DB-5030 纯电动汽车动力系统实训台
一、产品功能
采用真实的纯电动汽车驱动系统实物为基础，可真实展示纯电动汽车驱动系统的组成结构和工作过程。
适用于学校对纯电动汽车驱动系统的教学需要。
本设备满足汽车新能源与节能实训课程的教学需要。
二．功能特点
1、真实可运行的纯电动汽车驱动系统，充分展示纯电动汽车驱动系统的组成结构和工作过程。
2、实训台面板采用4mm厚耐腐蚀、耐创击、耐污染、防火、防潮的高级铝塑板，表面经特殊工艺喷涂底漆处理；面板打印有永不褪色的UV平板喷绘的彩色电路原理图。
3、实训台面板上安装有电动汽车仪表，可实时显示动力传递过程、车速、电压、温度等、电控系统故障指示灯等参数变化。
4、实训台面板上安装有检测端子、可直接在面板上检测各控制单元管脚的电信号，如电阻、电压、电流、频率信号等。
5.实训台配备有电子油门控制装置，可方便对纯电动汽车驱动系统进行加减速。
6.实训台配备有电源总开关、转动部件防护罩等安装保护装置。
7.实训台底座采用钢结构焊接，表面采用喷涂工艺处理，带自锁脚轮装置，移动灵活，安全可靠、坚固耐用。
▲8.配套新能源汽车整车控制器（软硬件一体），含整车控制器开发完整的资料与源代码、调试工具。整车控制器在面板上安装开放式插接端子，方便检测与诊断、二次开发调试。
▲9.配套整车控制器的上位机软件用于监控和参数标定，整车控制器满足师生进行二次开发，实现新能源汽车控制器创新制作的功能。
10. 配套汽车多媒体教学系统（16合一）（投标时需提供教学系统，未提供者取消投标资格），适应所有的教材，内容丰富并可随意调取。合理地运用多媒体教学系统，可以很大程度上减轻老师讲课的工作量。内容分别是：1、汽车发动机构造与维修；2、汽车底盘构造与维修；3、汽车电器构造与维修；4、电控发动机原理与维修；5、自动变速器原理构造与维修；6、汽车空调构造原理与维修；
7、汽车安全舒适系统原理构造与维修；8、汽车保养与维护；9、汽车车身构造与修复；10、汽车检测与故障诊断技术；11、汽车机械基础；12、汽车美容与装饰；13、汽车电学基础；14、汽车文化；15、汽车专业英语；16、汽车教学资源包。
三、技术规格
1.工作电源：HV磷酸铁锂离子动力电池组
2.工作温度：-40℃～+50℃
3.设备颜色：标准7032等
4.设备钢管：40*40*3mm
5.设备机柜：1.5mm冷板冲压成形，背面设置维修门；
6.移动脚轮：100*60mm
7.外形尺寸：1240×600×1700mm(长×宽×高)
四．基本配置(每台)
XXEV 动力性计算 1 初定部分参数如下 2 最高行驶车速的计算 最高车速的计算式如下： mph h km i i r n V g 5.43/70295 .61487 .02400377.0.377.00 max ==??? =?= （2-1） 式中： n —电机转速（rpm ）； r —车轮滚动半径（m ）； g i —变速器速比；取五档，等于1； 0i —差速器速比。 所以，能达到的理论最高车速为70km/h 。 3 最大爬坡度的计算 满载时，最大爬坡度可由下式计算得到，即 00max 2.8)015.0487 .08.9180009 .0295.612400arcsin( ).....arcsin( =-?????=-=f r g m i i T d g tq ηα
所以满载时最大爬坡度为tan( m ax α)*100%=14.4%＞14%，满足规定要求。 4 电机功率的选型 纯电动汽车的功率全部由电机来提供,所以电机功率的选择须满足汽车的最高车速、最大爬坡度等动力性能的要求。 4.1 以最高设计车速确定电机额定功率 当汽车以最高车速m ax V 匀速行驶时，电机所需提供的功率(kw )计算式为： max 2 max ).15.21....(36001 V V A C f g m P d n +=η （2-1） 式中： η—整车动力传动系统效率η（包括主减速器和驱动电机及控制器的工作效率），取0.86； m —汽车满载质量，取18000kg ； g —重力加速度，取9.8m/s 2； f —滚动阻力系数，取0.016； d C —空气阻力系数，取0.6； A —电动汽车的迎风面积，取2.550×3.200=8.16m 2(原车宽*车身高)； m ax V —最高车速，取70km/h 。 把以上相应的数据代入式（2-1）后，可求得该车以最高车速行驶时，电机所需提供的功率(kw )，即 kw 1005.8970)15.217016.86.0016.08.918000(86.036001).15 .21....(360012 max 2 max ＜kw V V A C f g m P D n =???+???=+?=η （3-2） 4.2满足以10km/h 的车速驶过14%坡度所需电机的峰值功率 将14%坡度转化为角度：018)14.0(tan ==-α。 车辆在14%坡度上以10km/h 的车速行驶时所需的电机峰值功率计算式为：
比亚迪E6纯电动汽车使用磷酸埋钻铁电池，200Ah的超大电池容量使车辆在综合工况下续驶里程超过300km，每100km的能耗在21度（1度=1 kWh）以内，每1 00km的加速时间为10s，最高车速可达160km/h以上。车辆充电比较方便，快充可以使用充电站的380V充电桩充电，慢充可需220V民用交流电源，慢充6～8小时可充满电池。 一、比亚迪E6纯电动汽车动力系统的结构 1．比亚迪E6纯电动汽车动力系统 比亚迪E6纯电动汽车动力系统结构及原理如图1所示，其主要由三大模块组成。
（1）电动车的控制模块可分为：电机控制器、DC-DC、动力配电箱、主控ECU、挡位控制器、加速踏板、电池管理单元。 （2）电动车的动力模块有：电动机总成、电池包体总成。
