【正文】 使電流的波形處在繞組電感波形的不同位置。因此，可以用控制開通角、關(guān)斷角的方式來使電動機運行在不同的狀態(tài)。 ? 角度位置控制的優(yōu)點在于：轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)的范圍寬；可同時多相通電，以增加電動機的輸出轉(zhuǎn)矩，同時減小了轉(zhuǎn)矩波動；通過角度的優(yōu)化，能實現(xiàn)效率最優(yōu)控制或轉(zhuǎn)矩最優(yōu)控制。 ? 根據(jù)上面的分析可知，此法不適于低速場合。因為在低速時，旋轉(zhuǎn)電動勢較小，使電流峰值增大，必須采取相應(yīng)措施進行限流，故一般用于轉(zhuǎn)速較高的場合。 河北科技大學(xué) 車輛工程 第 68 頁 開關(guān)磁阻電動機的控制 ? ? 根據(jù)電動勢平衡方程式可知，電動機低速運行特別是啟動時，旋轉(zhuǎn)電動勢引起的壓降很小，相電流上升快，為避免過大的電流脈沖對功率開關(guān)器件及電動機造成損壞，需要對電流峰值進行限定，因此，可采用電流的斬波控制，獲取恒轉(zhuǎn)矩的機械特性。電流斬波控制一般不會對開通、關(guān)斷角進行控制，它將直接選擇在每相的特定導(dǎo)通位置對電流進行斬波控制。 ? 目前常用的有兩種方案：對電流上、下限進行限制的控制，及限制電流上限值和恒定關(guān)斷時間的控制。 ? 該控制的優(yōu)點在于：它適用于電動機的低速調(diào)速系統(tǒng)，可以控制電流峰值的增長，并有很好的電流調(diào)節(jié)作用：因每相電流波形會呈現(xiàn)出較寬的平頂狀，使得產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩比較平穩(wěn)，轉(zhuǎn)矩的波動相應(yīng)地比其它控制方式要小。 ? 然而，由于電流的峰值受到了限制，當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速在負載的擾動作用下發(fā)生變化時，電流的峰值無法做出相應(yīng)的改變，使得系統(tǒng)的特性比較軟，因此系統(tǒng)在負載擾動下的動態(tài)響應(yīng)很緩慢。 河北科技大學(xué) 車輛工程 第 69 頁 開關(guān)磁阻電動機的控制 ? (VC) ? VC方式是保持開通角、關(guān)斷角不變的前提下，使功率開關(guān)器件工作在脈沖寬度調(diào)制 (PWM)方式。通過調(diào)節(jié) PWM波的占空比，來調(diào)整加在繞組兩端電壓的平均值，進而改變繞組電流的大小，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。若增大調(diào)制脈沖的頻率，就會使電流的波型比較平滑，電動機出力增大，噪聲減小，但對功率開關(guān)器件的工作頻率的要求就會增大。 ? 按照續(xù)流方式的不同，分為單管斬波和雙管斬波方式。單管方式中，連接在每相繞組中的上、下橋臂的兩個開關(guān)管只有一個處于斬波狀態(tài)，另一個一直導(dǎo)通。而雙管斬波方式中，兩個開關(guān)管同時導(dǎo)通和關(guān)斷，對電壓進行斬波控制?？紤]到系統(tǒng)效率等因素，實際應(yīng)用中一般常用單管方式。 河北科技大學(xué) 車輛工程 第 70 頁 開關(guān)磁阻電動機的控制 ? 電壓控制的優(yōu)點在于，它通過調(diào)節(jié)繞組電壓的平均值進而調(diào)節(jié)電流，因此可用在低速和高速系統(tǒng)，且控制簡單，但它的調(diào)速范圍有限。 ? 在實際的 SRD運用中，也可以采用多種控制方式相組合的方法。如高速角度控制和低速電流斬波控制組合，變角度電壓斬波控制和定角度電壓斬波控制等。這些組合方式各有優(yōu)勢及不足，因此必須針對不同的應(yīng)用場合和不同的性能要求，合理地選擇控制方式，才能使電動機運行于最佳狀態(tài)。 河北科技大學(xué) 車輛工程 第 71 頁 開關(guān)磁阻電動機的控制 ? 根據(jù)系統(tǒng)性能要求的不同，控制電路的具體結(jié)構(gòu)形式會有很大差異，但一般均應(yīng)包含以下功能： ? 1) 用于接受外部指令信號，如起動、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向信號的操作電路； ? 