電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的趨勢(shì)

電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的趨勢(shì)

0電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)在國(guó)外，許多電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)投入使用。如:美國(guó)通用汽車(chē)公司開(kāi)發(fā)的EV1電動(dòng)轎車(chē),克萊斯勒公司開(kāi)發(fā)的Epic電動(dòng)旅行車(chē);日本本田公司的EVPlus轎車(chē),日產(chǎn)(北美)公司開(kāi)發(fā)的Altra6座電動(dòng)旅行車(chē);德國(guó)寶馬公司的BMWEl新型電動(dòng)汽車(chē)。在我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)研究已經(jīng)列入國(guó)家“十五”863計(jì)劃,成為重點(diǎn)項(xiàng)目。目前己有洛陽(yáng)拖拉機(jī)研究所研制的LT510EC電動(dòng)轎車(chē),遠(yuǎn)望工業(yè)公司開(kāi)發(fā)的遠(yuǎn)望YW6-120DD電動(dòng)公共汽車(chē)等。但是盡管電動(dòng)汽車(chē)得到不斷的發(fā)展,但仍然有些關(guān)鍵技術(shù)亟待解決。如:(1)輕型、堅(jiān)固、低空氣動(dòng)力阻力和低滾動(dòng)阻力的底盤(pán)和車(chē)體技術(shù);(2)高功率密度和高運(yùn)行效率的電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù);(3)高功率密度、高能量密度和長(zhǎng)壽命的蓄電池或其他的儲(chǔ)能技術(shù);(4)智能化的能量管理系統(tǒng);(5)高效率、高可靠性電池充電系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)。本文就電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)之一電動(dòng)車(chē)用電機(jī)及電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)做一探討。1電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)汽車(chē)包括混合電動(dòng)汽車(chē)(HEV),純電動(dòng)汽車(chē)(EV),燃料電池汽車(chē)(FCEV),各電動(dòng)汽車(chē)的典型結(jié)構(gòu)分別如圖1、圖2、圖3。盡管電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在各種類型的電動(dòng)汽車(chē)中的布置及結(jié)構(gòu)稍有區(qū)別,但均包括以下幾部分:電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)械傳動(dòng)裝置和車(chē)輪,其中機(jī)械減速器有時(shí)可省略。不論電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用哪種布置方式,其電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)基本上都相同,主要由三個(gè)部分組成:電動(dòng)機(jī)、功率轉(zhuǎn)換器和電子控制器,它是電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心。電動(dòng)汽車(chē)使用的電機(jī)通常要求能夠頻繁地啟動(dòng)、停車(chē);加速、減速。低速行駛或爬坡時(shí)要求電動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)矩運(yùn)行;高速行駛時(shí)要求電動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)矩運(yùn)行,變速范圍要大。對(duì)電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)性能的要求有:(1)要有4～5倍的過(guò)載能力滿足短時(shí)內(nèi)加速行駛與最大爬坡度的要求;(2)最高轉(zhuǎn)速應(yīng)能達(dá)到基速的3～5倍;(3)要求電動(dòng)機(jī)高功率密度和高效率,即在較寬的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)都有較高的效率;(4)可控性高,穩(wěn)態(tài)精度高,動(dòng)態(tài)性能好且能夠多機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行;(5)在較惡劣的環(huán)境中也能夠正常工作;(6)制動(dòng)再生效率高;(7)價(jià)格合理。2無(wú)整流器無(wú)刷電機(jī)目前電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)主要有:直流電動(dòng)機(jī)(DC),感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(IM),永磁電動(dòng)機(jī)(BDCM和PMSM)和開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(SRM)。由于直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩—速度特性符合牽引特性的要求,且速度控制比較簡(jiǎn)單而被率先用于電動(dòng)汽車(chē)。但直流電動(dòng)機(jī)有整流器,因而需要經(jīng)常性的維護(hù)。目前,由于技術(shù)的發(fā)展,無(wú)整流器(無(wú)刷)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新時(shí)期。與直流電動(dòng)機(jī)相比,它具有效率高、功率密度高、生產(chǎn)成本低和免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。