電動汽車驅動系統的案例
電動汽車電驅動系統詳解及常見故障分析
一、電動汽車系統組成
如果把電動汽車看生是一個大系統，則系統主要由電力驅動子系統、電源子系統和輔助子系統組成。電驅動系統主要由四大部分組成：驅動電機、變速器、功率變換器和控制器。驅動電機是電氣驅動系統的核心，其性能和效率直接影響電動汽車的性能。驅動電機和變速器的尺寸、重量也會影響到汽車的整體效率。功率變換器和控制器則對電動汽車的安全可靠運行有很大關系。驅動系統的功能是將儲存在蓄電池中的電能高效地轉化為車輪的動能進而推進汽車行駛，并能夠在汽車減速制動或者下坡時，實現再生制動。
下圖表示一種典型的電動汽車系統組成，圖中雙線表示機械連接；粗線表示電氣連接；細線表示控制信號連接；線上的箭頭表示電功率或控制信號的傳輸方向。來自加速踏板的信號輸入電子控制器并通過控制功率變化器來調節電動機輸出的轉矩或轉速，電動機輸出的轉矩通過汽車傳動系統驅動車輪轉動。充電器通過汽車的充電接口向蓄電池充電。在汽車行駛時，蓄電池經功率變換器向電動機供電。當電動汽車采用電制動時，驅動電動機運行在發電狀態，將汽車的部分動能回饋給蓄電池對其充電，并延長電動汽車的續駛里程。
二、電動汽車電驅動系統特點
電動汽車電驅動系統是區別于內燃機汽車的最大不同點。電動汽車對驅動系統的要求很高。電動知家總結，電動汽車驅動系統應符合下列要求：
1）瞬時功率大，短時過載能力強，以滿足爬坡及加速的需要；
2) 調速范圍寬廣；
3) 在運行的全部速度范圍和負載范圍內，具有較高的效率。也就是在電機所有工作范圍內綜合效率高, 以盡量提高電動汽車一次續駛里程；
4) 可靠性高，使用方便簡單，價格低廉；
5) 功率密度高，體積小，質量輕。
三、電動汽車電驅動系統構成
1．電動汽車驅動電機
選用小型輕量的高效電機，對目前電池容量較小、續駛里程較短的電動汽車現狀顯得尤為重要。
展開 某純電動汽車驅動系統24階振動噪聲的分析與優化
作者：馬敬丨湖南獵豹汽車股份有限公司
本文分析了純電動汽車驅動系統振動噪聲來源、傳遞路徑及優化路徑，并以某純電動汽車蠕行起步階段驅動系統24階噪聲為研究對象，提出了優化扭矩控制策略方案，有效減弱了蠕行起步階段驅動電機系統24階振動噪聲。
1 純電動汽車驅動系統噪聲來源與優化路徑
動力輸出裝置的電動化使得整車內外的噪聲趨于減小。近些年來，國內外學者已經有大量的研究表明電動汽車驅動電機系統的電磁噪聲是車內外主要的噪聲來源。文獻［1］定性分析了低次徑向力波是引起電磁振動和噪聲的主要來源。文獻［2］從極槽配合與永磁體削角的角度計算分析了更改電機參數對電機電磁噪聲的影響規律。文獻［3］從優化驅動電機定子沖片結構設計、提升槽滿率角度并整車驗證改善了電機本體的振動噪聲。文獻［4］從驅動電機的生產工藝方面入手探討了降低電機振動噪聲的措施。文獻［5］對電動汽車動力總成的振動噪聲的特性進行了研究，將驅動電機放置在系統中同減速器、懸置、傳動軸等作為一個整體研究及解決振動噪聲問題，單單只分析驅動電機、減速器已不再合理。文獻［6］基于振動噪聲傳遞路徑分析，使用對電機及減速器進行聲學包裹的方法實際驗證對改善車內高頻嘯叫有明顯效果。文獻［7］利用解析法和有限元法對變頻器供電時永磁電機的氣隙磁場、電磁激振力和噪聲的主要頻率進行分析得出：永磁電機在變頻器供電時定子的高次時間諧波電流在氣隙磁場中產生頻率與變頻器開關頻率相關的空間氣隙磁場諧波，其振動噪聲頻率主要分布在開關頻率及其倍數附近。
展開 一文了解電動汽車用驅動電機系統超速試驗
為了提高電動汽車的動力性能和行駛里程，通常會將電動機的最大轉速設計得相對較高。這樣，當電動汽車需要加速或爬坡時，電動機可以快速輸出更大的功率和轉矩，提供更好的加速和動力表現。