（3）电动车高压辅助模块有：车载慢充、漏电保护器、车载充电口、应急开关。 2．动力控制系统的工作原理 （1）充电过程 充电站的380V高压充电桩通过车辆上的充电口，或者220V市用电源通过车载充电器升压后输电给车上的配电箱，配电箱直接途径应急开关后对Hv电池组充电。在充电过程当中，电源管理器一直监控着HV电池组的温度和电压，如果发现HV电池组内部某单体温度或电压过高，就会切断配电箱给HV电池组的供电。 （2）放电过程 HV电池组在电源管理器和漏电保护器的监控下，通过应急开关输电给配电箱，配电箱根据车辆的实际用电情况分配电量。一部分电量流向电机控制器，另一部分电量流向DC-DC交换器。主控ECU根据驾驶员操作信息（接收加速踏板角度传感器和挡位控制器的信号）控制着电机控制器的工作，电机控制器主要控制流向电机的电量大小，以及控制电机正反转来驱动车辆前进或后退。另一部分从配电箱流向DC-DC交换器的电量，经过DC-DC交换器将高压直流电转化为低压直流电，为车辆电动液压助力转向系统提供42V的电源，同时还为整车用电设备提供12V的电源。 3．动力系统各部件的作用 （1）电机控制器：负责控制电机的前进、倒退、维持电动车的正常运转，关键零部件为IGBT。IGBT实际为大电容，目的是为了控制电流的工作，保证能够按照我们的意愿输出合适的电流参数。 （2）DC-DC：负责将330V高压直流转低压提供给车载低压用电设备，如
纯电动汽车动力性计算公式
XXEV 动力性计算 1 初定部分参数如下 整车外廓（mm ） 11995×2550×3200(长×宽×高) 电机额定功率 100kw 满载重量 约18000kg 电机峰值功率 250kw 主减速器速比 6.295:1 电机额定电压 540V 最高车（km/h ） 60 电机最高转速 2400rpm 最大爬坡度 14% 电机最大转矩 2400Nm 2 最高行驶车速的计算 最高车速的计算式如下： mph h km i i r n V g 5.43/70295 .61487 .02400377.0.377.00 max ==??? =?= （2-1） 式中： n —电机转速（rpm ）； r —车轮滚动半径（m ）； g i —变速器速比；取五档，等于1； 0i —差速器速比。 所以，能达到的理论最高车速为70km/h 。 3 最大爬坡度的计算 满载时，最大爬坡度可由下式计算得到，即 00max 2.8)015.0487 .08.9180009 .0295.612400arcsin( ).....arcsin( =-?????=-=f r g m i i T d g tq ηα
kw 100w 5.8810)15.211016.86.08cos 016.08.9180008sin 8.918000(86.036001).15 .21..cos ...sin ..(36001 20 02 max ＜k V V A C f g m g m P slope slope D =???+???+???=++=ααη 从以上动力性校核分析可知，所选100kw/540V 交流感应电机的功率符合所设计的动力性参数要求。 5 动力蓄电池组的校核 5.1按功率需求来校核电池的个数 电池数量的选择需满足汽车行驶的功率要求，并且还需保证汽车在电池放电达到一定深度的情况下还能为汽车提供加速或爬坡的功率要求。 磷酸锂铁蓄电池的电压特性可表示为： bat bat bat bat I R U E .0+= （4-1） 式中： bat E —电池的电动势（V ）； bat U —电池的工作电压（V ）； 0bat R —电池的等效内阻（Ω）； bat I —电池的工作电流（A ）。 通常，bat E 、0bat R 均是电池工作电流bat I 以及电流电量状态值SOC （State Of Charge ）的函数，进行电池计算时，要考虑电池工作最差的工作状态。假设SOC 为其设定的最小允许工作状态值（SOC low ），对应的电池电动势bat E 和电池等效内阻0bat R 来计算电池放电的最大功率，即可得到如下计算表达式： 铅酸电池放电功率： bat bat bat bat bat bat bd I I R E I U P )..(.0-== （4-2） 上式最大值，即铅酸蓄电池在SOC 设定为最小允许工作状态值时所能输出的最大功率为： 2 max 4bat bat bd R E P = （4-3）
论纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制 摘要：本文主要对论纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制进一步分析了解。新能源汽车产业作为我国汽车工业的发展战略，能够有效地解决日益严峻的能源 危机与环境污染问题。 关键词：纯电动客车；驱动电机；冷却系统；控制；现状 引言： 纯电动客车因具有零排放、低噪音等突出特点也成为各大客车生产商着重发 展的车型。纯电动客车驱动电机作为汽车唯一的动力源，其可靠性直接影响着电 动汽车的性能。为了防止由于温度过高的原因使得电机永磁体产生退磁现象，甚 至影响到电机及其控制器的寿命和整车安全性，驱动电机及其控制系统的温度控 制显得尤为重要。因此，对纯电动客车驱动电机冷却系统进行合理的匹配并制定 科学有效的控制策略具有重要工程实际意义。 一、纯电动客车发展现状 随着国家对新能源汽车产业的大力推广，补贴优惠政策相继出台，推动了我 国纯电动汽车行业的发展，各大汽车企业纷纷制定新能源汽车发展规划，电动汽 车产品产销量逐年稳步提升，纯电动客车现已成为我国城市公交、中短途客运、 观光旅游等众多领域备受关注的新兴产品。 纯电动汽车所使用的驱动电机主要可分为：直流电机、异步电机、永磁同步 电机、开关磁阻电机。