最佳答案

在HEV上是以電動機驅動作為發動機驅動的輔助動力，但又必須對電池組的質量和整車的整備質量進行限制，以減輕HEV的總質量。因此，一般電動－發電機只是在HEV發動機啟動，車輛啟動、加速或爬坡時起作用。電動－發電機又是發動機的飛輪，起調節發動機輸出功率作用。電動－發電機還起發電機的作用，電動－發電機又是發動機的飛輪，起調節發動機輸出功率作用。電動－發電機還起發電機的作用，將發動機的動能轉換為電能，儲存到電池組中去。在HEV下坡或制動時，將汽車慣性動能轉換為電能，儲存到電池組中去。因此，HEV有了電動機的輔助作用，就可以使HEV達到節能和“超低污染”的要求。電動機的種類很多，用途廣泛，功率的覆蓋面非常大。但HEV所采用的電動機種類少，功率覆蓋面也較小。目前主要采用的交流電動機、永磁電動機和開關磁阻電動機，不管是電機本身還是它們的控制裝置，成本都比較高，但隨著電動機的電子計算機控制和機電一體化的加速發展，很多新技術正逐步運用到混合動力汽車（HEV）的電動機上，一旦形成大規模批量生產，所用電機乃至整車的成本都會得到大大降低。 （1）混合動力汽車用電動機的發展概況 蒸汽機啟動了18世紀第一次產業革命以后，19世紀末到20世紀上半葉電機又引起了第二次產業革命，使人類進入了電氣化時代。20世紀下半葉的信息技術引發了第三次產業革命，是生產和消費從工業化向自動化，智能化時代轉變；推動了新一代高性能電機驅動系統與伺服系統的研究與發展。21世紀伊始，世界汽車工業又站在了革命的門檻上。雖然，汽車工業是推動社會現代化進程的重要動力，然而，汽車工業的發展也帶來了環境污染愈烈和能源消耗過多兩大問題。顯然，加劇使用傳統內燃機技術發展汽車工業，將會使這兩大全球問題繼續惡化。于是，電動車（包括純電動車，混合動力汽車，燃料電池電動車）概念的提出，將會是未來世界汽車工業發展的新方向，不過就當今世界科技水平來說，混合動力汽車的研究與開發相比其它兩種形式更具有現實意義，應該作為這一新方向的第一步。20世紀80年代前，幾乎所有的電動車驅動電機均為直流電機，但隨著電動車（混合動力汽車）性能的提高，其在高負載下轉速的限制，體積大等缺點逐漸暴露，取而代之的是交流異步電機，永磁電機，開關磁阻電機以及新型的雙凸極永磁電機，而上述電機在用于混合動力汽車上所表現出來的性能也是一個比一個優越。目前，雙凸極永磁電機的機理和設計控制理論還有待于進一步的研究與完善，不過它作為混合動力汽車的電動機有著潛在的巨大優勢。 （2）混合動力汽車對電動機的基本要求 a.從日本汽車公司開發電動汽車的研究和實踐認為，在采用大功率的電動機來驅動HEV時，與采用小功率的電動機比較，具有電阻小，效率高，比能耗低，動力性能好等優點。但在目前的條件下，各種電池的比能量較小，理所當然地采用小功率的電動機，因而出現電阻大，效率低，比能耗高，動力性能差等問題。 b.混合動力汽車的電動機應具有較大范圍內的調速性能，能夠根據駕駛員對加速踏板和對制動踏板的控制，由中央控制器控制電動機與發動機之間動力的協調。以獲得所需要的起動、加速、行駛、減速、制動等所需的功率與轉矩，使它們達到與內燃機汽車加速踏板同樣的控制效果。 c.混合動力汽車應具有最優化的能量利用，電動機應具有高效率、低損耗，并在車輛減速時實現能量回收并反饋回蓄電池，這點在內燃機汽車上是不能實現的。 d.電動機的質量，各種控制裝置的質量和冷卻系統的質量等也要求盡可能小，因此，大功率的高速電動機具有高性能，質量小等優點，在混合動力汽車得到了廣泛地應用。