電動汽車的能量回收系統也需要考慮到電動機的高轉速設計。當電動汽車行駛時，制動時會將動能轉化為電能回收，這些電能會被存儲在電池中供電動機使用。如果電動機的最大轉速較低，那么在制動時能夠回收的能量就會受到限制，從而降低了電動汽車的行駛里程。
對電動汽車來說，高轉速的優點如下：
對于新能源電機來說，轉速高，功率密度高，體積遠小普通電機適于新能源汽車的應用。
轉動慣量小、動態響應快、峰值轉速性能好。
因此，電動汽車通常將電動機的最大轉速設計得相對較高，以提高動力性能和行駛里程。
超速試驗是用來測試電動汽車驅動電機系統的性能和穩定性的試驗方法。這種試驗旨在評估電機在超出正常速度范圍時的行為，以確保其在高速運行時仍然安全可靠。試驗過程通常包括測量電機的功率，扭矩，散熱和振動特性，以確保它們在高速工作時仍然能夠穩定運行。如果超速試驗結果不理想，則可能需要對電動汽車的設計或制造進行改進，以確保它的安全性。
電動汽車的驅動電機系統是關鍵部件，需要經過嚴格的測試以確保性能和安全。其中，超速試驗是對電動汽車驅動電機系統的重要測試之一。目的是測試電機在超額轉速下的性能和穩定性。
在這項測試中，電動汽車的驅動電機被設置在最高轉速，并在這個狀態下運行一段時間，以評估電機的熱效應、震動水平和電流、電壓的變化情況。如果電機在超速試驗中表現良好，說明其在實際使用中能夠承受高轉速的壓力。
超速試驗是電動汽車驅動電機系統生產商和汽車制造商在設計和生產過程中必須進行的一項重要測試。
展開 某純電動汽車驅動系統24階振動噪聲的分析與優化
作者：馬敬丨湖南獵豹汽車股份有限公司
本文分析了純電動汽車驅動系統振動噪聲來源、傳遞路徑及優化路徑，并以某純電動汽車蠕行起步階段驅動系統24階噪聲為研究對象，提出了優化扭矩控制策略方案，有效減弱了蠕行起步階段驅動電機系統24階振動噪聲。
1 純電動汽車驅動系統噪聲來源與優化路徑
動力輸出裝置的電動化使得整車內外的噪聲趨于減小。近些年來，國內外學者已經有大量的研究表明電動汽車驅動電機系統的電磁噪聲是車內外主要的噪聲來源。文獻［1］定性分析了低次徑向力波是引起電磁振動和噪聲的主要來源。文獻［2］從極槽配合與永磁體削角的角度計算分析了更改電機參數對電機電磁噪聲的影響規律。文獻［3］從優化驅動電機定子沖片結構設計、提升槽滿率角度并整車驗證改善了電機本體的振動噪聲。文獻［4］從驅動電機的生產工藝方面入手探討了降低電機振動噪聲的措施。文獻［5］對電動汽車動力總成的振動噪聲的特性進行了研究，將驅動電機放置在系統中同減速器、懸置、傳動軸等作為一個整體研究及解決振動噪聲問題，單單只分析驅動電機、減速器已不再合理。
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某純電動汽車驅動系統24階振動噪聲的分析與優化
作者：馬敬丨湖南獵豹汽車股份有限公司
本文分析了純電動汽車驅動系統振動噪聲來源、傳遞路徑及優化路徑，并以某純電動汽車蠕行起步階段驅動系統24階噪聲為研究對象，提出了優化扭矩控制策略方案，有效減弱了蠕行起步階段驅動電機系統24階振動噪聲。
1 純電動汽車驅動系統噪聲來源與優化路徑
動力輸出裝置的電動化使得整車內外的噪聲趨于減小。近些年來，國內外學者已經有大量的研究表明電動汽車驅動電機系統的電磁噪聲是車內外主要的噪聲來源。文獻［1］定性分析了低次徑向力波是引起電磁振動和噪聲的主要來源。文獻［2］從極槽配合與永磁體削角的角度計算分析了更改電機參數對電機電磁噪聲的影響規律。文獻［3］從優化驅動電機定子沖片結構設計、提升槽滿率角度并整車驗證改善了電機本體的振動噪聲。文獻［4］從驅動電機的生產工藝方面入手探討了降低電機振動噪聲的措施。文獻［5］對電動汽車動力總成的振動噪聲的特性進行了研究，將驅動電機放置在系統中同減速器、懸置、傳動軸等作為一個整體研究及解決振動噪聲問題，單單只分析驅動電機、減速器已不再合理。
