上海世博会LF620车用高功率密度电机控制器研发
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电动车电机发展趋势
电动汽车电机驱动系统的发展趋势。
1、驱动电机本题永磁化
永磁电机具有高转矩密度、高功率密度、高效率、高可靠性等邮电。
我国具有世界最为丰富的稀土资源,因此高性能永磁电机是我国车用驱动电机的重要发展方向。
2、驱动电机高速化,回馈制动范围宽广高效化
通过提高电机的工作转速,减小电机的体积和质量,进而拓宽回馈制动的范围,采用适当的变速系统及控制策略,可以使回馈制动的允许范围拓宽而适应更多工况,使整车节能更加有效,延长行车里程。
3、驱动电机控制数字化,专用芯片及数字信号处理器的出现,促进了电机控制器的数字化,提高了电机系统的控制精度,有效减小了系统体积,如采用高功能集成模块、新型薄膜电容一体化技术。
4、驱动电机系统继承化
通过电机集成(电机与发动机集成或电机与变速箱集成)和控制器集成,有利于建校驱动系统的重量和体积,可有效降低系统制造成本,如动力传动一体化部件,包括电机、减速齿轮、传动轴等等。
车用电机硬件在环实时仿真与测试平台高瑾;黄洋;宋石阳;姜淑影;黄苏融【摘要】车用内置式永磁电机功率密度高,参数非线性变化显著.针对此情况,本文在高速FPGA芯片上建立车用永磁电机的非线性模型,与真实控制器连接,构建了硬件在环半实物实时仿真与测试平台(HIL-bench).利用两台产品级车用永磁电机组成共直流母线互馈对拖平台(M/G-bench),与所构建的实时仿真测试平台进行对比.测试转速范围从恒转矩区到弱磁区,测试转矩从轻载到额定负载.对比结果表明,在高速指标方面,HIL-bench系统仿真步长已达到1μs;在逼近现实工况指标方面,两个平台的平均误差为4.15%.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2014(029)011【总页数】8页(P99-106)【关键词】车用永磁电机;硬件在环;非线性;对拖【作者】高瑾;黄洋;宋石阳;姜淑影;黄苏融【作者单位】上海大学机电工程与自动化学院上海 200072;上海大学机电工程与自动化学院上海 200072;上海大学机电工程与自动化学院上海 200072;上海大学机电工程与自动化学院上海 200072;上海大学机电工程与自动化学院上海200072【正文语种】中文【中图分类】TM3151 引言内置式永磁同步电机(IPMSM)在当前电动汽车驱动中的应用是比较广泛的[1,2]。
IPMSM 的参数非线性变化是影响其性能的一个重要原因,电流[3]、温度[4,5]等因素对参数的非线性都有不同程度的影响,且随着转速的增加,这种非线性的变化更加明显。
为了提高仿真的可信度,取得逼近现实的仿真结果,上述非线性问题在建模时应予以考虑,这无疑增大了建模的复杂性。
半实物实时仿真技术已广泛应用于无人机自动测试跟踪[6]、飞行器姿态控制[7]及飞船太空舱的水平和垂直自由度的控制[8]等航空领域,它是将系统的一部分用仿真模型来等效,保留了另一部分实物,两者连接后实时运行。
半实物实时仿真目前分为两大类:快速控制原型(Rapid Control Prototype,RCP)与硬件在环(Hardware-in-Loop,HIL)。
增强制造业核心竞争力三年行动计划一、轨道交通装备关键技术产业化(1)提高整车设计制造与试验验证能力。
加强高速动车组整车技术平台和检验验证能力建设,建立覆盖产品全寿命周期、全部检修服务业务的运维管理体系和质量保证体系;建设自主化城际动车组、多种制式的低地板有轨电车仿真分析、生产制造、试验验证等平台,开展示范应用。
(2)加快关键系统与核心零部件开发应用。
