HEV系統的主要部件:馬達與逆變器詳解
構成HEV系統的主要部件包括馬達、逆變器、電源系統、高電壓輔機系統等。車載用馬達大多使用交流馬達,對小型輕量化、高輸出功率、高轉速等方面要求嚴格。逆變器由功率元件、電容和控制電路組成。本文將對二者的特征和性能要求等進行講解。
混合動力車(HEV)的驅動心臟是馬達。首先來看馬達的特征。
馬達是提供HEV及電動汽車(EV)驅動力的重要部件。乘用車行駛使用的馬達一般輸出功率為10k~60kW左右。由市售車輛改造而來的EV和小型EV雖然使用直流(DC)馬達,但交流(AC)馬達仍占主流(表1)。
大量采用永久磁鐵型馬達
對于HEV用馬達,可以列舉的性能要求有小型化所需的高輸出功率化、高轉速化、高電壓化、提高燃效所需的高效率化、以及行駛系統的免維護化等。表2分別列出了DC馬達和AC馬達在要求項目上的利弊。
在支持高電壓和維護方面AC馬達有利,其中,小型且高效率的永久磁鐵型馬達得到了大量采用。永久磁鐵通過使用釹等稀土類磁鐵,實現了大幅的小型化和高輸出功率化。
圖1:SPM與IPM的轉子結構
根據磁鐵的配置可以分成表面磁鐵型(SPM)與內置磁鐵型(IPM)。
圖2:磁阻轉矩的利用
HEV大多采用能夠使用磁阻轉矩的IPM。
永久磁鐵型馬達可以根據磁鐵安裝位置的不同分為表面磁鐵型(SPM)和內置磁鐵型(IPM)(圖1)。HEV大多采用的是易于實現高速化,能夠利用磁阻轉矩的IPM(圖2)馬達。SPM馬達則主要應用于存在振動音問題的電動助力方向盤等方面。但是,當永久磁鐵型馬達大量使用稀土類磁鐵時,成本與穩定供應方面存在課題。
圖3:HEV用馬達
采用IPM轉子。
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