探寻汽车电驱动系统的核心技术:解析关键技术与创新,引领汽车行业的未来!
0 2023-09-18

电驱系统是电动汽车和混合动力汽车中的核心部分,其主要部件包括电机、电机控制单元和减速器。这些部件分别在电驱动系统中扮演着不同的角色,共同协作以实现车辆的高效、高性能运行。

一、电机

电机是电驱动系统的核心,它的作用是将电池输出的电能转换为机械能,从而推动车辆前进。在电动汽车和混合动力汽车中,常用的电机包括永磁同步电机(PMSM)、感应电机和开关磁阻电机等。

1.1 永磁同步电机(PMSM)

永磁同步电机是一种高效、高性能的电机,被广泛应用于电动汽车和混合动力汽车。它通过使用永久磁体来产生磁场,实现电机的高效运行。

PMSM具有较高的功率密度、低噪声和较低的能耗,能够在宽广的转速范围内实现高效率。此外,PMSM的控制策略也相对成熟,能够实现精确的转矩和速度控制。

1.2 感应电机

感应电机是一种使用电磁感应原理工作的电动机。具体工作原理如下:

在感应电机中,定子中通入交流电流,通过定子绕组产生旋转磁场。由于感应电机的转子是一个闭合的金属圆盘,当旋转磁场穿过转子时,会感应出转子中的涡流。这些涡流产生一个反向磁场,与定子的磁场相互作用,从而产生转矩。转子开始旋转,并继续随着旋转磁场的变化而旋转。转子的旋转速度不会与旋转磁场的频率保持同步,因此感应电机也被称为异步电机。

通过控制定子中的电流、相序等参数,可以实现对感应电机的转速、转向、转矩等方面的精确控制。

感应电机具有结构简单、运行可靠、维护方便、成本相对较低等优点,并且适用于大多数应用场合,如家用电器、电动工具、工业机械和交通运输等。


1.3 开关磁阻电机

开关磁阻电机(SRM)的工作原理是基于磁通总是沿磁导最大的路径闭合的原理。当定子、转子齿中心线不重合、磁导不为最大时,磁场就会产生磁拉力,形成磁阻转矩,使转子转到磁导最大的位置。当向定子各相绕组中依次通入电流时,电机转子将一步一步低沿着通电相序相反的方向转动。改变定子各相的通电次序,电机将改变转向。然而,相电流通流方向的改变是不会影响转子的转向的。

开关磁阻电机具有结构简单、成本较低、可靠性高、起动性能和调速性能好等优点,同时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转矩波动大、噪声大、需要位置检测器等缺点。

二、电机控制单元

电机控制单元是电驱动系统的关键组成部分,负责对电机进行控制和调节。电机控制单元的主要功能包括:接受驾驶员输入的加速踏板和制动踏板信号,将踏板信号转换为电信号并发送给电机控制器;监测电池的电压、电流和温度等参数,确保电机控制器的正常工作;控制电机的转速和转矩,以实现车辆的加速、减速和制动等操作;通过CAN总线与其他控制器进行通信,协调车辆的动力系统、控制系统和安全系统等。

电机控制单元由控制器硬件和软件组成。控制器硬件包括微控制器、功率器件、保护电路和通信接口等,负责实现电信号的转换和控制。控制器软件则负责实现电机的控制策略、故障诊断和处理等功能。


三、减速器

减速器是电驱动系统中不可或缺的部件之一,它的作用是将电机的转速降低,同时增加输出转矩。减速器通常由齿轮、轴承和密封件等组成,根据结构和性能的不同,可分为齿轮减速器、行星齿轮减速器和蜗轮蜗杆减速器等。

在电动汽车和混合动力汽车中,通常采用行星齿轮减速器或蜗轮蜗杆减速器。行星齿轮减速器具有较高的传动效率和较小的体积,适用于高速行驶的车辆。蜗轮蜗杆减速器则具有较大的输出转矩和较低的噪音,适用于低速高负荷的车辆。

总之,电机、电机控制单元和减速器是电驱动系统中的主要部件,它们协同工作以实现车辆的高效、高性能运行。随着技术的不断发展,未来电驱动技术的发展趋势是集成化、平台化、高效率和更高转速。这些趋势的出现和发展将带来许多机遇和挑战,同时也需要关注NVH、成本和可靠性等因素的影响。


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