早期电动汽车大多采用直流电机作为能量转换装置，直流 电机具有控制容易、调速方便、技术较为成熟等优点，但是机械结构较为复杂， 其瞬时过载能力较差，长时间工作损耗较大，维护成本高，运转时电刷易使转子 产热，并产生高频电磁干扰。异步电机主要由定子、转子、端盖、轴承基座风扇 等几部分组成。相对于永磁同步电机其突出优点是成本低、制造简单、转速范围广、可靠性强、维修方便。但由于异步电机的转速与其旋转磁场转速有一定的转 差关系，其调速性能较差。开关磁阻电机作为一种新型驱动电机，其结构简单、 转速范围广、整个转速范围内效率高、系统可靠性高、兼有直流、交流两种电机 的优点。其缺点是存在转矩脉动，转子上的转矩有一系列脉冲转矩的叠加，因双 凸极结构和磁路饱和非线性影响，合成转矩有一定的谐波分量，影响开关磁阻电 机的低速性能。永磁同步电机（PMSM）具有结构坚固、功率密度大、电机效率高、转矩密度高、控制精度高、良好的转矩平稳性及低振动噪声的特点。在新能 源汽车驱动方面具有很高的应用价值。其缺点是永磁体成本高、对温度敏感，在 温度较高时会产生不可逆的退磁现象影响其使用性能。 二、电动汽车驱动电机冷却系统简述 根据冷却系统所选用冷却介质不同，驱动电机的冷却形式可以分为风冷和液 冷两种方案。风冷可分为自然风冷和强迫风冷。液冷方案常用水、油等作为冷却液。由于纯电动客车驱动电机安装位置特殊，风冷不能满足其散热需求，目前普 遍采用液冷方式，包括油冷和水冷；冷却油的导热系数及热容量均小于水，且成 本较高。因此，纯电动客车驱动电机多采用冷却液冷却的形式。冷却液的主要成 分为：乙二醇、防腐蚀添加剂、抗泡沫添加剂、水。在电机机壳体中设计出水道 结构，通过冷却液在水道中的流动与机壳进行换热从而实现冷却功能。根据电机 水道布置方式的不同有以下四种结构方案：螺旋结构、半螺旋结构、圆周结构、 轴向结构。由于电动客车驱动电机散热环境的特殊性，电机的温度控制对冷却系 统有较高的要求。因此，结合电机布置方案和电动车行驶工况，设计有效的冷却
电动汽车驱动控制系统设计 摘要 驱动系统是电动汽车的心脏，也是电动汽车研制的关键技术之一，它直接决定电动汽车的性能，本文根据异步电动机矢量控制理论，结合电动汽车的实际要求，研究设计基于无速度传感器矢量控制的电动汽车驱动系统。矢量控制通过坐标变换将定子电流矢量分解为转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制，从而实现异步电动机磁通和转矩的解耦控制，已达到直流电动机的控制效果。最后，在Matlab环境中建立了仿真系统，验证了无速度传感器矢量控制系统原理应用于电动汽车驱动系统的可行性。 关键词：电动汽车；驱动系统；异步电动机；无速度传感器矢量控制
ABSTRACT Driving system is the heart of EV and one of the key parts of the vehicle that determines the performance of the EV directly. According to the control technique、the method of induction motor drive system and based on the factual requirement of EV, the speed sensorless vector control was designed in this article. By transforming coordinate, the stator current is decomposing two DC parts which orientated as the rotator magnetic field and controlled respectively, So magnetic flux and torque are decoupled. It controls the asynchronous motor as a synchronous way. Finally, intimation system is established in the environment of Matlab to validate these control arithmetic. The system proved its enormous practical value of application. Key words: EV; Drive system; Induction motor; speed sensorless vector control
纯电动汽车驱动电机应用概述 郑金凤 胡冰乐 张翔 (福建农林大学机电工程学院，福建 福州 350002) 摘 要：介绍了目前纯电动汽车的发展状况，叙述了纯电动汽车驱动电机不同类型的特点及相关的控制方法。还介绍了一些目前应用比较广泛的驱动电机控制方法的主要内容及其所解决的相关问题。 关键词：纯电动汽车 驱动电机 矢量控制 直接转矩控制 中图分类号：TP202 文献标识码：A Driving Motor for Electric Vehicles Application Overview Zheng Jinfeng Hu Bingle Zhang Xiang (College of Mechanical and Electronic Engineering，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou 350002，China) Abstract: the current state of development of electric vehicles and features of the electric vehicles are described.Otherwise,driving motors and its control methods are narrated. Also major contents of some driving motor control methods applied extensively at present and its related issues are discussed. Key words：Electric vehicle，Drive motor，Vector control，Direct Torque Control 引言 由于环境保护越来越受消费者和政府的重视，以及能源价格的不断上涨，使得世界的汽车制造商都纷纷加大开新能源汽车开发力度。