁轉(zhuǎn)矩控制特性，啟動轉(zhuǎn)矩、制動轉(zhuǎn)矩大，易于快速啟動、停車；調(diào)速比較方便，調(diào)速范圍寬，易于平滑調(diào)理；控制安裝簡單、價廉。直流電機的磁場和電樞可以分別控制，因此控制起來比較容易，而且控制性能較好。直流電機的容量范圍很廣，可以根據(jù)所需的轉(zhuǎn)矩和最高轉(zhuǎn)速來選用所需求的容量。市場上有各種不同構(gòu)造的直流電動機供選用，直流電機的制造技術(shù)和控制技術(shù)都較成熟，驅(qū)動系統(tǒng)價錢較廉價。 直流電機的缺陷是效率較低、質(zhì)量大、構(gòu)造較復雜、體積大、價錢貴。直流電機上有電刷、換向器等接觸零件，它們?nèi)菀啄p。在高速旋轉(zhuǎn)時電刷與換向器之間會產(chǎn)生火花，嚴重時形成“環(huán)火，限制了直流電動機轉(zhuǎn)速

24、的提高。 在早期開發(fā)的電動汽車上多采用直流電動機，但在新研制的電動汽車上已根本不采用直流電機。 根據(jù)國家規(guī)范，直流電動機的額定數(shù)據(jù)有額定容量Pe(kW)、額定電壓以(V)、額定電流 (A)、額定轉(zhuǎn)速 (r/min)、勵磁方式及額定勵磁電流Ife(A)及額定勵磁電壓Ufe(V)等。 額定容量是指其軸上輸出的機械功率，等于額定電壓與額定電流之積再乘以機械效率。.第二節(jié) 電動汽車驅(qū)動電機2 交流電機的特點及其性能參數(shù) 交流電機可分為同步電機和異步電機兩大種類，異步電機具有構(gòu)造簡單、價錢廉價、運轉(zhuǎn)可靠、維護方便、效率較高等優(yōu)點，因此得到廣泛的運用。據(jù)估計，90左右的電動機均為異步電機。在電網(wǎng)總負荷中，

25、異步電機用電量占60以上。 異步電機的缺陷是功率因數(shù)低，運轉(zhuǎn)時必需從電網(wǎng)吸收無功電流來建立磁場，故其功率因數(shù)小于1。大量的異步電機在電網(wǎng)中運轉(zhuǎn)，使電網(wǎng)的功率因數(shù)降低，所以必需用其他的方法進展補償。 異步感應電機曾經(jīng)可以大批量消費，有各種不同型號規(guī)格的系列產(chǎn)品供用戶選用，其主要性能目的有額定功率、電壓、電流、頻率等，其定義如下： 1額定功率Pe：電動機在額定工況下運轉(zhuǎn)時，軸上輸出的機械功率，單位為kW。 2額定電壓Ue：電動機在額定工況下運轉(zhuǎn)時，加在定子繞組上的線電壓，單位為V。 3額定電流：指電機任務在額定電壓和額定頻率下輸出額定功率時，定子繞組中的電流，單位為A。 4額定頻率fe：指電機所接

26、的交流電源的頻率。 5額定轉(zhuǎn)速ne：指電機任務在額定電壓額定頻率和額定輸出功率時，電機的轉(zhuǎn) 速，單位為rmin。 .第二節(jié) 電動汽車驅(qū)動電機 3 永磁電機的特點 根據(jù)輸入電機接線端的電流種類可分為永磁直流電機和永磁交流電機。由于永磁交流驅(qū)動電機沒有電刷、換向器或滑環(huán)，因此也可稱為永磁無刷電機。 根據(jù)輸入電機接線端的交流波形，永磁無刷電機可分為永磁同步電機和永磁無刷直流電機。輸入永磁同步電機的是交流正弦或近似正弦坡，采用延續(xù)轉(zhuǎn)子位置反響信號來控制換向；而輸入永磁無刷直流電機的是交流方波，采用離散轉(zhuǎn)子位置反響信號控制換向。 永磁電機因運用永磁體，所以不用勵磁，從而省去了勵磁功率。永磁同步電機同步運

27、轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子既無能耗，又無鐵耗，因此效率提高，耗損降低，無功功率很小，其功率因數(shù)為0.95以上。其主要特點可歸納為如下四個方面： 高效節(jié)能、功率因數(shù)高。普通效率到達95以上,異步電機提高。1015。因永磁同步電機沒有勵磁功率，無功損耗很小，功率因數(shù)大于0.950.99，接近于1，系統(tǒng)綜合節(jié)電明顯。 效率曲線平直。永磁同步電機效率曲線好，負載在1/4時，效率仍能到達92以上。 構(gòu)造簡單，便于維護。與普通異步電機一樣，主要由定子、轉(zhuǎn)子及機殼構(gòu)成，無滑環(huán)、無電刷、構(gòu)造簡單、壽命長、維護方便。 調(diào)速精度高。永磁同步電機的轉(zhuǎn)速完全與頻率同步，不受電源電壓和負載變化的影響。在任何情況下，永磁同步電機的轉(zhuǎn)速與

