异步电机驱动系统在混合动力汽车的运用

出处:anxuej 发布于:2011-07-25 20:54:17

  一、引言

  复合动力汽车(亦称混合动力汽车,英文为Hybrid Power Automobile)是指车上装有两个以上动力源:蓄电池、燃料电池、太阳能电池、内燃机车的发电机组,当前复合动力汽车一般是指内燃机车发电机,再加上蓄电池的汽车。我国也已与20世纪80年代开始,以电力电子为基础的电气传动技术的进步,为混合动力电动汽车的开展提供了先进的物质基础;机电一体化技术的兴起与发展,时光科技一直跟随着国际、国内的技术演变与进步,

  为了保证混合动力电动汽车和谐有序发展,国家已创造了一个良好的政策环境、市场环境和消费环境,因为发展混合动力电动汽车对节约能源、缓解环境污染具有重要意义,并且汽车工业是耗油大户,汽车业的发展给环境保护带来比较大的压力,混合动力电动汽车废气排量少之又少,噪音污染很小,发展混合动力电动汽车可大大减轻环境污染方面的压力。时光科技的EVM055WR-28-24电动车专用控制器,已成功批量应用到混合动力环保、节能型电动汽车系统中,现已在昆明公交线上稳定运营,达到了环保、节能的效果。

  二、混合动力电动汽车的特性

  采用复合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的功率,此时处于油耗低、污染少的工况下工作。需要大功率内燃机功率不足时,由电池来补充;负荷少时,富余的功率可发电给电池充电,由于内燃机可持续工作,电池又可以不断得到充电,故其行程和普通汽车一样。

  汽车是指有自身装备的动力装置驱动,一般具有四个或四个以上车轮,不依靠轨道或架线而在陆地行驶的车辆。汽车通常被用作载运客、货和牵引客、货挂车,也有为完成特定运输任务或作业任务而将其改装或经装配了专用设备成为专用车辆,但不包括专供农业使用的机械。全挂车和半挂车并无自带动力装置,他们与牵引汽车组成汽车列车时才属于汽车范畴。混合动力电动汽车的,是要用电机系统弥补热机推进系统的低效区,实现少排放或零排放的要求,并满足车辆的各项行驶性能、价格指标。据此可将混合动力电动汽车传动系统归纳为以下几点:

  (1) 电机额定转速以下大转矩特性,以适应快速起动、加速、负荷爬坡、频繁起停等要求;额定转速以上恒功率输出,调速范围宽以适应车速和公路超车等要求。

  (2) 车辆运行的不同速度范围内的效率化,热机在低速时的效率很低,电机正好可以弥补这一弱点。尤其在城市公交线运营状态,车辆行驶速度不高,频繁的启、制动。

  (3) 电机驱动系统结构紧凑、坚固、免维护或少维护、抗颠簸振动,具有直接数字、模拟量控制端口和CAN总线接口,方便系统搭配、组合,控制手段多样。

  (4)操纵性能符合司机驾驶习惯,运行平稳、乘坐舒适,电气系统保障措施完善。具有可靠的过流、过载、过热、过压、欠压、旋变断线等多种保护功能。司机可通过仪表非常直观地监视电池电量、运行转速、工作电流等,司机也可通过仪表查询故障时的电流、频率、电压及故障原因等,操作及排除故障方便快捷。

  三、混合动力电动汽车的系统结构图及其工作原理

  工作原理:混合动力系统主要有能源供给系统、电能存储系统、电气驱动系统、动力分配管理系统、机械传动系统五大部分组成。

  (1)能源供给系统:由柴油发动机、交流异步发电机、动力电池组组成。

  (2)电能存储系统:动力电池组、电池组管理系统组成。

  (3)电气驱动系统:由电机驱动器和电动机、发电机组成。

  (4)动力分配管理系统:VUC及VUC从CAN总线获得的数据,采集的油门踏板、制动踏板、各种I/O信号等组成。

  (5)机械传动系统:将柴油发动机和电动机的转矩输出,通过离合器和后桥减速器送给轮轴。

  串联模式:串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成,它们之间用串联方式组成SHEV动力单元系统,发动机驱动发电机发电,电能通过控制器输送到电池或电动机,由电动机通过变速机构驱动汽车。小负荷时由电池驱动电动机驱动车轮,大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电动机。当车辆处于启动、加速、爬坡工况时,发动机、电动机组和电池组共同向电动机提供电能;当电动车处于低速、滑行、怠速的工况时,则由电池组驱动电动机,当电池组缺电时则由发动机-发电机组向电池组充电。

  并联模式:当汽车加速爬坡时,电动机和发动机能够同时向传动机构提供动力,一旦汽车车速达到巡航速度,汽车将仅仅依靠发动机维持该速度。电动机既可以作电动机又可以作发电机使用,又称为电动-发电机组。由于没有单独的发电机,发动机可以直接通过传动机构驱动车轮,这种装置更接近传统的汽车驱动系统,机械效率损耗与普通汽车差不多,得到比较广泛的应用。

  混联模式:。以发动机为主的形式中,发动机作为主动力源,电机为辅助动力源;以电机为主的形式中,发动机作为辅助动力源,电机为主动力源。该结构的优点是控制方便,缺点是结构比较复杂。

  四、电动机控制系统的组成

  在实际应用中,时光车用控制器与交流异步电机配合,具有良好的输出转矩特性、能量回馈功能、保护功能,用于混合动力车发电,发电效率达到90%以上,为混合动力混联方案的实施,提供了便捷支持。

  (1)电池组:给电机控制器提供DC336V直流电。

  (2)电机控制器:三相异步电机驱动,具有过流、过载、过压、欠压、过热保护等;具有I/O接口、基于CAN2.0B的J1939协议接口、旋转变压器接口。“所以信号端子都使用了安普防水插座”

  (3)三相异步电机及速度传感器:实现矢量控制,通过减速器及后桥驱动车辆行驶。

  结束语

  时光科技有限公司的EVM055WR-28-24电动车专用控制器,在混合动力电动气车中的成批量使用,达到了节能环保的目的,也标志着已经达到了成熟产品应具有的质量可靠、性能稳定、调试方便、维护简单的要求!用户在使用中非常满意。


  

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