展開 汽車試驗：電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性試驗方法
電動汽車上的電力電子變換裝置無論數量還是功率都遠遠超過傳統汽車，電磁兼容問題的嚴重性和復雜性也遠高于傳統汽車。電機驅動系統是電動汽車的三大關鍵系統之一，也是最重要的功率變換裝置，其電磁兼容性能（electromagneTIccompaTIbility，簡稱為EMC）不僅關系到自身的工作可靠性，而且會影響整車的安全運行能力和工作可靠性。從目前已有的電動汽車整車產品的檢測過程來看，大部分車型都是經過多次整改才能夠達到國標的相關規定。鑒于電磁兼容問題的重要性，基于電磁騷擾耦合和傳播的一般機制。
本文給出了電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性試驗方法。適用于純電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池電動汽車用驅動電機系統。
注：電動汽車電源系統通常分為2種類型：第一種普通LV(低壓)系統，其典型結構特點為非屏蔽，第二種HV系統，其典型結構特點為屏蔽。
試驗方法如下：
一、電磁輻射發射試驗
1、寬帶電磁輻射發射試驗
試驗方法：本方法用于測試EUT產生的寬帶電磁輻射發射， 若無其他規定， 在30MHz-1000MHz頻率范圍內，則按GB/T18655-2010中規定的方法進行試驗。
試驗狀態：EUT應處于正常工作狀態， 且轉速為額定轉速的50%， 扭矩為額定扭矩的50%， 機械輸出負載達到持續功率的25%。
當轉速或扭矩達不到EUT試驗狀態時， 可調整扭矩或轉速以達到持續功率的25%， 并在試驗報告中注明。
如EUT包含多個單元， 單元之間的連接線宜使用原車上使用的連接線束；如果無法實現， 電子控制單元和人工電源網絡(AN)間的連接線長度應符合本標準規定.線束應按實際情況端接，并帶實際負載和激勵。
試驗布置：試驗布置圖見圖3.
屏蔽配置應按照車輛的實際情況布置，通常所有屏蔽的HV部件應低阻抗正常接地(例如AN、電纜、連接器等狀態) EUT和負載均應接地。
展開 電動汽車電機驅動系統EMC設計及測試研究
引言
電機驅動系統作為電動汽車的動力來源及將電能轉換為機械能的關鍵設備，在電力轉換的過程中會產生大量的傳導及輻射騷擾信號，是電動汽車EMC問題的主要零部件之一。
由于監管機構的強制要求及各車廠出于提高自身競爭力的考慮，目前設計人員已對電動汽車的EMC問題做了較多的研究，相關的國家標準也日益為人們所熟知。
其中GB/T18655—2018《車輛、船和內燃機無線電騷擾特性用于保護車載接收機的限值和測量方法》是零部件廠商應用最為廣泛的EMC標準之一，該標準在新修訂的內容中增加了對高低壓部件的適用性部分，包括高低壓耦合的測量方法及高壓部分的限值等，并在附錄I高壓部件的示例中提到帶電機的逆變器。
但該標準未限定測試中電機及控制器應處于的工作狀態，根據文獻的研究，不同工作狀態下電機驅動系統的傳導及發射騷擾性能在不同頻段有不同的表現。除此之外，工業與信息化部在2018年推出了針對性適用于電動汽車用電機驅動系統的EMC標準GB/T36282—2018《電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性要求和試驗方法》，此標準從整車應用的角度出發，對電機驅動系統的輻射騷擾限值、輻射抗擾及傳導抗擾、靜電放電抗擾都做了全面的要求，是電機驅動系統較為全面的EMC標準，該標準還對測試時電機驅動系統應處于的工作狀態做了明確要求，得到了認可和廣泛應用。