在去年金融危机的影响下，今年以来，由于全球大多主流的汽车市场纷纷出现衰退，尤其以美国和日本为代表的两大汽车市场出现了急剧下滑，使得美国和日本汽车厂家不得不加速原本保守的计划，从而重新刺激美国和日本等原有核心市场。而电动汽车以电能为能源，具有零排放无污染的突出优点，因此备受汽车界的推崇。在中国，政府今年也不断的推出各种政策来促进纯电动汽车的发展。回顾一下国际上电动汽车的发展史，连这次至少有四次，世界汽车工业界要启动纯电动汽车，但是前三次都失败了。前三次失败主要是因为电池。前三次基本上都是以铅酸电池为基础，由于他的比能量和比价格都比较差，所以没有得到推广。现在随着电池技术的不断发展，使得纯电动汽车的推广得以实现。现在纯电动汽车主要采用的是锂电池，锂电池的比能量是铅酸电池的八到十倍，且质量轻。今年比亚迪、丰田、奇瑞等汽车公司都将推出各自的纯电动汽车。并且电动汽车将可能慢慢成为汽车发展的一种趋势和必然[1,2,3]。 1各种电动汽车驱动电机的性能[4-11] 纯电动汽车关键的难点重点在于电池技术和驱动电机。电池技术已经在一定程度上得到了突破。下面主要讨论一下驱动电机的相关状况。 1.1电动汽车驱动电机控制的关键问题 电动汽车是以车载电源为动力，并采用电动机驱动的一种交通工具。电机及其驱动系统是电动汽车的核心部件之一，由于电动汽车在运行过程中频繁起动和加减速操作，对驱动系统的有着很高的要求。下面主要阐述控制过程中的一些关键问题: （1）用在电动汽车的电动机应具有瞬时功率大、过载能力强(过载3～4倍)、加速性能好，使用寿命长的特点。 （2）电动汽车用电动机调速范围应该宽广，包括恒转矩区和恒功率区。要求在低速运行时可以输出大恒定转矩，来适应快速起动、加速、负荷爬坡等要求；高速时能够输出恒定功率，能有较大的调速范围，以适应平坦的路面、超车等高速行驶要求。
纯电动汽车的驱动电机系统详解 驱动电机系统是电动汽车三大核心系统之一，是车辆行驶的主要驱动系统，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。一、驱动电机系统介绍驱动电机系统由驱动电机、驱动电机控制器(MCU)构成，通过高低压线束、冷却管路与整车其他系统连接，如图1所示。整车控制器(VCU)根据加速踏板、制动踏板、挡位等信号通过CAN网络向电机控制器MCU发送指令，实时调节驱动电机的扭矩输出，以实现整车的怠速、加速、能量回收等功能。电机控制器能对自身温度、电机的运行温度、转子位置进行实时监测，并把相关信息传递给整车控制器VCU，进而调节水泵和冷却风扇工作，使电机保持在理想温度下工作。驱动电机技术指标参数，如表1所示，驱动电机控制器技术参数如表2所示。1、驱动电机永磁同步电机是一种典型的驱动电机(图2)，具有效率高、体积小、可靠性高等优点，是动力系统的执行机构，是电能转化为机械能载体。它依靠内置旋转变压器、温度传感器(图3)来提供电机的工作状态信息，并将电机运行状态信息实时发送给MCU。旋转变压器检测电机转子位置，经过电机控制器内旋变解码器解码后，电机控制器可获知电机当前转子位置，从而控制相应的IGBT功率管导通，按顺序给定子三个线圈通电，驱
动电机旋转。温度传感器的作用是检测电机绕组温度，并提信息供给MCU，再由MCU通过CAN线传给VCU，进而控制水泵工作、水路循环、冷却电子扇工作，调节电机工作温度。驱动电机上有一个低压接口和三根高压线(V、U、W)接口，如图4所示。其中低压接口各端子定义如表3所示，电机控制器也正是通过低压端口获取的电机温度信息和电机 转子当前位置信息。2、驱动电机控制器驱动电机控制器MCU结构如图5所示，它内部采用三相两电平电压源型逆变器，是驱动电机系统的控制核心，称为智能功率模块，它以IGBT(绝缘栅双极型晶体管)为核心，辅以驱动集成电路、主控集成电路。MCU对所有的输入信号进行处理，并将驱动电机控制系统运行状态信息通过CAN2.0网络发送给整车控制器VCU。驱动电机控制器内含故障诊断电路，当电机出现异常时，达到一定条件后，它将会激活一个错误代码并发送给VCU整车控制器，同时也会储存该故障码和相关数据。驱动电机控制器主要依靠电流传感器(图6)、电压传感器、温度传感器来进行电机运行状态的监测，根据相应参数进行电压、电流的调整控制以及其它控制功能的完成。电流传感器用于检测电机工作实际电流，包括母线电流、三相交流电流。电压传感器用于检测供给电机控制器工作的实际电压，包括动力电池电压、12V蓄电池电压。温度传感器用于检测电机控制系统的工作温度，包括IGBT模块的温度。驱动电