另外，還要求電動機及控制裝置在運轉時的噪聲要低。 e．各種電動機的電壓，可以達到120～500V，對電氣系統安全性和控制系統的安全性，都必須符合國家（或國際）有關車輛電氣控制的安全性能的標準和規定，裝置高壓保護設備。 除此之外，還要求電動機可靠性好，耐溫和耐潮性能強，能夠在較惡劣的環境下長期工作，結構簡單，適合大批量生產，運行時噪聲低，使用維修方便，價格便宜等。 （3）混合動力汽車所用電動機的選擇策略 在確定混合動力汽車所采用的電動機時，首先應采用技術成熟，性能可靠，控制方便和價格便宜的現成的電動機。一般情況下，電動機性能必須充分滿足單獨用電力驅動模式行駛工況時的要求。電動機在低速時應具有大的轉矩和超載能力。在高速運轉時，應具有大的功率和有較寬闊的恒功率范圍。有足夠的動力性能來克服整車的各種阻力，保證其有良好的起動，加速性能和行駛速度及實現制動時的能量回收。現在混合動力汽車上，主要采用能夠實現變頻、調速的高轉速電動機，高速電機的轉速可以達到1萬～1.2萬r/min，在高速運轉時，有更大的功率和有較寬闊的恒功率范圍，體積較小和質量較小，但要求裝置高精度的高速軸襯，需要用高品質的材質來制作，并要保證高效率的冷卻。 （4）雙凸極永磁電動機的簡介 傳統的開關磁阻電機（SRM）雖然可靠性較高，結構十分簡單，單位體積功率與異步電動機相當或略高一些，而且在寬廣的調速范圍內都具有相當高的效率，但是，從能量轉換的觀點看，SR電機在定子繞組的一個開關周期中，最多只有半個周期得到利用，電機實際運行時，為避免在電感下降區產生制動力矩，繞組電流的關斷角不得不較多地提前于最大電感位置，半個周期都未能得到充分利用。因此，SR電機僅獲得“一半的利用率”，由此產生了換流問題和相對材料利用率低問題。可以預見，如果能利用定子繞組整個開關周期，在電感下降區也能產生正向轉矩，SR電機的單位體積功率必將大大提高，但傳統結構的SR電機是難以實現的。如果在SR電機中用永磁材料預先建立一個磁場，通過控制定子繞組的電流方向，使永磁體產生的磁場和繞組電流產生的磁場相互作用，就能實現在電感下降區產生正向轉矩的設想。我國稀土材料的儲存量為世界第一，釹鐵硼等高性能稀土永磁材料在電機領域中已得到廣泛應用，大大提高了電機性能，但在SR電機上的實踐才剛剛開始。 雙凸極永磁電動機(Doubly salient permanent magnet motor,簡稱DSPM)，是隨著功率電子學和微電子學的飛速發展在90年代剛剛出現的一種新型的機電一體化可控交流調速系統。該系統由雙凸極永磁電機、功率變換器、位置傳感器和控制器四部分組成。電機定轉子結構外形與開關磁阻電機相似,呈雙凸極結構,但它在轉子(或定子)上放有永磁體,從而使運行原理和控制策略與開關磁阻電機有本質區別。DSPM系統的主要優點是結構簡單、控制靈活、動態響應快、調速性能好、轉矩/電流比大,可實現各種特殊要求的轉矩/轉速特性,功率因數接近于1,效率高,是電工學科近年來繼開關磁阻電機之后又一全新的研究方向。DSPM電機作為一種應用前景看好的交流調速系統,是由美國著名電機專家T.A.Lipo等人于1992年首先提出的,并進行了初步的理論和實驗研究,此后歐美一些國家也相繼開展了對DSPM電機及其控制系統的研制工作,目前國際上對DSPM電機的研究僅停留在初步理論和樣機實驗階段。關于DSPM電機仍有大量的基礎理論問題,包括電機參數計算,模型建立,分析方法,控制策略等有待深入探討。

回答者：tomcat1002016-07-03 00:00