由于電動(dòng)汽車(chē)首先考慮的是提高可靠性和降低生產(chǎn)成本,因而無(wú)整流器電動(dòng)機(jī)開(kāi)始引起人們的注意。無(wú)整流器電動(dòng)機(jī)包括感應(yīng)(異步)電動(dòng)機(jī)、永磁同步電動(dòng)機(jī)(無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī))和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)等。作為無(wú)整流器電動(dòng)機(jī),感應(yīng)電動(dòng)機(jī)技術(shù)成熟、可靠性好、無(wú)需維護(hù),因而被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)上。此外,永磁電動(dòng)機(jī)用永磁體產(chǎn)生磁場(chǎng),因而能達(dá)到更高的效率和功率密度,所以永磁電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用也在不斷增長(zhǎng)。2.1直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在電動(dòng)汽車(chē)直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)特性如圖4所示。從圖中可以看出直流電機(jī)在基本轉(zhuǎn)速Nb以下運(yùn)行于恒轉(zhuǎn)矩區(qū),基本轉(zhuǎn)速以上運(yùn)行于恒功率區(qū)。它的這種特性很適合汽車(chē)對(duì)動(dòng)力源低速高轉(zhuǎn)矩、高速低轉(zhuǎn)矩的要求,而且直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于平滑調(diào)速,控制技術(shù)成熟,所以直到20世紀(jì)80年代中期,它仍是國(guó)內(nèi)外的主要研發(fā)對(duì)象。幾乎所有早期的電動(dòng)車(chē)都采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。但是直流電機(jī)的效率和轉(zhuǎn)速相對(duì)較低,運(yùn)行時(shí)需要電刷和機(jī)械換向裝置,機(jī)械換向結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生電火花,不宜在多塵、潮濕、易燃易爆環(huán)境中使用,其換向器維護(hù)困難,很難向大容量、高速度發(fā)展。此外,電火花產(chǎn)生的電磁干擾,對(duì)高度電子化的電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)將是致命的。直流電機(jī)價(jià)格高、體積和重量大。隨著控制理論和電力電子技術(shù)的發(fā)展,直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與其它驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比,己大大處于劣勢(shì)。因此,目前國(guó)外各大公司研制的電動(dòng)車(chē)電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)己逐漸淘汰了直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。電動(dòng)汽車(chē)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的直流電機(jī)通常采用串勵(lì)電機(jī)或他勵(lì)電機(jī)。當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)和減速時(shí),一般采用再生制動(dòng)。再生制動(dòng)是利用直流電機(jī)可以從電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)平滑地轉(zhuǎn)換到發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)這一特性。此時(shí),電機(jī)轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反,電機(jī)吸收機(jī)械能,把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存起來(lái),可節(jié)省能量。直流電機(jī)的控制器采用的是斬波控制器(又稱電壓斬波器),它是直流電源和負(fù)載電機(jī)之間的一個(gè)周期性通斷的開(kāi)關(guān)控制裝置,它的作用是通過(guò)改變供給直流電機(jī)的電壓,來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。在調(diào)節(jié)電樞電壓的直流調(diào)速系統(tǒng)中,為了獲得可調(diào)的直流電壓,也可利用電力電子元件的可控性能,采用脈寬調(diào)制技術(shù),直接將恒定的直流電壓調(diào)制成極性可變大小可調(diào)的直流電壓,用于實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)電樞端電壓的平滑調(diào)節(jié),構(gòu)成直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)。其主電路采用脈寬調(diào)制式變換器,簡(jiǎn)稱PWM變換器。脈寬調(diào)制器內(nèi)一般使用全控電力晶體管作為可控電子元件。當(dāng)其接通時(shí),直流電流給電動(dòng)機(jī)供電;當(dāng)其斷開(kāi)時(shí),電流被切斷,電機(jī)的儲(chǔ)能經(jīng)二極管續(xù)流,電樞兩端電壓接近為零。如果其按照某固定頻率開(kāi)閉而改變周期內(nèi)的接通時(shí)間時(shí),控制脈沖寬度相應(yīng)改變,從而改變了電動(dòng)機(jī)兩端平均電壓,達(dá)到調(diào)速的目的。一般的八位或十六位單片機(jī)就可滿足控制要求。