电动机&电池匹配 ? 整车参数： 整车自重（带电池）：700KG （TBD ） 额定载荷： 300KG （4个人） 车辆滚动半径： 0.247mm ? 计算变速器速比和车速： 无变速箱，无差速器，根据产品定义设计最高车速：80KM/H ，计算电动机最高转速需求： 0.377 0.3770.24780/859/a rn u n km h i n r m ==?== 取满载时最高车速为40KM/H 0.2470.377 40/1 a r u km h == 则430/n r m = ? 计算满载在正常道路上行驶时所需要的扭矩： 初步确定传动效率为0.92，空气阻力系数为0.35、轮胎滚动阻力系数为0.015、迎风面 积2 1.66m 2 21.15M CdA Gf u r η=+ 20.920.35 2.2 8409.80.015800.24721.15M ??=??+? 95.7M Nm = ? 计算在正常道路上行驶时所需要的功率： 3max max 1 ( )360076140e a a Gf CdA P u u η=+ 3 17009.80.020.35 2.2(8080) 5.70.92360076140 e P Kw ???= ?+= ? 选择电动机 根据车辆的安装空间以及市场上的电动机的情况，选择电动机额定电压为72V ；根据车辆用 设车辆最大行驶里程为80KM ，电池放电深度为0.8： 0.8e S P UI V ?=? 82.3I A = 800.88082.3 W S Vt km ==??= 102.875W Ah = 所以选择110Ah 电池
5.9车轮总成 5.9.1 车轮总成的结构：车轮：145/70R12轮胎 5.9.2车轮总成的性能要求 5.9.2.1车轮总成应有合理的负荷能力和速度能力 5.9.2.2轮胎应有良好的附着性能和缓冲性能 5.9.2.3同时考虑铝合金和钢车轮 5.9.2.4具有良好的均匀性和质量平衡性。车轮总成在轮毂边缘上总的动不平衡量不大于80g，每一轮毂边缘单侧只用一块平衡块。 5.9.2.5车轮总成应有较小的滚动阻力和行驶噪声。 5.9.2.6车轮装饰盖与车轮搭配合理。 5.9.2.7无备胎 5.10 电气 5.10.1蓄电池 5.10.1.1免维护式，容量：210A·h 5.10.1.2要求安装位置接近性好、固定可靠 5.10.3.1 组合仪表包括指针式车速表、里程表、指针式电动机转速表、电压表、水温表等。 5.10.3.2组合仪表设有：点亮报警灯、充电指示灯、制动报警灯、转向指示灯、远光指示灯、前雾灯指示灯、防盗报警灯等。 5.10.3.3仪表台灯光应柔和、明亮、可调。 5.10.4喇叭 5.10.4.1单无触点电喇叭。 5.10.5车灯 5.10.5.1整车车外设定前照灯、前/后位置灯、前后转向灯、制动灯、倒车灯、前雾灯、后雾灯（选装）、牌照灯、回复反射器。
新能源电动汽车电驱动 系统 标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]
现代电动汽车电驱动系统主要由四大部分组成：驱动电机、变速器、功率变换器和控制器。驱动电机是电气驱动系统的核心，其性能和效率直接影响电动汽车的性能。驱动电机和变速器的尺寸、重量也会影响到汽车的整体效率。功率变换器和控制器则对电动汽车的安全可靠运行有很大关系。 电驱动系统的由以下几个部分组成： 1．电动汽车驱动电机 选用小型轻量的高效电机，对目前电池容量较小、续驶里程较短的电动汽车现状显得尤为重要。早期电动汽车驱动电机大部分采用他励直流电机(DCM)。直流电机驱动系统改变输入电压或电流就可以实现对其转矩的独立控制，进行平滑调速，具有良好的动态特性，并且有成本低、技术成熟等优点。但是，直流电机的绝对效率低，体积、质量大，碳刷和换向器维护量大，散热困难等缺陷，使其在现代电动汽车中应用越来越少。随着电力电子技术、大规模集成电路和计算机技术的发展以及新材料的出现和现代控制理论的应用，机电一体化的交流驱动系统显示了它的优越性，如效率高、能量密度大、驱动力大、有效的再生制动、工作可靠和几乎无需维护等，使得交流驱动系统开始越来越多地应用于电动汽车中。目前在电动汽车中，主要采用永磁同步电机(PMSM)驱动系统、开关磁阻电机(SRM)驱动系统和异步感应电机(肼)驱动系统。 永磁同步电机(PMSM)是一种高性能的电机，具有体积小、重量轻、结构简单、效率高、控制灵活的优点，在电动汽车上得到了广泛的应用，是当前电动汽车用电动机的研发热点，是异步感应电机的最有力的竞争对手。目前，由日本研制的电动汽车主要采用这种电机，如Honda公司的EV Plus、Nissan公司的Altra和Toyota公司的RAV4及Prius车型等。但是，永磁电机的磁钢价格较高，磁性能受温度振动等因素的影响，有高温退磁等问题。 开关磁阻电机(SRM)是由磁阻电机和开关电路控制器组成的机电一体化新型调速电机。开关磁阻电机工作时，依次使定子线圈中的电流导通或截止，电流变化形成的磁场吸引转子的凸出磁极从而产生转矩。开关磁阻电机结构简单，成本较低，可靠性高，起动性能和调速性能好，控制装置也比较简单。然而在实际应用中，开关磁阻电动机存在着转矩波动大、噪声大、需要位置检测器等缺点，所以目前应用开关磁阻电机的驱动系统仍然很少，主要以Chloride公司的“Lucas”电动汽车为代表。 异步感应电机(M)具有结构简单、坚固、成本低、可靠性高、转矩脉动小、噪声小、转速极限高、无需位置传感器及免维护等特点，因而在电动汽车驱动电机领域里，是应用很广泛的一种无换向器电机。近年来，由IM驱动的电动汽车几乎都采用矢量控制和直接转矩控制。美国以及欧洲研制的电动汽车多采用这种电动机。 异步电机的矢量控制调速技术也比较成熟，其电驱动系统具有良好的性能，因此被较早地应用于电动汽车，目前仍然是电动汽车驱动系统的主流产品。迄今为止，美国“Impact’’系列、“ETX．2”型，日本“Cedric"、“OTwn"、“FEV"型，德国 “T4”、“190’’型等电动汽车均采用异步感应电机。异步电机的最大缺点是驱动电路复杂，效率比永磁电机和开关磁阻电机低，特别是在轻载运行时效率更低。因此，如何进一步提高异步电机的运行效率，己经成为人们关注的重要课题。 2．变速器
