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电动汽车用电机驱动系统2010-02万向电动汽车有限公司Wanxiang Electric Vehicle Co., Ltd 张伟企业概况理想电动汽车电机驱动系统动力特性图1 理想的汽车驱动特性场图2 50kW 电动汽车感应电机转矩特性电机驱动系统峰值工作动力特性分析借用内燃机的相关概念，采用峰值工作特性进行描述，它表征了电动汽车 行驶的后备功率，与整车的加速、爬坡性能密切相关：而整车的巡航行驶性 能与电机驱动系统的连续输出特性图3. 某款电动汽车整车参数图4. 电动汽车驱动力-车速曲线Vb为与电机基速(额定转速) 对应的车速 Vmax为与电机最高工作转速对应的车速 Pp为电机峰值输出功率电机驱动系统峰值工作动力特性分析图5 满足加速性能要求的电机峰值功率特性图6 满足加速性能要求的电机峰值功率特性图7 满足加速性能要求的电机峰值功率特性图 电机最高转速与峰值功率特性电机驱动系统额定工作动力特性分析电机驱动系统额定工作特性是指电机在温升允许范围内达到热平衡并能够长时 间连续稳定输出转矩的工作特性电机额定工作特性的设计应能够覆盖汽车行驶 特性场中时间分布最密集的区域为便于计算，电动汽车通常以最高设计车速的 90％或我国高速公路最高限速120km／h匀速巡航行驶的功率作为电机额定功率 取值的下限为对图3所示整车参数，计算得到的不同车速巡航行驶的功率需求如 图7所示。

电机额定输出功率的下限为25.27kW，可见电机额定输出功率值远远 低于峰值功率值受电机自身特性的限制，峰值转矩和额定转矩的比值即转矩过 载系数一般在2^4之间，且转矩过载系数越大，电机设计的难度越大图7. 整车匀速行驶功率需求由电机驱动系统的峰值特性和额定特性分析可知，当电机最高转速一定时 ，降低额定转速能够提高车辆加速性能，而提高额定转速则有利于降低电机 体积、减轻重量，提高电机驱动系统的功率密度在确定额定转速下，提高 最高转速会增宽恒功率区，增强车辆的动力性能，但同时会增加电动机的机 械损耗、铁耗及逆变器的开关损耗，提高整个动力系统的成本同时，巡航 行驶时所需的功率远低于加速时的峰值功率因此，为了充分发挥电机驱动 系统的工作特性，可以匹配适当的变速箱，使电机驱动系统在获得较宽恒功 率区的同时得到整体性能优化图7. 匹配变速箱的电机驱动特性电机驱动系统动力特性分析电机驱动系统动力特性测试实例图8 电机及其控制器测试台架示意图图9 某电机峰值转矩特性图10 某电机峰值功率特性额定功率35kw峰值功率75kw 额定转矩167N.m峰值转矩323.6N.m额定转速2000rpm峰值转速4500rpm图11 某电机测试结果电机驱动系统动力特性测试实例图12 某电机峰值特性实测值与设计值比较图13 电机峰值特性差异对整车性能影响电机驱动系统动力外特性测试实例图 日本丰田混合动力电机外特性图电机驱动系统动力效率特性测试实例图 日本丰田混合动力电机效率MAP图母线电压对峰值功率的影响图 不同母线电压下异步电动机的功率特性图 不同母线电压下异步电动机的转矩特性母线电压较低时，电机的恒功率输出区域窄，不能满足车辆动力性能要求 。

提高母线电压，电机的峰值输出功率增加，恒功率输出区域变宽，车辆可 以获得足够的后备功率，提高了车辆露的动力性能母线电压的变化影响电 机峰值功率的输出，不影响电机的转矩特性，在电机整个工作范围内有较宽 的调速范围，满足车辆的动力性能要求驱动电机温度分布电动汽车主电路的负载电流分析电动汽车在行驶过程中，所需的阻力功率随时都在变化，电动机的输出功率也 将随阻力功率的变化而变化电动汽车主电路中传递的电功率也是在不断变化， 但与所需的阻力功率始终保持平衡通常，电动汽车在运行过程中，主电路中的 电流变化较大，主电路电流的大小不仅影响系统的散热与正常工作，而且直接影 响蓄电池的放电性能与使用寿命，同时影响一次充电后的续驶里程交流电传动系统交流电传动系统是一项复杂的系统工程，涉及电力电子学、微电子学、计算机 科学、自动控制理论等许多学科以及电力电子器件、电机工程、机械工程、电子工 程等许多产业，与工业基础有密切联系系统的合理配置、资源的优化、现代高新 技术的应用及系统性能的提升都应需遵循科学的程序牵引电传动系统的基本任务是通过机电能量转换，达到传动装置调速或位置 控制的目的其本质是给电动机提供合适的电能，使电动机在合理的工况和特性条 件下实现电能与机械能的转换。

因此，电传动系统技术性能主要取决于电机和变流 系统的性能电机是电能与机械能能量转换的主体，变流系统是电机实现电能转换 的主体，电力电子技术则是变流系统的基础电传动系统运行模式工业用电机系统与电动汽车电传动系统的主要区别优秀的转矩和转速性能图 全面反映电机控制器的动态和稳态性能图 任意的、快速加减速矢量控制和直接转矩厂家西门子ABB 控制方式矢量控制直接转矩调速范围 1：10001：1000静态速度精度 0.005% 0.01%转矩控制精度 （+/-）2%（+/-）1%转矩上升时 间2.5ms 1-5ms转矩脉动 2% 再生制动集中电机与机械传动装置一体化设计分布式电机与机械传动装置一体化设计电机控制器应用特点•宽直流输入电压范围 •四象限运行控制（最大再生制动功 率 限制） •转矩闭环控制（或转矩+转速闭环控 制） •较高的全速度范围转矩控制精度 •完善的保护功能和故障诊断功能 •高功率密度(集成式紧凑设计） •适应宽工作环境温度范围-40C_55C •高电磁兼容(EMC)能力 •防水，防尘、防盐雾和耐冲击振动主要用于将动力蓄电池的高压电能 变换至车身电器和某些较大功率的 底盘电子系统所需的低压（12V或 24V，42V)电能 • 单向Buck • 通常需要电位隔离 • 容量一般为几个千瓦 •由于采用高频变压器进行 隔离，变换效率较低，通常 在80%以下。

•提高效率和功率密度是今 后的目标高压/低压小容量DC/DC变换器应用特点丰田混合动力系统丰田混合动力系统本田混合动力系统福特混合动力系统通用混合动力系统奔驰S400混合动力2010款大众途锐混合动力 它的核心动力由一台3.0升V6 TSI机 械增压汽油发动机和一颗有镍氢电池驱 动的电动机构成其中汽油发动机的最 大功率达到245千瓦，最大扭矩也达到 了440牛米电动机的最大功率则为38 千瓦，最大扭矩为300牛米混合动力模块：离合器+外壳+电动机 宝马混合动力商用车混合动力Volvo 卡车混合动力 MAN卡车混合动力达夫卡车混合动力奔驰卡车混合动力商用车混合动力三菱卡车混合动力Thanks!谢谢！。