2.2電動(dòng)汽車(chē)上雙向感應(yīng)電機(jī)變壓器的控制法20世紀(jì)90年代后,交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研制和開(kāi)發(fā)有了新的突破。相比直流電機(jī),交流電機(jī)體積小、質(zhì)量輕、效率高、調(diào)速范圍寬、可靠性高、價(jià)格便宜、維修簡(jiǎn)單方便,在電動(dòng)汽車(chē)上得到了廣泛應(yīng)用。當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)減速或制動(dòng)時(shí),電機(jī)處在發(fā)電制動(dòng)狀態(tài),給電池充電,實(shí)現(xiàn)機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換。在電動(dòng)汽車(chē)上,由功率半導(dǎo)體器件構(gòu)成的PWM功率逆變器把蓄電池電源提供的直流電變換為頻率和幅值都可以調(diào)節(jié)的交流電。三相感應(yīng)電機(jī)逆變器的控制方法主要有V/f控制法、轉(zhuǎn)差頻率控制法、矢量控制法和直接轉(zhuǎn)矩控制法(DTC)。其中,后兩種控制方式目前處于主流的地位,這兩種控制方法的原理如下所述。2.2.1異步電動(dòng)機(jī)的制方式矢量控制實(shí)現(xiàn)的基本原理是通過(guò)測(cè)量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流矢量,根據(jù)磁場(chǎng)定向原理分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制,從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。具體原理是將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量(勵(lì)磁電流)和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量(轉(zhuǎn)矩電流)分別加以控制,并同時(shí)控制兩分量間的幅值和相位,即控制定子電流矢量,所以稱這種控制方式為矢量控制方式。矢量控制方式又有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式、無(wú)速度傳感器矢量控制方式和有速度傳感器的矢量控制方式等。如圖5,為一種矢量控制異步電機(jī)的框圖。基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式同樣是在進(jìn)行U/f為恒定控制的基礎(chǔ)上,通過(guò)檢測(cè)異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度n,并得到對(duì)應(yīng)的控制頻率f,然后根據(jù)希望得到的轉(zhuǎn)矩,分別控制定子電流矢量及兩個(gè)分量間的相位,對(duì)通用變頻器的輸出頻率f進(jìn)行控制的?；谵D(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式的最大特點(diǎn)是,可以消除動(dòng)態(tài)過(guò)程中轉(zhuǎn)矩電流的波動(dòng),從而提高了通用變頻器的動(dòng)態(tài)性能。早期的矢量控制通用變頻器基本上都是采用基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式。無(wú)速度傳感器的矢量控制方式是基于磁場(chǎng)定向控制理論發(fā)展而來(lái)的。它的基本控制思想是根據(jù)輸入的電動(dòng)機(jī)的銘牌參數(shù),按照轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式分別對(duì)作為基本控制量的勵(lì)磁電流(或者磁通)和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行檢測(cè),并通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓的頻率使勵(lì)磁電流(或者磁通)和轉(zhuǎn)矩電流的指令值和檢測(cè)值達(dá)到一致,并輸出轉(zhuǎn)矩,從而實(shí)現(xiàn)矢量控制。采用矢量控制方式的通用變頻器不僅可在調(diào)速范圍上與直流電動(dòng)機(jī)相匹配,而且可以控制異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。由于矢量控制方式所依據(jù)的是準(zhǔn)確的被控異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù),有的通用變頻器在使用時(shí)需要準(zhǔn)確地輸入異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù),有的通用變頻器需要使用速度傳感器和編碼器,并需使用廠商指定的變頻器專用電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制,否則難以達(dá)到理想的控制效果。目前新型矢量控制通用變頻器中己經(jīng)具備異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)辨識(shí)、自適應(yīng)功能,帶有這種功能的通用變頻器在驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)之前可以自動(dòng)地對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)進(jìn)行辨識(shí),并根據(jù)辨識(shí)結(jié)果調(diào)整控制算法中的有關(guān)參數(shù),從而對(duì)普通的異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行有效的矢量控制。除了上述的無(wú)傳感器矢量控制、轉(zhuǎn)矩矢量控制和可提高異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制性能的技術(shù)外,目前的新技術(shù)還包括異步電動(dòng)機(jī)控制常數(shù)的調(diào)節(jié)及與機(jī)械系統(tǒng)匹配的適應(yīng)性控制等。