28、同步轉(zhuǎn)速的誤差都不大于0.25 r/min，假設誤差超越0.5 r/min，就進入失步形狀。 .第二節(jié) 電動汽車驅(qū)動電機 永磁無刷直流電動機的特點 永磁無刷直流電動機由于沒有碳刷與換向器，所以沒有維修與保養(yǎng)的需求；由于采用永磁轉(zhuǎn)子，所以沒有勵磁損耗的問題。與其他電動機相比其特點有： 1) 低頻轉(zhuǎn)矩大，低速可以到達實際轉(zhuǎn)矩輸出；啟動轉(zhuǎn)矩可以到達額定轉(zhuǎn)矩的兩倍或更高，并且過載容量高，負載轉(zhuǎn)矩變動在200以內(nèi)輸出轉(zhuǎn)速不變。 2) 轉(zhuǎn)速彈性大，轉(zhuǎn)速范圍為幾十轉(zhuǎn)到十萬轉(zhuǎn)；運轉(zhuǎn)精度高，轉(zhuǎn)速精度可達1/3 000轉(zhuǎn)，并且不受電壓與負載變動的影響。 3) 構(gòu)造簡單結(jié)實、免維護或少維護、運轉(zhuǎn)費用更低，沒有保養(yǎng)維

29、修的煩惱。 4) 永磁無刷直流電動機尺寸小、質(zhì)量輕，具有很高的功率密度。 5) 綜合效率高，明顯高出有刷直流的效率及歐盟CEMED效率規(guī)范。 永磁無刷直流電動機的主要缺乏是勵磁不能控制，因此永磁電動機不能得到類似于繞線直流電動機的任務特性。另外，控制系統(tǒng)較為復雜。 .第二節(jié) 電動汽車驅(qū)動電機 4 開關磁阻電機的特點 磁阻式SR(Switch Resistance)電機也叫可變磁阻式VR(Variable Reluctance)電機，隨著科學技術(shù)提高，磁阻式電機的性能不斷提高，其性能在較大的功率范圍內(nèi)已不低于其他方式的電機，并且在很多性能目的上超越了其他電機。因此，自20世紀80年代年以后，國際

30、上掀起了開關磁阻電機研討熱，并繼續(xù)至今，使開關磁阻電機的運用領域不斷擴大。開關磁阻電機的運用已擴展到礦山機械(采煤機、保送帶等)、航空發(fā)動機、電梯、電動汽車、洗衣機、食品加工機、火車空調(diào)機、織布機等領域。開關磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)在一些機械中發(fā)揚出獨有的優(yōu)勢，已難以為其他類變速傳動系統(tǒng)所替代。 1磁阻電機的優(yōu)勢 1 磁阻電機構(gòu)造簡單、本錢低、適用于高速。其突出的優(yōu)點是轉(zhuǎn)子上沒有任何方式的繞組，轉(zhuǎn)子機械強度極高，可以用于超高速運轉(zhuǎn)。在定子方面，它只需幾個集中繞組，因此制造簡便，絕緣容易。 2) 功率電路簡單可靠。由于電機只需一方向繞組電流，功率電路可以做到每相一個功率開關，從根本上防止了直通短路景象。

31、因此開關磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)中功率電路的維護電路可以簡化，既降低了本錢，又具有高的任務可靠性。 .第二節(jié) 電動汽車驅(qū)動電機 3 各相獨立任務，可靠性高。從電機的電磁構(gòu)造上看，各相繞組和磁路相互獨立，各自在一定軸角范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。從控制器構(gòu)造上看，各相電路各自給一相繞組供電，普通也是相互獨立任務。系統(tǒng)可構(gòu)成可靠性極高的系統(tǒng)，可以適用于宇航等特殊場所。 4 啟動電流小、轉(zhuǎn)矩大。低啟動電流控制器從電源側(cè)吸收較少的電流，在電機側(cè)得到較大的啟動轉(zhuǎn)矩是磁阻電機的一大特點。實驗闡明，啟動電流為15和30額定電流時獲得的。啟動轉(zhuǎn)矩可達額定轉(zhuǎn)矩的100和150。并且啟動電流小、轉(zhuǎn)矩大的優(yōu)點還可以延伸到低速運轉(zhuǎn)

32、段，因此開關磁阻電機很適宜電動車輛等需求重載啟動和較長時低速重載運轉(zhuǎn)的機械。 5 適用于頻繁起、停及正、反向轉(zhuǎn)換運轉(zhuǎn)。開關磁阻電機具有低啟動電流、高啟動轉(zhuǎn)矩的特點，使之在啟動過程中電流沖擊小，電動機和控制器發(fā)熱較延續(xù)額定運轉(zhuǎn)時還小。 6 可控參數(shù)多，調(diào)速性能好。控制開關磁阻電機的主要運轉(zhuǎn)參數(shù)有相開通角、相關斷角、相電流幅值及相繞組電壓等。因此可控參數(shù)多，控制靈敏方便。負載才干曲線。 7損耗小，效率高。由于其轉(zhuǎn)子不存在繞組銅損，加上可控參數(shù)多，靈敏方便，易于在寬轉(zhuǎn)速范圍和不同負載下實現(xiàn)高效優(yōu)化控制。其效率在很寬范圍內(nèi)都在87以上。 8易于回收利用。定子和轉(zhuǎn)子資料都是常見硅鋼片。容易得到且回收利用容易。 9高溫運轉(zhuǎn)性能好。由于運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子不發(fā)熱，冷卻控制比較容易， 可以在高溫下運轉(zhuǎn)。.第二節(jié) 電動汽車驅(qū)動電機2開關磁阻電動機的缺陷1 轉(zhuǎn)矩有脈動景象。開關磁阻電機中的磁場是騰躍性旋轉(zhuǎn)的，使得開關磁阻電機輸出的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生脈動景象。目前僅在不太寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，可使開關磁阻電機的脈動降低到交流感應電動機的程