《電動汽車永磁同步電機故障診斷研究的國內外文獻綜述》3600字

電動汽車永磁同步電機故障診斷研究的國內外文獻綜述1.1國外電動汽車永磁同步電機故障診斷現狀當傳統汽車正式步入市場時，故障診斷技術就貫穿了設計研發(fā)生產的全部環(huán)節(jié)。最初的汽車故障診斷基本都是通過各個維修工廠維修員采用手動調試以及結合長期的維修經驗的方式來判斷汽車故障具體的發(fā)生點與產生故障的原因。隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，大量的智能電氣結構被不斷的融入到汽車制造中，為更加方便快捷的智能診斷技術提供了可行性。在起始階段，維修技術人員使用各種輔助性診斷工具，對汽車進行診斷。永磁同步電機故障診斷研究及實現永磁同步電機（PermanentMagnetSynchronousMotor,PMSM）則是以同步電機為基礎的進一步發(fā)展，定子結構仍然與傳統的同步電機相類似，其主要特點主要在其內部結構中采用了三相對稱式分布的定子繞組，同時產生的感應波形為正弦波。而在轉子結構上則采用了無繞組的設計方式，其組合構造方面主要由電樞鐵芯、永磁體、轉子軸承等幾個部分來進行搭建。PMSM的轉子可以依據永磁體在轉子上安裝的不同位置結構來歸為三種形式，具體結構如圖1-1所示。圖1-1轉子結構類型轉子結構類型電機故障診斷技術在通常情況下是在電機工作狀態(tài)中，對其各項工作狀態(tài)的數據參數進行監(jiān)控和分析，然后依據分析結果來判斷電機是否處于故障狀態(tài)，同時還需要對故障的嚴重程度，發(fā)生故障的位置信息，以及發(fā)生的故障類別來進行判斷和歸類。日本在1965年就開始對電動汽車技術的研發(fā)。永磁同步電機的性能優(yōu)越，可靠性高、質量輕等優(yōu)點與其優(yōu)異的穩(wěn)定性能，在日本的汽車企業(yè)制造領域非常的受歡迎。豐田汽車公司于1996年就開啟了先例，在電動汽車RAV4使用由東京汽車公司的插電式永磁同步電機作為這款電動汽車的主要動力電機。據記載當時日本富士電子研究所開發(fā)制造生產出來的永磁同步電機最大功率就能達到50KW，而且這款電機的轉速高達1300/rm。日產公司在1998年為了研制的新一代電動微型客車選擇了在美國加利福尼亞州投入研究開發(fā)使用。永磁同步電機在生產制造所采用的是釹鐵硼材料融合而成的。由于材料的原因電機總成的體積比一般的電機小、重量也相對來說比較輕。表1為該電動車驅動電機的技術指標。表1日本尼桑公司電動小客車驅動電機指標外形尺寸/mm206X300最大輸出功/KW62重量/Kg39最大效率/%95極數8額定輸出/KW40額定電壓/V180最近，NEI與其他公司合作，開始研究如何在永磁同步電機的電機總成內放置永磁體。本課題的研究結果是提高了電機的交軸電導，增強了電機的性能，改善了優(yōu)化效果，并在原有的基礎上增加了10%的轉矩。最大有效面積增加10%。電機最大峰值效率可達97%以上，主工作區(qū)效率可達93%以上。VEDELD電動車項目在德國正式啟動。1997年，PSA電動汽車的動力系統改進了驅動電機的性能。采用了當時最先進的新型大功率電動機之一，這是世界上第一臺三相永磁同步電動機的誕生。與普通直流驅動系統相比，法國研制的三相永磁同步電機有以下三點改進:(1)高功率密度比和轉矩密度比;(2)工作效率高于傳統電機;(3)提高了可靠性，使檢測和維護更加方便。第三代奧迪是德國自主研發(fā)生產的，采用發(fā)動機和內燃機作為雙動力驅動車輛的主要動力。奧迪的驅動電機為永磁同步電機。整車最大輸出功率32kw，速度高達12500y