关于纯电动汽车续航里程的计算方法最近因为工作原因开始研究纯电动汽车续航里程计算问题，后来在网上查找了一些这方面的资料，但是也没找到太准确的计算方法，根据最近一段时间的学习，对于续航里程计算我在这做一个自我认识的总结，希望对大家有用。 首先我需要提到一个《汽车理论》第四版，清华大学余志生主编的课本第67 页有一个关于电动车续航里程计算的公式，具体如下: 在这个公式中，蓄电池总能量就是我们提到的电池时的12V 100Ah这两个参数的乘积，但是这样得出来的结果单位是W.h，不需要公式里再乘以10的3次方了。另外电机及控制器效率是指电能在通过电机控制器到达电机时有能量损耗，电机自身产生机械能时也有损耗，两次传输效率乘积就是电机及控制器效率，这个参数依据不同的电机及电机控制器型号是不一样的，这个地方说取0.9只是个例子，不代表通用值。 电池平均放电效率是由电池厂家提供的一个电池放电曲线图得出的，如下图:
电池在不能的放电倍率(放电倍率是指100Ah容量的电池以100A的电流放电就称为以1CA的电流放电)下，能放出的总电能是不同的，放电速度越快，放出的总电能越少。这个地方我需要说明下，平时我们所提到的电池容量，如100Ah，是指电池的额定容量，在一定的放电条件下进行放电，这100Ah的电量是完全可以被放出来的，而且还可以超额放电，最多能放出120%的额定容量的电量。要说明的是，我这些都是针对铅酸电池而言，其他电池暂时不清楚。依据上图，该型号的电池在每一个放电倍率时，都能从图中读出它以该放电倍率放电所能持续的时间，放电倍率乘以放电时间就是放电效率。对放电曲线图里的所有倍率下的放电效率求平均值，就得出了平均放电效率。 这个参数大家应该都知道，这是传动效率。 但是在上述汽车理论公式中的0.7系数，我一直不知道是什么意思，后来我个人认为是作者认为在汽车形势中，电池的70%能量用在了汽车行驶上，其他30%用在了电器空调上。 另外一种求续航里程的方法: 首先大家应该明白电动车的能量流程图
几种常用电动汽车的驱动系统的比较及永磁同步电动机的相对优势 2012年1月30日 电动汽车用永磁同步电机的发展分析 彭海涛，何志伟，余海阔 (华南理工夫学电力学院，广州510640) 摘要：简要的比较了几种常用电动汽车的驱动系统，并指出了永磁同步电动机的优势。在各类驱动电机中，永磁同步电机能量密度高，效率高、体积小、惯性低、响应快，有很好的应用前景，介绍了电动车驱动用永磁同步电机的目前研究状况以及目前的研究热点和发展趋势。关键词：电动汽车；永磁同步电机；弱磁控制；控制策略；应用 中圈分类号：TM351, TM341 文献标志码：A 文章编号：1001—6848[2010)06-0078-04 O引言 电动汽车具有低噪声、零排放、高效、节能及能源多样他和综合利用等显著优点，成为各国开发的主流。电动汽车的发展有赖于技术的进步，尤其是需要进一步提高其驱动系统的性能。电动汽车对其驱动系统的要求是转矩控制能力良好，转矩密度高，运行可靠性及在整个调速范围内的效率尽可能高，从而保证车辆具有良好的动力性能和操控性，同时在车载动力电池未能取得突破的情况下，延长车辆的续驶里程。研究并开发出高水平的电机驱动控制系统，对提高我国电动汽车驱动系统水平及电动汽车的产业化具有重要意义[2]。 随着永磁材料性能的提高和成本的降低，永磁同步电动机以其高效率、高功率因数和高功率密度等优点，正逐渐成为电动汽车驱动系统的主流电机之一。 1电动汽车用电动机及驱动系统比较 电气驱动系统作为现代电动汽车的核心，主要包括：电动机、功率电子元器件及控制部分。评价电动车的电气驱动系统实质上主要就是对不同电动机及其控制方式进行比较和分析。目前正在应用或开发的电动车用电动机主要有直流电动机(DCM)、感应电动机(IM)、永磁电动机(PM)、开关磁阻电动机(SRM)网类。下面分别对几种电气驱动系统进行简要分析和说明，其总体比较见表l。 1.1直流电动机驱动系统 在电动汽车领域最早使用的就是直流电动机。直流电动机结构简单，易于控制，具有良好的电磁转矩控制特性，但是由于采用机械换向结构，维护困难，并产生火花，容易对无线电产
电动汽车与传统内燃机汽车之间的主要差别是采用了不同的动力源，它由蓄电池提供电能，经过驱动系统和电动机，驱动电动汽车行驶。电动汽车的能量供给和消耗，与蓄电池的性能密切相关，直接影响电动汽车的动力性和续驶里程，同时影响电动汽车行驶的成本效益。 电动汽车在行驶中，由蓄电池输出电能给电动机，用于克服电动汽车本身的机械装置的内阻力，以及由行驶条件决定的外阻力。电动汽车在运行过程中，行驶阻力不断变化，其主电路中传递的功率也在不断变化。对电动汽车行驶时的受力状况以及主电路中电流的变化进行分析，是研究电动汽车行驶性能和经济性能的基础。 1、电动汽车的动力性分析 1.1 电动汽车的驱动力 电动汽车的电动机输出轴输出转矩M，经过减速齿轮传动，传到驱动轴上的转矩Mt，使驱动轮与地面之间产生相互作用，车轮与地面作用一圆周力F0，同时，地面对驱动轮产生反作用力Ft.Ft 与F0大小相等方向相反，Ft方向与驱动轮前进方向一致，是推动汽车前进的外力，将其定义为电动汽车的驱动力。有： 电动汽车机械传动装置是指与电动机输出轴有运动学联系的减速齿轮传动箱或变速器、传动轴及主减速器等机械装置。机械传动链中的功率损失包括：齿轮啮合点处的摩擦损失、轴承中的摩擦
损失、旋转零件与密封装置之间的摩擦损失以及搅动润滑油的损失等。 1.2 电动汽车行驶方程式与功率平衡 电动汽车在上坡加速行驶时，作用于电动汽车的阻力与驱动力始终保持平衡，建立如下的汽车行驶方程式： 以电动汽车行驶速度va乘以(2)式两端，考虑机械损失，再经过单位换算之后可得： 或 由（4）、（5）两式可以看出，电动汽车在行驶时，电动机传递到驱动轮的输出功率与体现在驱动轮上的阻力功率始终保持平衡。将(4)变换可得：
XH-JS-04-013 电动汽车动力匹配计算设计规范 编制：年月日 审核：年月日 批准：年月日 XXXX有限公司发布