2) 用于給定量與控制量相比較，并按規(guī)定算法計算出控制參數(shù)的調(diào)節(jié)量的調(diào)節(jié)器電路； ? 3) 用于決定控制電路的工作邏輯，如正反轉(zhuǎn)相序邏輯、高低速控制方式的工作邏輯電路； ? 4) 用于檢測系統(tǒng)中的有關(guān)物理量，如轉(zhuǎn)速、角位移、電流和電壓的傳感器電路； ? 5) 用于當(dāng)系統(tǒng)中某些物理量超過允許值時，采取相應(yīng)保護措施的保護電路，如過壓保護和過流保護； ? 6) 用于控制各被控量信號的輸出電路，如控制功率開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷； ? 7) 用于指示系統(tǒng)的工作狀況和參數(shù)狀態(tài)顯示電路，如指示電動機轉(zhuǎn)速、指示故障保護情況的顯示。 河北科技大學(xué) 車輛工程 第 72 頁 輪轂電機 ? 輪轂電機結(jié)構(gòu)形式 ? 輪轂電機應(yīng)用類型 ? 輪轂電機驅(qū)動方式 ? 輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)的特點 ? 輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 河北科技大學(xué) 車輛工程 第 73 頁 輪轂電機結(jié)構(gòu)形式 ? 輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)通常由電動機、減速機構(gòu)、制動器與散熱系統(tǒng)等組成。輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)根據(jù)電機的轉(zhuǎn)子型式主要分成兩種結(jié)構(gòu)形式：內(nèi)轉(zhuǎn)子型和外轉(zhuǎn)子型。 河北科技大學(xué) 車輛工程 第 74 頁 輪轂電機應(yīng)用類型 ? 輪轂電機系統(tǒng)的驅(qū)動電機按照電機磁場的類型分為軸向磁場和徑向磁場兩種類型。軸向磁通電機的結(jié)構(gòu)更利于熱量散發(fā)，并且它的定子可以不需要鐵心；徑向磁通電機定轉(zhuǎn)子之間受力比較均衡，磁路由硅鋼片疊壓得到，技術(shù)更簡單成熟。 ? 輪轂電機的電機類型主要分為永磁、感應(yīng)、開關(guān)磁阻式。其特點如下： ? （ 1）無刷永磁同步電機可采用圓柱形徑向磁場結(jié)構(gòu)或盤式軸向磁場結(jié)構(gòu)，具有較高的功率密度和效率以及寬廣的調(diào)速范圍，發(fā)展前景十分廣闊，已在國內(nèi)外多種電動汽車中獲得應(yīng)用； ? （ 2）感應(yīng)（異步）電機結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、成本低廉、運行可靠，轉(zhuǎn)矩脈動小，噪聲低，不需要位置傳感器，轉(zhuǎn)速極限高；缺點是驅(qū)動電路復(fù)雜，成本高，相對永磁電機而言，異步電機效率和功率密度偏低； ? （ 3）開關(guān)磁阻式電機具有結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低廉，轉(zhuǎn)速 /轉(zhuǎn)矩特性好等特點，適用于電動汽車驅(qū)動；缺點是設(shè)計和控制非常困難和精細，運行噪聲大。 河北科技大學(xué) 車輛工程 第 75 頁 輪轂電機驅(qū)動方式 ? 輪轂電機的驅(qū)動方式可以分為直接驅(qū)動和減速驅(qū)動兩種基本形式。 ? 直接驅(qū)動方式如圖所示，采用低速外轉(zhuǎn)子電動機，輪轂電機與車輪組成一個完整部件總成，電機布置在車輪內(nèi)部，直接驅(qū)動車輪帶動汽車行駛。其主要優(yōu)點是電機體積小，質(zhì)量輕，成本低，系統(tǒng)傳動效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，既有利于整車結(jié)構(gòu)布置和車身設(shè)計，也便于改型設(shè)計。 河北科技大學(xué) 車輛工程 第 76 頁 輪轂電機驅(qū)動方式 ? 