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“新能源汽車進行時”——新能源汽車之驅動及控制系統

時間:2014-09-26

來源:中國傳動網

導語:作為新能源汽車的核心部件,電動汽車電機控制要求更高——電機的平穩運轉、快速啟動和制動以及電機效率背后都涉及到電機控制的關鍵技術,將直接關系到電能利用效率、整車性能、駕駛體驗以及車輛行駛安全。

驅動電機和電機控制器是新能源汽車的核心部件。在一輛純電動汽車中,驅動電機是驅動車輛行駛唯一動力裝置,相當于傳統燃油汽車的發動機。

作為新能源汽車的核心部件,電動汽車電機控制要求更高——電機的平穩運轉、快速啟動和制動以及電機效率背后都涉及到電機控制的關鍵技術,將直接關系到電能利用效率、整車性能、駕駛體驗以及車輛行駛安全。

驅動系統

車輛的電機驅動系統的驅動方式可分為集中驅動與車輪獨立驅動。集中驅動結構簡單,可以沿用內燃機汽車的部分傳動裝置,是目前應用最多的電驅動方式,容易處理電機冷卻、防振以及電磁干擾等問題。

車輪獨立驅動的范例是三菱汽車公司應用開發的輪轂電機電動汽車,和日產汽車公司開發的輪轂電機電動汽車。

相比傳統工業電機,新能源汽車驅動電機有更高的技術要求。類型主要有四種:直流電機、交流異步電機、永磁無刷電機(包括永磁同步電機)和開關磁阻電機。從綜合性能來看,永磁同步電機最具優勢,更能代表新能源汽車驅動電機的發展方向。

集成化是另一大趨勢,電機系統的集成化主要包括機電集成和電力電子集成,前者能有效降低系統重量和成本,后者是解決變流器成本和效率的最佳方案,其中功率器件IGBT模塊封裝的技術壁壘較高。

國外:不少企業電機為內部配套,博世等零部件巨頭具有很強實力。除Tesla以外,國外新能源汽車電電機已基本采用永磁同步電機。寶馬、大眾、豐田、日產的電機系統均為內部配套,此外,在新能源汽車電機領域競爭力領先主要為博世、大陸、麥格納等大型零部件集團。

國內:綜合實力較強的為北京精進、上海電驅動、大洋電機等。我國新能源客車主要采用交流異步電機,乘用車則基本采用永磁同步電機。國內目前能為新能源商用車提供電機的企業較多,但同時能為商用車也能為乘用車提供電機的企業則相對較少,綜合實力較為突出的主要供應商包括北京精進、上海電驅動、大洋電機等。

控制系統

電機控制技術是電動汽車的關鍵技術之一,它對電動車的性能將產生巨大的影響。由于驅動電機的原理、種類差別很大,因此,對每類電機的控制都是針對該類電機的原理采用適當的控制方式。

簡言之,直流電機的轉速是靠控制電樞和勵磁來實現的。交流電機采用矢量控制技術實現電機轉矩控制。永磁電機的控制較復雜,為實現最佳控制,常采用兩種或幾種控制方案結合運行。如采用最大轉矩控制和弱磁控制相結合以實現電機的效率最佳化和寬范圍調速的控制技術以及轉矩控制和PWM控制集成一體的控制技術等。

隨著電機驅動系統和控制技術的發展,近年來各種智能控制技術、模糊控制技術、神經網絡控制技術已開始應用于汽車電機控制中,使汽車電機驅動系統實現了結構簡單、響應快、抗干擾強,極大地提高了驅動系統的技術性能。

驅動及控制系統精品盤點

 

博世:分離式電機

產品特色:采用永磁同步電機形式、分布式繞組結構,其徑向尺寸小,質量輕,轉速范圍高,適用于高傳動比系統。


 

博世:同軸式電機

產品特色:采用永磁同步電機形式、集中式繞組結構,其軸向長度短,易于變速箱、離合器等動力系統集成。


 

博世:電力電子控制器

產品特色:電力電子控制器由逆變器和DC/DC轉換器組成。逆變器通過電力電子器件對電機進行控制和監控,以確保電機可靠地向動力系統輸出扭矩以滿足其需求。DC/DC轉換器將動力電池的高壓轉化成12伏低壓,向車輛電器負載提供能量。


 

博世:電力軸驅混合動力系統

產品特色:在該混合動力系統中,車輛前艙發動機的結構保持不變,通過放置在后軸的電機實現再生制動能量回收和純電力驅動的功能。而且,該結構具有四輪驅動功能,因為發動機和電機可以同時工作,驅動車輛。


 

大陸電子:軸驅動電機

產品特色:與ZFFriedrichshafenAG公司合作,推出全面集成在動力總成系統和混合動力變速箱中的電機。在混合動力其他應用方面,我們的系統還包含側置式起動發電機(SSG)和軸驅動電機。


 

匯川技術:InoGreenIEVD系列電動汽車驅動器

產品特色:集中匯川技術多年來在工業自動化行業中積累的經驗和智慧,已成功應用于國內知名的電動轎車、電動大巴車、混合動力車等類型的新能源汽車。


 

吉泰科:HB100新能源汽車控制器

產品特色:兼容交流異步電機和永磁同步電機驅動;水冷和風冷兩種冷卻方式可選;支持CAN總線控制、端子控制;應用于乘用車、純電動巴士、混合動力巴士。


 

