适于电动汽车之永磁电机驱动管控体系设计与实现

《适于电动汽车之永磁电机驱动管控体系设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、适于电动汽车之永磁电机驱动管控体系设计与实现1绪论1.1课题的研究背景及意义汽车的出现改变了人们的出行方式，给人们带来了很大的便利，同时促进了世界经济的发展。汽车发展至今已经成为一个巨大的行业，为社会创造了巨大的财富，但同时也带来了一系列的问题，比如能源、环境和安全问题等等。在能源日渐枯竭的今天，这些问题引起了全世界的广泛关注。这时，电动汽车作为一种新能源汽车重新走进了人们的视野，电动汽车因其环境保护效果、噪声低、热效率高、排放的废热少、可回收利用的能量多、可以改善能源结构、解决汽车的替代能源问题等优势受到各国政府和各大汽车制造商的高度重视，他们投入了巨大的人力、物力研发和

2、改进电动汽车，可以预见电动汽车将是21世纪重要的交通工具[2]。限制电动汽车发展的技术难题除了蓄电池外，另一难题就是电机驱动控制系统，由于汽车要频繁地启停、加减速、爬坡、制动等等，为了保证电动汽车良好的安全性和操作性，对电机控制系统的实时响应性、稳定可靠性及调速范围提出很高的要求。研发高性能的电机驱动控制系统对我国的电动汽车的发展具有重要意义[3]。1.2国内外发展现状作为电动汽车的关键部件，电机驱动控制系统主要由控制器、电池组、逆变器和电机组成。根据选用的驱动电机不同，驱动系统主要可以分为交流异步电机驱动系统、无刷直流电机驱动系统、开关磁阻电机驱动系统和永磁同步电机驱动系

3、统等四种占据主要地位的是同步和异步交流电机驱动系统。下面对这几类驱动系统做简单的介绍。1、交流异步电机驱动系统主要由交流电动机、驱动控制器和速度传感器组成。由于交流电机的定子采用星形或三角形绕组结构，使整个系统的结构简单化，成本降低。通过速度传感器可以对电机采用矢量控制，使其拥有与直流电机一样的特性。同时还可以进行变频调速，通过改变电源的频率来改变转速，但控制精度较低，动态响应较差。2、无刷直流电机驱动系统无刷直流电机驱动系统由无刷直流电机、驱动控制器和位置传感器组成。无刷直流电机由其特殊的结构，使其体积和重量大大减小，而且拥有跟其他直流电机一样的特性，可以很好地进行转矩控

4、制。采用无刷直流电机可精简汽年结构，降低质量，提高经济效益。非常适用于电动汽车驱动。无刷直流电机继承了直流电机的优良控制特性并克服了其弊端，具有启动力矩大，调速范围宽且性能好，安全可靠等优点[5]。3、开关磁阻电动机驱动系统开关磁阻电动机是一种新型电机，它具有直流和交流的调速优点，而且其结构简单耐用，成本低、调速范围宽且性能良好。启动时能提供大扭矩非常适合电动汽车的使用。开关磁阻驱动系统由幵关磁阻电机、控制器、功率变换器和位置传感器组成。驱动控制方式主要有：低速电流斩波控制和高速角度位置控制，采用低速电流斩波控制可以使开关磁阻电动机工作在恒转矩区；采用高速角度位置控制可以使

5、输出转矩增大。由于开关磁阻电动机拥有如此优良的特性，它最有潜力成为未来电动汽车车用电机的首选[6]。4、永磁同步电机驱动系统永磁同步电机具有控制精度高、转矩密度高、噪声低等优点，但其结构较复杂且成本很高。永磁同步电机驱动系统由永磁同步电机、控制器、逆变器和位置传感器组成，调速可以采用矢量控制和变频调速等。只要使电机具有不错的弱磁性能，从长远看，与其他电机相比，永磁同步电机具有更强的竞争力和成本优势，永磁同步电机被认为是最具有竞争力的电动汽车驱动电机之一[7]。2系统总体设计本章主要通过对电动汽车的工作原理和其驱动控制需求进行分析，进行了驱动控制系统总体方案设计，并进行了主要

6、功能器件的选型。2.1电动汽车系统整体结构简介作为由蓄电池作为动力源的电动汽车必须满足电机驱动系统需求。保证驱动控制系统能正常工作，我们必须知道电动机工作的额定电压、功率、输出的最大和最小扭矩、能达到的最大和最小转速以及整个驱动控制系统正常工作的最大功率和电流。纯电动汽车跟普通汽车的最大不同之处就是动力源的不同，它以蓄电池作为电源，因此电动汽车将电机驱动系统代替了内燃机、蓄电池组代替了油箱、电子仪表代替了仪表盘，但同时保留了其他组成部分。在汽车运行时，传感器实时检测油门踏板和刹车踏板的幵度，并传输给控制器，控制器通过对信号进行对比分析，然后输出相应的控制信号给IPM,通过控

7、制IPM产生相应的P波控制电机的运转，从而达到调速的目的。在电动汽车行驶时，要时刻监控电机和汽车的运行，这时各类传感器将采集到的信号发送给控制器，控制器通过分析处理后通过CAN总线将汽车和电机的一些参数发送给智能仪表，同时发出控制信号给逆变器，从而控制电机的运行。驱动控制器是整个汽车系统的大脑，为了使既定的功能能够实现并使其有一定的推广潜力，对其进行技术要求和功能确定是前期必须完成的工作。通过分析并参考相关资料，确定控制器的技术要求如下：1)控制器具有多路输入和输出，能接收多路传感器和编码器传输的信号并进行相应的处