減速驅(qū)動方式如圖所示，采用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機，適合現(xiàn)代高性能電動汽車的運行要求。這種電動輪采用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機，其目的是為了獲得較高的功率。減速機構(gòu)布置在電動機和車輪之間，起減速和增矩的作用，保證電動汽車在低速時能夠獲得足夠大的轉(zhuǎn)矩。 河北科技大學(xué) 車輛工程 第 77 頁 輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)的特點 ? 輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)作為一種新興的電機驅(qū)動形式，其布置非常靈活，可以根據(jù)汽車驅(qū)動方式分別布置在電動汽車的兩前輪、兩后輪或四個車輪的輪轂中。和其它驅(qū)動形式的電動汽車相比，輪轂電機驅(qū)動式電動汽車在動力源配置、底盤結(jié)構(gòu)等方面有其獨特的技術(shù)特征和優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在以下幾個方面： ? （ 1）動力控制由硬連接改為軟連接型式。通過電子線控技術(shù)，實現(xiàn)各電動輪從零到最大速度的無級變速和各電動輪間的差速要求，從而省略了傳統(tǒng)汽車所需的機械式操縱換檔裝置、離合器、變速器、傳動軸和機械差速器等，使驅(qū)動系統(tǒng)和整車結(jié)構(gòu)簡潔，有效可利用空間大，傳動效率提高。 ? （ 2）各電動輪的驅(qū)動力直接獨立可控，使其動力學(xué)控制更為靈活、方便；能合理控制各電動輪的驅(qū)動力，從而提高惡劣路面條件下的行駛性能。 河北科技大學(xué) 車輛工程 第 78 頁 輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)的特點 ? （ 3）容易實現(xiàn)各電動輪的電氣制動、機電復(fù)合制動和制動能量回饋，還能對整車能源的高效利用，實施最優(yōu)化控制和管理，節(jié)約能源。 ? （ 4）底架結(jié)構(gòu)大為簡化，使整車總布置和車身造型設(shè)計的自由度增加，若能將底架承載功能與車身功能分離，則可實現(xiàn)相同底盤不同車身造型的產(chǎn)品多樣化和系列化，從而縮短新車型的開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。 ? （ 5）若在采用輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)的四輪電動汽車上導(dǎo)入線控四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)，實現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向行駛高性能化，可有效減小轉(zhuǎn)向半徑，甚至實現(xiàn)零轉(zhuǎn)向半徑，大大增加了轉(zhuǎn)向靈便性。 河北科技大學(xué) 車輛工程 第 79 頁 輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) ? （ 1）輪轂電機系統(tǒng)集驅(qū)動、制動、承載等多種功能于一體，優(yōu)化設(shè)計難度大； ? （ 2）車輪內(nèi)部空間有限，對電機功率密度性能要求高，設(shè)計難度大； ? （ 3）電機與車輪集成導(dǎo)致非簧載質(zhì)量較大，惡化懸架隔振性能，影響不平路面行駛條件下的汽車操控性和安全性。同時，輪轂電機將承受很大的路面沖擊載荷，電機抗振要求苛刻； ? （ 4）汽車大負荷低速爬長坡工況下容易出現(xiàn)冷卻不足導(dǎo)致的輪轂電機過熱燒毀問題，電機的散熱和強制冷卻問題需要重視； ? （ 5）車輪部位水和污物等容易集存，導(dǎo)致電機的腐蝕破壞，壽命可靠性受影響； ? （ 6）輪轂電機運行轉(zhuǎn)矩的波動可能會引起汽車輪胎、懸架以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的振動和噪聲，以及其他整車聲振問題。 河北科技大學(xué) 車輛工程 第 80 頁 謝 謝！