藍海華騰:V6-H-2D/V6-H-4D電動汽車電機控制器

產品特色:針對電動汽車運用要求,輸入為直流電壓輸出為頻率可變的三相交流電的專用控制器,采用國際先進水平同步的無速度傳感器矢量控制技術和有速度傳感器矢量控制技術,具有與國際高端變頻器同樣優異的控制性能。


 

四方電氣:TD100/TD200系列電動大巴電機控制器

產品特色:儲能濾波電容采用金屬化薄膜電容,具有壽命長、安全可靠等優點。配置電動大巴專用擴展卡,標配RS485通訊及CAN總線通訊功能,可滿足用戶不同擴展需求,適應電動汽車行業發展。


 

日業電氣:CM581汽車驅動器

產品特色:通過第三方汽車專業檢測機構油耗測試,較國內某知名汽車驅動器油耗低15%左右;元器件選用汽車級專用器件,特別針對汽車行業的抗震性、抗干擾等方便做了特殊處理。


 

 

安弗森:AFSEV10系列主電機控制器

產品特色:AFSV10系列變頻器是高性能矢量控制型和轉矩控制型變頻器。產品采用了與目前國際領先技術同步的無速度傳感器矢量控制技術和轉矩控制技術,不僅具有與國際高端變頻器同樣優異的控制性能,同時還結合中國的應用特點,進一步強化產品的可靠性和環境的適應性,能夠更好滿足各種傳動應用需求。


 

大洋電機:100KW電機(YTD100W01)

產品特色:電機效率高、力矩脈動小,轉矩大、適合無機械變速箱車輛使用。


 

方正電機:FDM永磁同步系統

產品特色:可實現0~6000rpm的轉速范圍調節,匹配合適的減速比下,能使裝載永磁系統的電動車擁有高于其他系統的最高車速。


 

上海電驅動:純電動客車用驅動控制器

產品特色:采用國際領先技術同步矢量控制技術和轉矩控制技術,能更好滿足純電動客車應用需求。

“新能源汽車進行時”——新能源汽車之驅動及控制系統

梳理架構,引領技術

2004年建立混合動力與電動車部門,每年在混合動力和電動車方面投放約4億歐元的研發費用,全球有超過800名員工致力于該領域的研發工作。

目前,博世已經為混合動力和電動車的動力總成系統建立起了十分齊全的產品線:電機、電力電子控制器、電池技術、制動系統、車身控制器、泵以及電子驅動所需的各類傳感器等。此外,博世開發的產品技術領域還包括能夠應用于電動車的ESP系統、車輛熱管理系統、車輛運營管理系統等。

在混合動力技術方面,博世專注于兩種全混設計——并聯式混合動力系統和電力軸驅混合動力系統:在配備于大眾途銳Hybrid和保時捷卡宴SHybrid兩款汽油混合動力量產車型的并聯式混合動力系統中,博世為其提供了Motronic控制單元、同軸式電機、單電機控制器和自調式離合器等核心零部件。

博世目前約有60名工程師正在研發用于12噸以上商用車的混合動力驅動技術。其中,并聯式混合動力技術是博世研發的重心之一。系統可以將商用車下坡或制動時產生的能量再生并存放于電池系統中,然后通過驅動電機用于車輛起動和上坡。該電機最大功率可達到120千瓦。博世希望通過并聯式混合動力技術,使商用車長途行駛的燃油消耗減少6%,而在短途行駛中,能節省20%的燃油。博世計劃于2015年至2020年間推出商用車混合動力系統,預計該系統為物流公司帶來的額外成本可在三年內收回。

加大本土化生產和研發能力

博世于2009年底在聯合汽車電子成立電力驅動事業部,并不斷加大了新能源汽車技術在華的生產和研發能力。目前,該業務部的本土員工數已經增至200多名。2010年,博世在聯合汽車電子的電力驅動事業部成功啟動了兩個新能源汽車技術的先行項目,推動混合動力與電動車技術關鍵零部件實現國產。

在國內,博世積極與整車廠商建立合作,以項目開發等方式共同推進新能源汽車技術的發展。共計約有200名博世員工從事新能源汽車技術領域的研發工作。

博世能夠提供完全本土化的電動車和混合動力車部件,以及先進的全球技術支持和經驗,將幫助國內整車廠商盡早實現生產經濟適用的新能源汽車。

提升軟件,加強新能源汽車互聯

全球超過75%的人口和66億臺設備將于2015年實現互聯,包括汽車。在此趨勢下,博世成立了專門的軟件創新有限公司為互聯提供了軟件解決方案的支持,該公司于2013年在上海啟動了推廣電動車充電網絡的先行項目。“mySPIN”作為車內智能手機嵌入系統,在項目中備受關注。通過mySPIN系統,用戶可以將手機中的應用投射到汽車儀表盤上進行操作,同時。“mySPIN”與蘋果和谷歌設備兼容。

目前博世也在進行互聯技術“多手”技術儲備,包括互聯技術在交通領域的應用使自動駕駛的實現成為了可能。通過開發具備互聯技術的零部件,如傳感器、攝像頭和電控單元,博世已邁出了自動駕駛的第一步。

目前博世專業團隊正從各個方面不斷加強新能源汽車領域的建設。幫助用戶實現新能源汽車領域的節能與高效之路。

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