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电控原理详解三:车辆传动的认识

来源:LY说新能源 浏览次数:902 发布日期:2020-05-08


传动是一个非常大的知识课题。

本文只是通过非常浅显的科普介绍,增加读者对"N电机双电压、短途纯电长途增程"模式的车辆传动结构的认识。

车辆传动系统也称为电气传动自动化系统。

电气传动自动化系统是一个非常成熟的工程技术学科。如何利用这些成熟的技术去设计电动车的传动系统?

首选我们需求知道,设计传动系统需要哪些知识,然后去弄懂。

其次,在技术筛选和方案对比中,找到一个合理的评价标准。

第3, 联系实际长期技术积累,考虑创新或者延续。

在"N电机双电压、短途纯电长途增程"传统系统包含4个部分:

1、 低压系统(50V电池35V三相电机)如何驱动车辆。

2、 高压系统(60V以上电池系统)如何跟低压系统联合驱动车辆。

3、 增程系统(内燃机)如何带动发电电动机发电。

4、 多电机多轴车辆是如何运行的。

如若能够弄清楚这4个问题,车辆电控的传动系统就能够设计好了。

车辆能够跑起来,靠的是力。与地面的摩擦力。

摩擦力里包含了至少5个部分,匀速摩擦力、加速摩擦力、克服风阻的摩擦力、克服重力(爬坡下坡)的摩擦力、车轮与路面接触产生的形变(热形变即发热)摩擦力。

车辆电控的电力拖动就是要控制好这5个摩擦力。

而车辆电控中,电机的扭矩就是对应地面摩擦力的反作用力。

在"N电机双电压、短途纯电长途增程"的设计中,低压系统(50V电池)提供了匀速摩擦力、克服风阻的摩擦力和车轮与路面接触产生的形变(热形变即发热)摩擦力这三个力。高压系统提供了加速摩擦力和克服重力(爬坡下坡)的摩擦力这两个力。根据仿真、及相关理论计算在正常路况、合理百公里加速(5~13S)、爬坡坡度较小等情况下,低压系统和高压系统的(功率和扭矩)大小比例在1:2到1:5之间。这些仿真计算是确定电机参数极为重要的依据。

上面是车辆电控中电力拖动系统的特性。下面看一下电机的特性。

对于一个电机而言电机的功率和扭矩是固定的。电机功率:P=1.732×U×I×cosφ;电机转矩:T=9549×P/n ;电机功率 转矩=9550*输出功率/输出转速。转矩=9550*输出功率/输出转速 P = T*n/9550。

但相同功率、不同电机。转矩却不一样。看下图一

图 1 Motor-CAD自带模型80KW leaf 纯电动车电机功率扭矩曲线

由图一知道,当一个大电机在小功率下运行时,其转矩是在额定转矩。而转矩是用来抵消摩擦力的。对于启动转矩达到2倍额定电机转速的的电力拖动负载通常称为重载启动。

这一电机特性可以用来匹配车辆传动系统的电力拖动负载特性。

在"N电机双电压、短途纯电长途增程"的设计中,将50V低压电机设计成三相异步电动机,具有很好的过载特性,能够提供高达3倍额定功率的启动转矩。就是利用了这一特性匹配。

"N电机双电压"中,△-Y接法的双电压电机的车辆传动是单电机传动。因这样的电机电控系统追求最低成本,在仿真中也会设计成成本最低的固定传动比单变速箱。跟目前的单电机传动箱相同。

在双电机、三电机和多电机多轴等车辆传动中,其控制模型相当复杂。以双电机为例。

图 2 双电机传动的常用方式

双电机的传动方式非常多,"N电机双电压、短途纯电长途增程"的仿真设计中,以一种较新颖的方式出现。

多电机多轴车辆传动系统知识还在学习中。

标签:  车辆传动
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