目录 一、概述 (1) 二、输入参数 (1) 2.1 基本参数列表 (1) 2.2 参数取值说明 (1) 三、XXXX动力性能匹配计算基本方法 (2) 3.1 驱动力、行驶阻力及其平衡 (3) 3.2 动力因数 (6) 3.3 爬坡度曲线 (6) 3.4 加速度曲线及加速时间 (7) 3.5 驱动电机功率的确定 (7) 3.6 主驱动电机选型 (8) 3.7 主减速器比的选择 (8) 参考文献 (9)
一、概述 汽车作为一种运输工具，运输效率的高低在很大程度上取决于汽车的动力性。动力性是各种性能中最基本、最重要的性能之一。动力性的好坏，直接影到汽车在城市和城际公路上的使用情况。因此在新车开发阶段，必须进行动力性匹配计算，以判断设计方案是否满足设计目标和使用要求。 二、输入参数 2.1 基本参数列表 进行动力匹配计算需首先按确定整车和发动机基本参数，详细精确的基本参数是保证计算结果精度的基础。下表是XXXX动力匹配计算必须的基本参数，其中发动机参数将在后文专题描述。 表1动力匹配计算输入参数表。 2.2 参数取值说明 1）迎风面积 迎风面积定义为车辆行驶方向的投影面积，可以通过三维数模的测量得到，三维数据不健全则通过设计总布置图测得。XXXX车型迎风面积为A
一般取值5-8 m 2 。 2）动力传动系统机械效率 根据XXXX 车型动力传动系统的具体结构，传动系统的机械效率T η主要由主驱动电机传动效率、传动轴万向节传动效率、主减速器传动效率等部分串联组成。 采用有级机械变速器传动系的车型传动系统效率一般在82％到85％之间，计算中可根据实际齿轮副数量和万向节夹角与数量对总传动效率进行修正，通常取传动系统效率T η值为78-82％。 3）滚动阻力系数f 滚动阻力系数采用推荐的客车轮胎在良好路面上的滚动阻力系数经验公式进行匹配计算： f ＝??? ???????? ??+??? ??+4 410100100a a u f u f f c 其中：0f —0.0072～0.0120以上； 1f —0.00025～0.00280； 4f —0.00065～0.002以上； a u —汽车行驶速度，单位为km/h ； c —对于良好沥青路面，c =1.2。 三、 XXXX 动力性能匹配计算基本方法 汽车动力性能匹配计算的主要依据是汽车的驱动力和行驶阻力之间的平衡关系，汽车的驱动力－行驶阻力平衡方程为 j i w f t F F F F F +++= （1）
近年来，在我国作为技术的纯的研发与应用取得了突破性发展。这就客观要求行业提升维修 水平，升级故障维修手段，利用有效的电子诊断技术提升效率。本文以北汽纯的具体故障作 为切入点，通过故障分析及其排除过程，对关键技术进行相应的探究。 一、故障现象 一辆北汽生产的EV 160新能源纯，整车型号为：BJ7000B3D5－BEV，电机型号为： TZ20S02，电池型号为：29/135/220－80Ah，电池工作电压为320V。该车行驶里程为0.56万km，出现无法行驶且仪表报警灯常亮、报警音鸣叫的故障；故障发生时电机有沉闷的“咔、咔”声。 二、系统重要作用及其结构原理 驱动电机系统由驱动电动机（DM）、驱动电机控制器（MCU）构成，通过高低压线束与 整车其它系统作电气连接。驱动电机系统是纯三大核心部件之一，是车辆行驶的主要执行机构，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。 1．驱动电机系统工作原理 在驱动电机系统中，驱动电机的输出动作主要是执行控制单元给出的命令，即控制器输出 命令。如图1所示，控制器主要是将输入的直流电逆变成电压、频率可调的三相交流电，供 给配套的三相交流永磁同步电机使用。 整车控制器（VCU）根据驾驶员意图发出各种指令，电机控制器响应并反馈，实时调整驱 动电机输出，以实现整车的怠速、前行、倒车、停车、能量回收以及驻坡等功能。电机控制 器另一个重要功能是通信和保护，实时进行状态和故障检测，保护驱动电机系统和整车安全 可靠运行。 电机控制器（MCU）由逆变器和控制器两部分组成。驱动电机控制器采用三相两电平电 压源型逆变器。逆变器负责将动力电池输送的直流电电能逆变成三相交流电给汽车驱动电机 提供电源；控制器接受驱动电机和其它部件的信号反馈到仪表，当发生制动或者加速行为时，它能控制频率的升降，从而达到加速或减速的目的。 电机控制器是依靠内置旋转变压器、温度传感器、电流传感器、电压传感器等来提供电 机的工作状态信息，并将驱动电机运行状态信息实时发送给VCU。驱动电机系统的控制中心，又称智能功率模块，以绝缘栅双极型晶体管模块（IGBT）为核心，辅以驱动集成电路、主控集成电路，对所有的输入信号进行处理，并将驱动电机控制系统运行状态的信息通过 CAN2.0网络发送给整车控制器，同时也会储存故障码和数据。
纯电动汽车动力性计算公式 XXEV 动力性计算 2最咼行驶车速的计算 最高车速的计算式如下: n r V max 0.377 - i g i o 0.377 2400 °.487 1 6.295
70km/h 43.5mph （2-1） 式中： n—电机转速（rpm）； r—车轮滚动半径（m ）； i g —变速器速比；取五档，等于1；i。一差速器速比。所以，能达到的理论最高车速为70km/h。 3最大爬坡度的计算 满载时，最大爬坡度可由下式计算得到，即 max arcsin（%山」0. d f） arcsin（2400 1 6.2950.9 0.015）8.20 m.g.r 18000 9.8 0.487
