(1)混合动力汽车电动机系统的特点混合动力汽车利用电动机驱动作为辅助动力,来降低燃料的消耗和实现低污染,或在纯电动驱动模式时实现零污染。混合动力汽车上电动机系统的工作条件以及其工作模式与传统工业电动机相比有着很大的区别,这些区别使传统工业电动机不适合在汽车上使用。与传统工业电动机相比较,混合动力汽车上所使用的电动机系统有以下特点。 ①混合动力汽车上所使用的电动机往往要求频繁启停、频繁加减速以及频繁切换工作模式(作为电动机使用驱动汽车以及作为发电机使用,实现能量回收及发电的功能),这对电动机的响应性能提出了更高的要求。 ②由于汽车内部空间紧张,往往要求电动机系统体积小、质量小以及具有较高的功率密度和工作效率等性能。 ③相对于传统工业电动机而言,混合动力汽车上所使用的电动机系统的工作环境更为恶劣,干扰更大,从而要求它具有更高的可靠性、抗振性和抗干扰性。 ④传统电动机一般工作在额定工作点附近,而混合动力汽车电动机的工作范围相对较宽,且由于混合动力汽车电动机工作模式的特殊性(电动机的工况经常处于动态变化中),额定功率这个参数对于混合动力汽车所使用的电动机而言,没有特别大的意义,所以对其额定功率的要求并不严格。而在高效工作区间,这个参数则更为实际和重要。 ⑤在供电方式上,传统工业电动机由常规标准电源供电,而混合动力汽车电动机所使用的电能来源于蓄电池,且由功率转换器直接供给。另外,电动机的使用电压及形式并不确定,从减少功率损耗及降低逆变器成本的角度,一般倾向于使用较
高的电压。
由此可知,混合动力汽车对它使用的电动机系统有下面的特殊要求:频繁切换性能好,比功率大,体积较小,抗振性、抗干扰性好,高效工作范围宽,容错能力强,噪声小,以及对电压波动的适应能力和可以接受的成本等。
(2)混合动力汽车驱动电动机的种类电动机的种类很多,用途广泛,功率的覆盖面非常大。而混动力汽车所采用的电动机种类较少,功率覆盖面也较窄,只来用了一些符合混合动力汽车要求的电动机来作为驱动电动机。
混合动力汽车在不同的历史时期采用了不同的电动机,最早是采用了控制性能好和成本较低的直流电动机。随着电子技术、机械制造技术和自动控制技术的发展,交流电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机显示出比直流电动机更加优越的性能,这些电动机正在逐步取代直流电动机。图2-20所示为现代混合动力汽车所采用的各种电动机,表2-5为现代混合动力汽车所采用的各种电动机的基本性能比较。
(3)混合动力汽车对电动机性能的基本要求混合动力汽车驱动电动机的主要参数有电动机类型、额定电压、机械特性、效率、尺寸参数、质量参数、可靠性和成本等。另外,为电动机所配置的电子控制系统和驱动系统,也会影响驱动电动机的性能。
①在允许的范围内,尽可能采用高电压,可以减小电动机的尺寸和导线等装备的尺寸,特别是可以降低逆变器的成本。
②电动汽车所采用的感应电动机的转速可以达到8000～12000r/min,高转速电动机的体积较小,质量较小,有利于降低混合动力汽车的整车装备质量。
③电动机采用铝合金外壳,以降低电动机的质量,各种控制装置的质量和冷却系统的质量等也要求尽可能小。
④电动机应具有较大的启动转矩和较大范围的调速性能,使混合动力汽车有良好的启动性能和加速性能,能获得所需的启动、加速、行驶、减速、制动等的功率与转矩。电动机具有自动调速功能,因此可以减轻驾驶员的操纵强度,提高驾驶的舒适性,并且能够达到与内燃机汽车加速踏板同样的控制响应。
⑤混合动力汽车电动机应使能量利用最优化,电动机应高效率、低损耗,并在车辆减速时,实现再生制动将制动能量回收,再
生制动回收的能量一般可达到总能量的10%~15%,这在内燃机汽车上是不能实现的。
⑥各种动力电池组和电动机的工作电压可以达到300V以上,其电气系统安全性和控制系统的安全性,都必须符合国家(或国际)有关车辆电气控制安全性能的标准和规定,应装备有高压保护设备另外,还要求混合动力汽车电动机可靠性好,耐温和耐潮性能强,运行时噪声低,能够在较恶劣的环境下长时间工作,结构简单,适合大批量生产,使用维修方便,价格便宜等。