/

Mn。日本的電動汽車發(fā)展和電機技術發(fā)展都比美國早，但美國在感應電機設計和控制策略的研究上比日本更成熟，因為感應電機是電動汽車的主要動力源。由于現有石油資源的缺乏，美國也開展了永磁同步電機的研究，在電機領域也有前沿技術。發(fā)展的結果是,永磁同步電動機采用雙定子繞組技術,這不僅有效和合理使用生成的電壓頻率轉換器,也提高了控制電動機轉速的有效范圍,并減少繞組的電流非常低。有了這些優(yōu)點，電機的效率將有著飛躍的提高。1.2國內電動汽車永磁同步電機故障診斷現狀我國曾因歷史問題未能很好的趕上汽車工業(yè)的高速發(fā)展期，相較于當時歐美早已趨于完善的汽車制造行業(yè)，新中國初期的汽車工業(yè)僅僅處于起始階段，針對電動汽車永磁同步電機的故障診斷技術更是可以稱之為零基礎。隨著我國第一個五年計劃和其它一系列發(fā)展政策的實施，我國此前落后的汽車工業(yè)開始逐步走向正軌，并于“六五”計劃中開始大力發(fā)展電動汽車永磁同步電機故障診斷技術。在此之后，國內開始研制出一些可用于實際操作的基礎診斷設備，最終于1977年正式開展整車診斷檢測這一課題。從此開始，不僅僅是國家大力支持相關研究工作，各大高校和各個省市研究院也都開始了汽車檢測診斷類的課題研究，將此前國外研究的技術成果與國內的實際發(fā)展情況相結合，取得了大量的技術成果，尤其在國家開始制定了相關的電動汽車行業(yè)的發(fā)展計劃開始，汽車診斷技術開始了又一次跳躍式的發(fā)展。目前的關于電動汽車診斷的發(fā)展趨勢更加趨向于智能化的遠程實時診斷模式。如北京理工大學采用的KVASERUSBCANⅡ通信卡，通過采集電動汽車各個子系統搭載的控制單元所反饋的報文通訊數據信息，再利用可遠程實時采集監(jiān)控電動汽車故障信息與實時診斷的系統平臺。再者有武漢理工大學通過開發(fā)遠程智能便攜式故障診斷設備平臺，其故障信息碼與數據流故障碼都利用CAN總線的KWP2000協議。該平臺通過利用藍牙將便攜設備與車載行駛電腦相互連接，采用CAN線將行車故障碼實時傳輸到平臺，也可利用移動信息網絡將故障碼傳輸到設置的遠程控制平臺。而吉林大學從電動汽車的能源系統入手，通過研究鋰元素的離子與電動汽車BMS系統在使用過程中產生的各類故障問題，提出一套基于模糊算法的數學理論，將模糊識別算法與矩陣診斷相結合，搭建了一套適用于搭載鋰電池的電動汽車診斷系統。目前國內有關于電動汽車的故障診斷技術與適用于傳統汽車的診斷技術相比仍然存在不足，缺乏針對性。和國外相比，我國的汽車工業(yè)起步較晚，從而間接導致了電動汽車故障診斷技術與國外差距，尤其在診斷系統智能化方面。永磁同步電動機的磁力消失和永磁同步電動機的磁力消失的機理在國內外廣泛研究。本文研究了稀土永磁體的交變消磁現象，并總結了不同頻率交變磁場作用下表面磁感應強度的時變定律?？紤]到一次性運行稀土永磁體同步電動機后的性能劣化，提出了一種有效的方法來分析磁力消失的原因，并避免在維持和工作時磁力消失。提出了一種基于卡爾曼濾波器的永磁體同步電動機的永磁體磁場條件的在線監(jiān)測方法。在本文中采用了一個比較常見的電動汽車維修方法來對汽車的故障診斷及檢修進行一個分析，并提出了一些監(jiān)測方法來防止電機的磁力消失。研究了電機磁損失故障的原因，并提出了離線在線檢測方法。永久磁體磁場的動態(tài)監(jiān)測防止了永久磁體電機的磁力消失的惡化，并降低了不可逆向使磁力消失嚴重或輕微程度。提出了一種改進的逆電動勢方法來估計永久磁鐵的磁通耦合。1.3電動汽車永磁同步電機故障診斷的發(fā)展電動汽車用永磁同步電機物理結構及其故障診斷的發(fā)展傳統的同步電機與交流電機在定子的結構上有著許多相似之處，基礎構造都有繞組、定子鐵芯等，兩者的區(qū)別主要在于同步電機的定子上流過的電流頻率與自身的旋轉速度的比值為一個恒定值。而在轉子方面同步與異步電機都包括鐵芯、軸承、電機殼等結構。其中同步電機的轉子在基本構造上一般分為永磁體與直流勵磁轉子結構。電動汽車整車控制器診斷控制策略。分析整車的體系結構以及網絡信息傳輸中的作用功能，同時研究整車控制器的控制策略方式來制定其工作中的邏輯狀態(tài)并為整車劃分符合邏輯的故障狀態(tài)等級和處理策略，之后對驅動電機部分的常見故障類型制定相應的故障處理措施。針對電動汽車核心模塊之一的驅動單元中的永磁同步電機分析，列舉永磁同步電機常見故障，再對故障結果進行分析并確立可依據的故障診斷特征向量，最后利用小波分解變換和神經網絡進行相對應的故障診斷信息的提取與訓練。參考文獻杜博超.電動汽車用永磁同步電機的故障診斷[D].哈爾濱工業(yè)大學,2011.杜博超.電動汽車永磁同步電機驅動系統故障診斷與容錯技術研究[D].哈爾濱工業(yè)大學,2016.張燕鵬.用于電動汽車的50KW永磁同步電機驅動系統硬件研發(fā)[D].廣東工業(yè)大學,2011.韓舒淋.永磁同步電機直接轉矩控制系統的仿真和硬件設計[D].北京交通大學,2012.柏博旭.混合動力車用永磁同步電機驅動系統研究[D].長春工業(yè)大學,2016.石天宇.純電動汽車用永磁同步電動機控制系統研究[D].華北電力大學,2019.張岳.電動車用永磁電動機設計及弱磁控制[D].浙江大學,2014.張宇航.基于無差拍的永磁同步電機無傳感器直接轉矩控制研究[D].河北工程大學,2020.唐文華.純電動汽車電機驅動控制系統研究[D].西安電子科技大學,2020.陳晨.永磁同步電機定子繞組匝間短路故障氣隙磁場分析[D].重慶大學,2017.劉瑞芳.基于電磁場數值計算的永磁電機性能分析方法研究[D].東南大學,2002.鄭印.升降滾床伺服控制系統研究[D].長春工業(yè)大學,2020.賈天豪.超超高效永磁同步電動機設計[D].沈陽工業(yè)大學,2020.董繼維.高速列車兩種牽引傳動系統仿真[D].浙江大學,2012.張晨光.電動汽車永磁同步電機溫度預測研究[D].浙江科