EMC測試往往是電機驅動系統測試的后期環節，同時也是關鍵環節，若EMC測試的效果不理想，可能導致開發過程較多的重復，同時由于EMC測試資源緊張，其測試費用也十分高昂，廠家一般都難以預留充足的EMC測試整改時間。因而，在設計階段對影響EMC性能的關鍵因素做較為充分的考慮，在方案設計中對可能存在的EMC問題進行設計消除，是設計工程師必須考慮的內容。
展開 電動汽車電機驅動系統EMC設計及測試研究
引 言
電機驅動系統作為電動汽車的動力來源及將電能轉換為機械能的關鍵設備，在電力轉換的過程中會產生大量的傳導及輻射騷擾信號，是電動汽車EMC問題的主要零部件之一。
由于監管機構的強制要求及各車廠出于提高自身競爭力的考慮，目前設計人員已對電動汽車的EMC問題做了較多的研究，相關的國家標準也日益為人們所熟知。
其中GB/T18655—2018《車輛、船和內燃機無線電騷擾特性用于保護車載接收機的限值和測量方法》是零部件廠商應用最為廣泛的EMC標準之一，該標準在新修訂的內容中增加了對高低壓部件的適用性部分，包括高低壓耦合的測量方法及高壓部分的限值等，并在附錄I高壓部件的示例中提到帶電機的逆變器。
但該標準未限定測試中電機及控制器應處于的工作狀態，根據文獻的研究，不同工作狀態下電機驅動系統的傳導及發射騷擾性能在不同頻段有不同的表現。除此之外，工業與信息化部在2018年推出了針對性適用于電動汽車用電機驅動系統的EMC標準GB/T36282—2018《電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性要求和試驗方法》，此標準從整車應用的角度出發，對電機驅動系統的輻射騷擾限值、輻射抗擾及傳導抗擾、靜電放電抗擾都做了全面的要求，是電機驅動系統較為全面的EMC標準，該標準還對測試時電機驅動系統應處于的工作狀態做了明確要求，得到了認可和廣泛應用。
EMC測試往往是電機驅動系統測試的后期環節，同時也是關鍵環節，若EMC測試的效果不理想，可能導致開發過程較多的重復，同時由于EMC測試資源緊張，其測試費用也十分高昂，廠家一般都難以預留充足的EMC測試整改時間。因而，在設計階段對影響EMC性能的關鍵因素做較為充分的考慮，在方案設計中對可能存在的EMC問題進行設計消除，是設計工程師必須考慮的內容。
展開 淺析純電動汽車驅動電機控制系統的控制過程
純電動汽車的使用已經走進我們的生活，它已成為當前這一時期汽車的典型轉型。純電動汽車從結構上來說主要體現在動力總成控制系統、電機控制系統和電池及其管理系統三個方面。從工作原理上來講，純電動汽車主要是通過高壓蓄電池直接供電，再由驅動電機控制模塊控制汽車驅動電機起動運轉。本文主要對純電動汽車電機的結構、電機控制系統過程進行分析。
燃油汽車在使用過程中燃燒排放出熱量，同時廢氣排放也在同步增加，這就讓我們的環境持續受到污染，空氣指數也受到嚴重影響，隨著我們對燃油的使用，燃油能源也在逐漸的減少，人類將會面對能源危機所帶來的影響。為了我們的生存環境不再受到污染，為了讓生態資源與人類需求保持平衡，純電動汽車的發展逐漸取代現在使用的燃油汽車，將成為我們的迫切需要。
純電汽車與傳統汽車相比，主要是用蓄電池取代傳統汽車的發動機。電動汽車電動機驅動系統所需要的電能由車載蓄電池提供，并將車載蓄電池輸出的電能轉化為電動汽車所需要的機械能，而驅動電機的輸出軸便連接至該電 動汽車的驅動系統，經過驅動系統基本結構的傳動裝置， 傳動裝置把驅動電機傳來的力轉化為驅動力，從而驅動汽車驅動輪，完成行駛。
純電動汽車的核心部件主要由驅動電機和電機的控制模塊組成，驅動電機模塊主要是根據駕駛員的操作，把電動汽車動力電池所產生的電能最大化的轉化為車輪旋轉所需要的動能，或者是在制動時，車輪上所產生的動能 反饋給電動車電池。電動汽車的動力性、經濟性和舒適性直接受驅動電機的特性影響，驅動電機的特性也就成為評價汽車性能的主要指標。