為了防止異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速偏差以及在低速區(qū)域獲得較理想的平滑轉(zhuǎn)速,應(yīng)用大規(guī)模集成電路并采用專用數(shù)字式自動(dòng)電壓調(diào)整(AVR)控制技術(shù)的控制方式,己實(shí)用化并取得良好的效果。2.2.2異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型直接轉(zhuǎn)矩控制以轉(zhuǎn)矩為中心來(lái)進(jìn)行磁鏈、轉(zhuǎn)矩的綜合控制。和矢量控制不同,直接轉(zhuǎn)矩控制不采用解耦的方式,從而在算法上不存在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換,簡(jiǎn)單地通過(guò)檢測(cè)電機(jī)定子電壓和電流,借助瞬時(shí)空間矢量理論計(jì)算電機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩,并根據(jù)與給定值比較所得差值,實(shí)現(xiàn)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的直接控制。如圖6所示,為一種直接轉(zhuǎn)矩控制異步電機(jī)的框圖。由于它省掉了矢量變換方式的坐標(biāo)變換與計(jì)算和為解耦而簡(jiǎn)化異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型,沒(méi)有通常的PWM脈寬調(diào)制信號(hào)發(fā)生器,所以它的控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制信號(hào)處理的物理概念明確、系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速且無(wú)超調(diào),是一種具有高靜、動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào)速控制方式。美國(guó)研制的GMEV1電動(dòng)車(chē)采用交流異步電機(jī),最高車(chē)速130km/h,IGBT逆變器,一次充電行程110km(市區(qū));美國(guó)福特公司研制的Ranger電動(dòng)車(chē)采用交流異步電機(jī),最高車(chē)速120km/h,IGBT逆變器,一次充電行程95km(市區(qū))。2.3永磁無(wú)刷電機(jī)永磁無(wú)刷電機(jī)包括永磁無(wú)刷直流電機(jī)(BLDCM)和永磁無(wú)刷同步電機(jī)(PMSM)兩種,在汽車(chē)上應(yīng)用較多的是永磁無(wú)刷同步電機(jī)。永磁無(wú)刷同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)特性如圖7所示。從圖中可看出永磁無(wú)刷同步電機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩區(qū)比較長(zhǎng),一直延伸到電機(jī)最高轉(zhuǎn)速的50%處左右,這對(duì)提高汽車(chē)的低速動(dòng)力性能有很大幫助,電機(jī)最高轉(zhuǎn)速較高,能達(dá)到10000rpm。永磁無(wú)刷同步電機(jī)功率密度高、調(diào)速性能好、在寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)行效率高(90%～95%),是理想的電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)之一。它的主要缺點(diǎn)是電機(jī)造價(jià)較高,永磁材料會(huì)有退磁效應(yīng),抗腐蝕性差,而且永磁材料磁場(chǎng)不可變,要想增大電機(jī)的功率其體積會(huì)很大。隨著稀土永磁材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,永磁無(wú)刷電機(jī)的性能有了很大的提高,是未來(lái)最有發(fā)展前景的驅(qū)動(dòng)電機(jī)之一。1998年北京理工大學(xué)研制的125kW的大功率永磁直流電機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),運(yùn)行良好。2.3.1永磁無(wú)刷直流電機(jī)永磁無(wú)刷直流電機(jī)是在直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子上裝置永久磁鐵,不再用電刷和換向器為轉(zhuǎn)子輸入勵(lì)磁電流,工作時(shí),直接將方波電流輸入無(wú)刷直流電機(jī)的定子中,控制其運(yùn)轉(zhuǎn)。永磁無(wú)刷直流電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、過(guò)載能力強(qiáng)、體積小、效率高、控制方便,非常適合電動(dòng)車(chē)的運(yùn)行特性。永磁無(wú)刷直流電機(jī)常采用電流斬波控制,控制系統(tǒng)由橋式變換器、PWM控制電路、電機(jī)轉(zhuǎn)軸位置檢測(cè)器和方波永磁直流電機(jī)等幾部分組成。香港大學(xué)研制的U2001電動(dòng)車(chē)采用的永磁無(wú)刷直流電機(jī),最高車(chē)速為110km/h,IGBT逆變器,一次充電行程176km(88km/h)。本田研制EVPLUS電動(dòng)車(chē)采用的永磁無(wú)刷直流電機(jī),最高車(chē)速為128km/h,IGBT逆變器,一次充電行程125km。2.3.2磁鏈定向控制永磁同步電機(jī)是指正弦波永磁電機(jī),轉(zhuǎn)子上裝有永久磁體,一方面,可形成很強(qiáng)的氣隙磁場(chǎng),另一方面轉(zhuǎn)子部分沒(méi)有熱源,不需要冷卻裝置。此電機(jī)有較高的能量密度,慣性低,響應(yīng)快,適用于電動(dòng)車(chē)輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),有極好的應(yīng)用前景。永磁同步電機(jī)低速時(shí)常采用矢量控制,包括氣隙磁場(chǎng)定向、轉(zhuǎn)子磁鏈定向、定子磁鏈定向。