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温旭辉车用电机车用开发难度比较大

2018-09-18 02:31:37 作者: 0人读过 | 我要赞

温旭辉:车用电机车用开发难度比较大

2011中国汽车工程学会年会于10月日在北京举办。本届年会以”动力、 能源与环境”为主题,借助技术报告、互动讨论、分会场交流等多个平台,充分展示了中国汽车行业2011年度在工程技术,尤其是节能减排方面所取得的最新进步和研究成果,加强了行业内的学术交流与合作,是汽车行业内又一次技术展示、交流、合作的盛会。

中科院建工所的温旭辉博士发表演讲,她表示,车用电机车用开发难度比较大,也就说如果你是一个做通用电瓶器的企业如果做车用电机的开发的话,还是要经历艰苦和相对比较长的时间才能转型。

以下为现场实录。

温旭辉:首先是研究背景,这张表的表达比较清楚,首先,工业应用通常在小的范围,但是电极驱动要求在全局高校。从运行工况来讲,一个是要求很高的调速范围,而且要求快速的动态响应,另外对于转矩的精度比较高,另外车用的应用条件跟工业应用是不同的,包括可靠性和工作环境。当然从价格来说,单套的价格远远要比工业应用控制的更加严格。这就带来了我们车用电机车用开发的难度,也就说如果你是一个做通用电瓶器的企业如果做车用电机的开发的话,还是要经历艰苦和相对比较长的时间才能转型。

目前,我想第一给大家讲一下我们高功率密度车的研究工作。

第一,多物理场耦合的电力电子器件的仿真平台。

第二,建立了针对IGBT的模块仿真模型。

第三,在模块建立了以后我们进一步建立了多种商用软件的车用电机的方针模型。

利用上述技术,我们在电、磁、机和热方面寻求最优的方案,实现一体化的设计和口头器的集成设计。

另外一个工作,我们低感功率主回路技术方面。

我们怎么做的呢?我们基于刚才提过的仿真平台,首先研究了开关特性,分析了复杂变化,提升了IGBT芯片的电流输出能力。

还有一个低感回路的设计,研究多个膜电单芯与母排一体化组件集成设计方法,减少杂散电感40%以上,从而建校IGBT上的尖峰电压40%,使车用控制器体积减少10%。

我们另外一件事情,处理好散热。

车用IGBT芯片热流密度达到了200W每平方米,入水口温度高,流亚与压差提供能力较弱,在这样的情况下,我们怎么来做呢?针对这种车用民用系统,有一个系统持续功率还是小于最大功率的,这是我们的一个抓手。因此我们对车用逆变器功率损耗和热管理进行研究,提出了一种高效水冷散热器设计,强化均流,使均热的效果提升,热阻和流阻进一步的减少。

大家都知道永磁是一个传统的技术,但是有一些问题,比如永磁的磁场是难以调节的,因此在低速的情况下,我们需要大的转矩,需要强的磁场,而在恒功率的时候

温旭辉车用电机车用开发难度比较大

,电压是有限的,因此需要弱磁,在这样的情况下,因为我们对永磁场难以调节,就带来功率因素的降低,还有一个问题,高速一旦失控的时候,只要永磁存在,速度存在的时候,必然有一个反电势,速度过高的时候,就有可能高过电池的电压,引起安全上的问题。

永磁材料还有一些问题,也存在失磁的风险,大家都面临永磁的成本迅速的攀升,有什么技术可以来改进,有一种电机,其实也不是什么新的电机,只是说在电动汽车的应用上,我们认为可以发挥作用。

它的特点是把永磁和电力磁混合在一起,形成混合电磁的电机,在低速的时候,通过电力磁增磁产生恒功率作业,在高速期的时候进一步的减少由于抵消永磁磁场需要的电流,提升我们系统的功率因素。

这就是一种高校混合励磁的电机图,因此在高速的情况下,电机的运行是可以调节的。最后的作用是什么呢?在我们最优励磁的条件下,功率因素可以接近于1,减少电瓶器的容量。

下面介绍一下软件平台,这是典型的电瓶系统控制的框架图,我们打出的点是值得研究的。现在我们认为电动汽车电机驱动控制,有非常多的选择,到底怎么做,跟需求有直接的关系。

这里讲一个深度弱磁的技术,这个图有一个问题,电流的IP产生最会有限幅,一旦弱磁进入以后,IP饱和以后,电压落在这些点上,一旦电压落在这些点上以后,调节器就不起作用了,这就是我们为什么采用这种控制方式的时候,并不能实现高倍速的弱磁的原因。因此我们在这方面做了深入的研究,我们提出一种单IP的策略,实现了8倍弱磁的控制,传统的控制方法是这样的,IP并不能迅速的跟踪,但是我们是间断性的跟踪。

对于汽车应用来讲,把电动驱动系统搞清楚,把细微的参数搞清楚是很难得,因此我们开发了一个软件平台,这是配置器的参数,上面是应用层,应用层是可以对用户开放的,我们要做的是硬件的选择等等方面。我们现在已经能够实现很多的性能,包括完善的模块等等。

这是我们的工作,总体上的介绍就是这些,谢谢大家!

问:我们国内在电机制造和电机控制的人才是由哪些单位培养的,和国外电机培养的人才有什么差别呢?再生制动方面有什么难点吗?

答:研究电机的大学挺多的,主要是电机、电励、电磁主要是这三方面,我们国家”211”大学培养的很多,如果说比较多的像清华大学、哈尔滨工业大学、华中科技大学,应该很多高校都在做这方面的培养。这是第一个问题。第二个问题,对于电机来说就是属于发电状态,应该来说稳态没有什么问题,关键是动态。从动态的控制来说,我们肯定是需要,一个是要限制它,不能超过电机的功率,另外,不能超过电池的功率。从我们原有的经验来讲,没有什么太多的难点。

( /李艳娇 )

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