重点推动高速动车组、城际列车和城市轨道交通列车的网络控制系统、牵引传动系统、制动系统、齿轮转动系统、轮轴系统、轴承、新型转向架、车钩缓冲装置,小型化、轻量化、高功率密度电机,碳化硅igbt芯片等关键部件的自主化研制以及生产、试验验证能力建设。
(3)加强轨道交通列车控制系统的自主研制、开发和工程化应用。
重点推动时速350/250公里等级高速铁路自主列车控制系统、基于通信的城市轨道交通列车控制系统、市域快轨信号系统、现代有轨电车信号系统的研发与产业化,促进国产轨道交通信号系统的推广应用。
二、工业机器人关键技术产业化(1)加快整机系列化产品开发应用及数字化生产方式改造。
提高搬运机器人、焊接机器人、装配机器人、喷涂机器人、洁净机器人、移动机器人等整机系列化产品开发能力,推进在相关下游行业的示范应用。
采用先进智能制造模式,推进国内机器人企业建立机器人批量生产数字化制造车间。
(2)加大关键零部件研制力度和集成应用。
研制高精密减速机、高性能交流伺服电机、高速高性能控制器等关键零部件,推进国产关键零部件集成应用。
(3)加强第三方检验检测能力建设。
建立国家级工业机器人检验检测中心,建立整机性能、关键零部件、安全性能、工艺性能检测平台及公共服务平台,加快建立工业机器人认证制度。
研究成立全国机器人标准化技术委员会,组织制定一批国家标准,参与制定国际标准。
三、新能源(电动)汽车关键技术产业化(1)提高新能源汽车整车控制系统产业化水平。
重点发展全功能、高性能的整车控制系统产品,推动整车控制、电机控制和电池管理功能的高度集成,提升控制系统技术和产业化应用水平,开展生产和试验检测能力建设。
NO.6451 2 3 4 5 6 7轮毂电机技术又称车轮内装电机技术,它的最大特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内,因此将电动车辆的机械部分大大简化。
轮毂电机技术并非新生事物,早在1900年,保时捷就首先制造出了前轮装备轮毂电机的电动汽车,在20世纪70年代,这一技术在矿山运输车等领域得到应用。
而对于乘用车所用的轮毂电机,日系厂商对于此项技术研发开展较早,目前处于领先地位,包括通用、丰田在内的国际汽车巨头也都对该技术有所涉足。
目前国内也有自主品牌汽车厂商开始研发此项技术,在2011年上海车展展出的瑞麒X1增程电动车就采用了轮毂电机技术。
本文通过简单易懂的图解方式来进一步阐述轮毂电机技术。
轮毂电机驱动系统根据电机的转子型式主要分成两种结构型式:内转子式和外转子式。
其中外转子式采用低速外转子电机,电机的最高转速在1000-1500r/min,无减速装置,车轮的转速与电机相同;而内转子式则采用高速内转子电机,配备固定传动比的减速器,为获得较高的功率密度,电机的转速可高达10000r/min。
随着更为紧凑的行星齿轮减速器的出现,内转子式轮毂电机在功率密度方面比低速外转子式更具竞争力。
有刷电机和无刷电机,由于效率太低,车用有刷电机被逐步淘汰。
有传感器和无传感器,有的电动自行车必须踩一下才能行驶,因为里面没有传感器。
它直接测量电机反电动势而知道转子的位置,进行换相。
启动前想知道转子和定子的相对位置必须使用传感器。
有齿轮和无齿轮,为了防止磁钢退磁而减小启动电流的电机必须使用减速齿轮来提高启动效率。
磁钢材料改进后,就不一定要齿轮。
有离合机构和无离合机构,使用轮毂电机的电动自行车无电骑行会有电磁阻力,使用离合机构可减小电磁阻力。
也可以使用离合机构来调节齿轮转速比。
朱幕松的磁力手动齿轮离合高速无刷轮毂电机利用电机磁力复位实现齿轮手动啮合。
高速和低速磁力手动齿轮离合高速无刷轮毂电机重量轻,低速无刷轮毂电机结构简单噪音低功率大。