其中電動(dòng)車(chē)用中小容量電機(jī)常用轉(zhuǎn)子磁鏈定向控制,高速時(shí)用弱磁控制。轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制是感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈定向控制的推廣。根據(jù)控制目標(biāo)的不同,矢量控制又可以有零直軸電流控制、功率因數(shù)為1的控制、恒磁鏈控制、最大轉(zhuǎn)矩電流比控制、最大輸出功率控制等。由于永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場(chǎng)由永磁體產(chǎn)生,不能象異步電機(jī)一樣直接減弱轉(zhuǎn)子磁場(chǎng),所以弱磁控制便成了永磁同步電機(jī)的研究熱點(diǎn)。其弱磁控制原理是通過(guò)增加定子直軸電流,利用直軸電樞反應(yīng)使電機(jī)氣隙磁場(chǎng)減弱,達(dá)到等效于減弱磁場(chǎng)的效果,從而達(dá)到弱磁增速的目的。針對(duì)這一基本思想,學(xué)者們提出了眾多方案用于改善永磁同步電機(jī)的弱磁控制性能。Bimal.K.Bose提出六步電壓法通過(guò)改變電機(jī)功角來(lái)達(dá)到改變轉(zhuǎn)矩的目的,該方案對(duì)于電機(jī)參數(shù)的依賴性小,且可實(shí)現(xiàn)對(duì)直流母線電壓的最大利用。為了解決電機(jī)從恒轉(zhuǎn)矩工況到弱磁工況的切換問(wèn)題,ThomsM.J提出了前饋弱磁方案。J.M.Kim提出了電流解耦控制和給定電壓補(bǔ)償?shù)姆椒ǜ纳齐姍C(jī)弱磁運(yùn)行性能。例如豐田Prius采用的永磁同步電機(jī),最大功率為50kW,最高轉(zhuǎn)速為11000r/min,最大轉(zhuǎn)矩為115N·m/4200rpm,最高車(chē)速180km/h,0～100km/h加速時(shí)間為10.9s;福特EscapeHybrid采用的永磁同步電機(jī),最大功率為70kW,最大轉(zhuǎn)矩為175N·m/4500rpm;本田FCX燃料電池概念車(chē)采用的永磁同步電機(jī),最大功率為80kW,最大轉(zhuǎn)矩為2725N·m,最高車(chē)速150km/h。2.4開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(SRM)是英國(guó)于1983年首次正式推出的,經(jīng)過(guò)幾年的研制開(kāi)發(fā),現(xiàn)己成為現(xiàn)代電動(dòng)汽車(chē)交流驅(qū)動(dòng)的又一個(gè)新支,它是由磁阻電機(jī)和開(kāi)關(guān)電路控制器組成的機(jī)電一體化新型牽引電機(jī)。它具有可控相數(shù)多、實(shí)現(xiàn)四象限控制方便、成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子上無(wú)繞組,適合用于頻繁正反轉(zhuǎn)及沖擊的負(fù)載。功率電路采用的功率開(kāi)關(guān)元件較少,電路較簡(jiǎn)單。功率元件與電機(jī)繞組串聯(lián),不易發(fā)生短路,因此成本較低,工作可靠,控制電路較簡(jiǎn)單,能夠?qū)崿F(xiàn)寬調(diào)速、低速大轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)能量反饋等特性。整個(gè)系統(tǒng)效率高,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,電流小。由于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)具有高度的非線性,因此它的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)較復(fù)雜。一個(gè)典型的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(SwitchedReluctanceDriver簡(jiǎn)稱SRD)如圖8所示。它由SRM電機(jī)、功率變換器、控制器、位置檢測(cè)器四大部分組成。2.4.1基于滑?？刂频姆蔷€性模擬由于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)具有高度的非線性,多變量,變參數(shù)等,所以很難用常規(guī)的控制方法。如今應(yīng)用較多的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),模糊控制,滑模控制等智能控制方法。如Elmas等基于BP算法建立了SRD三層前饋人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,網(wǎng)絡(luò)的輸入為磁鏈Ψ和轉(zhuǎn)子位置角θ,輸出為i,訓(xùn)練集通過(guò)實(shí)測(cè)電機(jī)的磁化曲線獲得。Slotine和Pradeep等人利用滑?？刂评碚撛O(shè)計(jì)了非線性系統(tǒng)的觀測(cè)器,該控制系統(tǒng)具有良好的魯棒性,并具簡(jiǎn)單,可實(shí)用性高。德國(guó)Aachen工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)了一套電動(dòng)汽車(chē)用四相(8/6)30kW水冷開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置,最大功率為50kW,最高轉(zhuǎn)速為11000r/min,最大轉(zhuǎn)矩為80N·m,系統(tǒng)效率為91.6%,IGBT逆變器,直流輸人電壓為215～350V。3氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究電動(dòng)機(jī)的類型對(duì)電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及電動(dòng)車(chē)整體性能影響非常大,評(píng)價(jià)電動(dòng)車(chē)的電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上主要就是對(duì)不同電動(dòng)機(jī)及其控制方式進(jìn)行比較和分析。目