汽車驅動電機系統主要通過驅動電機、各種傳感器、 驅動電機控制模塊、高壓線束、低壓線束、冷卻系統與電動汽車的其它系統連在一起。
純電動汽車電機廣泛采用三相交流永磁電動機。
展開 【限時領取】44頁PDF文件 電動汽車驅動系統設計
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限時下載 | 146頁PDF文件 國內外電動汽車電驅動總成系統發展現狀—中國汽車技術研究中心
【免責聲明】文章為作者獨立觀點，不代表旺材動力總成立場。
展開 開發一種 Orbitless 電動汽車主減系統 附機械傳動系統Romax Designer建模、分析
眾所周知，高速比高扭矩會對傳動裝置引發更大的噪聲、振動和不平衡性，因此多級減速驅動的初級驅動通常是上述噪聲、振動和不平衡性主要來源。雖然通常需要平行軸差速器來提供軸間隙，但可以使用同軸初級驅動來最大限度地降低噪聲、振動和不平衡性，或支持更高的電機速度以提高效率。Orbitless 傳動是一種新的本輪齒輪結構，理論上證明它比行星級或平行軸級齒輪結構具有更高的效率和更低的噪聲、振動和不平衡性，因為它的內部速度更低，齒輪嚙合更少。
本工作描述了 Orbitless Drives Inc.、Romax Technology Ltd.和 Linamar Corp.之間的一項合作，以證明將 Orbitless 驅動作為電動汽車驅動系統中的主要減速級的實際好處。它包括以下內容：
-Orbitless 傳動的設計可以集成到 Romax Designer 軟件中
-滿足電動汽車主要減速驅動器指定的要求
-Romax Designer 用于設計和優化 Orbitless 和行星級的傳動設計以滿足規范要求
-模擬器的性能和原有相關傳動的性能指標比較
-Orbitless 和行星傳動原型構建電動汽車質量標準
-安裝 Orbitless 的原型在測力計上并對其性能指標測試
-與模擬預測相比較的實際性能指標。
新穎性：
Romax Designer 此前僅支持行星和平行軸配置，增加對 Orbitless 的設計支持后，我們在此討論一下相關的挑戰。
在過去，Orbitless 驅動器已經開發和評估，僅小批量為驅動系統提供應用，而且很少進行幾何參數優化。Orbitless 的詳細設計、優化和仿真將是同類工作中的第一個需求，電動汽車規模化開發應用也是如此。
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國外電動汽車三合一驅動系統集錦
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電動汽車用三合一電驅動系統設計與驗證
圖8 三合一電驅動系統臺架測試圖
4.1 系統性能測試
在290 V電壓工況下，分別對樣機進行系統輸出外特性、系統效率、系統溫升的測試。
系統輸出特性如圖9所示，三合一電驅動系統在電動和發電工況下均可以穩定輸出峰值功率55kW和峰值轉矩150N·m。三合一電驅動效率測試結果，如圖10所示，電動工況下，系統最高效率為95.5%，控制器最高效率為98%，電機最高效率為97.5%；發電工況下，系統最高效率為94.5%，控制器最高效率為97.5%，電機最高效率為97.5%。經過軟件計算，系統效率大于80%的面積占比81.0876%，控制器效率大于80%的面積占比93.1055%，電機效率大于80%的面積占比91.172 7%。
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清華丨電動汽車新型電機驅動系統
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