所以满载时最大爬坡度为tan(a-)*100%=14. 4%>14%,满足规定要求. 4电机功率的选型 纯电动汽车的功率全部由电机来提供,所以电机功率的选择须满足汽车的最高车速、最大爬坡度等动力性能的要求。 4.1以最高设计车速确定电机额定功率 当汽车以最高车速匀速行驶时，电机所需提供的功率(kw)计算式为: 36咖盹八唱游心(2-1) 式中： n—整车动力传动系统效率〃(包括主减速器和驱动电机及控制器的工作效率)，取0.86； m—汽车满载质量，取18000kg； g—重力加速度，取9.8m/s2； f—滚动阻力系数，取0.016； Cd—空气阻力系数，取0?6； A—电动汽车的迎风面积，取2?550x3?200=8?16m2(原车宽*车身高)；最高车速，取70km/ho 把以上相应的数据代入式(2?1)后，可求得该车以最高车速行驶时，电机所需提供的功率(kw),即 二总制诃和E6+吆需型)x7。 =39.5kw<\ OOkw (3-2) 4.2满足以10km/h的车速驶过14%坡度所需电机的峰值功率 将14%坡度转化为角度：a = tan-,(0.14) = 8°o 车辆在14%坡度上以10km/h的车速行驶时所需的电机峰值功率计算式为:
纯电动汽车的驱动电机系统 驱动电机系统是电动汽车三大核心系统之一，是车辆行驶的主要驱动系统，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。本文将以北汽新能源EV200车型所采用的驱动电机系统为例来介绍相关技术。 一、驱动电机系统介绍 驱动电机系统由驱动电机、驱动电机控制器(MCU)构成，通过高低压线束、冷却管路与整车其他系统连接，如图1所示。 图1 驱动电机系统结构 图2 永磁同步电机结构 图3 电机传感器 表1 驱动电机技术参数 表2 驱动电机控制器技术参数 整车控制器(VCU)根据加速踏板、制动踏板、挡位等信号通过CAN网络向电机控制器MCU发送指令，实时调节驱动电机的扭矩输出，以实现整车的怠速、加速、能量回收等功能。 电机控制器能对自身温度、电机的运行温度、转子位置进行实时监测，并把相关信息传递给整车控制器VCU，进而调节水泵和冷却风扇工作，使电机保持在理想温度下工作。 驱动电机技术指标参数，如表1所示，驱动电机控制器技术参数如表2所示。 类型永磁同步基速 2 812r/min 转速范围0~9000r/min 额定功率30kW 峰值功率53kW 额定扭矩102N.m 峰值扭矩180N.m(相当于2.0排量的汽油机)重量 45kg 技术指标 技术参数 直流输入电压 336V 工作电压范围265~410V 控制电源 12V 控制电源电压范围9~16V(所有控制器具有低压电路控制)标称容量85kVA 重量 9kg 1.驱动电机 永磁同步电机是一种典型的驱动电机(图2)，具有效率高、体积小、可靠性高等优点，是动力系统的执行机构，是电能转化为机械能载体。它依靠内置旋转变压器、温度传感器(图3)来提供电机的工作状态信息，并将电机运行状态信息实时发送给MCU。 旋转变压器检测电机转子位置，经过电机控制器内旋变解码器解码后，电机控制器可获知电机当前转子位置，从而控制相应的IGBT功率管导通，按顺序给定子三个线圈通电，驱动电机旋转。 温度传感器的作用是检测电机绕组温度，并提信息供给MCU，再由MCU通过CAN线传给VCU，进而控制水泵工作、水路循环、冷却电子扇工作，调节电机工作温度。 DOI:10.13825/https://www.doczj.com/doc/9515875802.html,ki.motorchina.2016.03.023
电动汽车动力匹配计算设计规范 编制：年月日 审核：年月日 批准：年月日 2015-10-15发布2015-11-1实施 XXXX有限公司发布
目录 一、概述 (1) 二、输入参数 (1) 2.1 基本参数列表 (1) 2.2 参数取值说明 (1) 三、XXXX动力性能匹配计算基本方法 (2) 3.1 驱动力、行驶阻力及其平衡 (3) 3.2 动力因数 (6) 3.3 爬坡度曲线 (6) 3.4 加速度曲线及加速时间 (7) 3.5 驱动电机功率的确定 (7) 3.6 主驱动电机选型 (8) 3.7 主减速器比的选择 (8) 参考文献 (9)
一、概述 汽车作为一种运输工具，运输效率的高低在很大程度上取决于汽车的动力性。动力性是各种性能中最基本、最重要的性能之一。动力性的好坏，直接影到汽车在城市和城际公路上的使用情况。因此在新车开发阶段，必须进行动力性匹配计算，以判断设计方案是否满足设计目标和使用要求。 二、输入参数 2.1 基本参数列表 进行动力匹配计算需首先按确定整车和发动机基本参数，详细精确的基本参数是保证计算结果精度的基础。下表是XXXX动力匹配计算必须的基本参数，其中发动机参数将在后文专题描述。 表1动力匹配计算输入参数表。 2.2 参数取值说明 1）迎风面积 迎风面积定义为车辆行驶方向的投影面积，可以通过三维数模的测量得到，三维数据不健全则通过设计总布置图测得。XXXX车型迎风面积为A
一般取值5-8 m 2 。 2）动力传动系统机械效率 根据XXXX 车型动力传动系统的具体结构，传动系统的机械效率T η主要由主驱动电机传动效率、传动轴万向节传动效率、主减速器传动效率等部分串联组成。 采用有级机械变速器传动系的车型传动系统效率一般在82％到85％之间，计算中可根据实际齿轮副数量和万向节夹角与数量对总传动效率进行修正，通常取传动系统效率T η值为78-82％。 3）滚动阻力系数f 滚动阻力系数采用推荐的客车轮胎在良好路面上的滚动阻力系数经验公式进行匹配计算： f ＝??? ???????? ??+??? ??+4 410100100a a u f u f f c 其中：0f —0.0072～0.0120以上； 1f —0.00025～0.00280； 4f —0.00065～0.002以上； a u —汽车行驶速度，单位为km/h ； c —对于良好沥青路面，c =1.2。 三、 XXXX 动力性能匹配计算基本方法 汽车动力性能匹配计算的主要依据是汽车的驱动力和行驶阻力之间的平衡关系，汽车的驱动力－行驶阻力平衡方程为