电力助推系统,特别是电力推进系统,是电动汽车和混合动力汽车的核心组成部分。该系统主要由电动机、功率转换器和电子控制器三大部分构成。电动机负责将接收到的电能转化为机械能,以此驱动车辆行驶。功率转换器的作用是调整电压和电流,确保电动机能够得到适宜的工作条件。而电子控制器则扮演着指挥官的角色,它根据驾驶员的需求,通过发送控制信号给功率转换器,从而控制电动机产生适当的转矩和速度。
在电力助推系统中,电动机的分类主要分为有换向器电动机和无换向器电动机。有换向器电动机,如传统的直流电机,包括串励、并励、复励、场励以及永磁励磁电机。直流电机的优点在于技术成熟,控制简便,但存在高速运行可靠性差、维护不便以及功率密度低的问题。相比之下,无换向器电动机(例如交流感应电机)具有更高的效率、功率密度,以及更低的运行成本和更简便的维护。
直流电机驱动被广泛应用在需要调速、频繁起停及换向的场景,这是因为它们的技术成熟,控制策略相对简单。直流电动机的基本工作原理是利用电磁力产生扭矩,其稳态等效电路和基本方程描述了电机的运行状态和性能。电机的转矩速度特性决定了它们适用于不同工况,例如他励电机适用于需要精确速度调节的场合,而串励电机则适合高起动转矩和重负载过载的应用。
为了进一步优化电机性能,通常会采用电枢电压与磁场的联合控制策略。这可以通过斩波控制实现,斩波器通过调整占空比δ来改变负载电压,从而在固定电压电源中获取可变电压。斩波控制分为时间比率控制(TRC)和电流限制控制(CLC)。TRC通过改变占空比控制电机,而CLC则通过限制电流来间接控制电机性能。在实际应用中,电流限制控制更适用于直流电动机负载。
无换向器电动机,尤其是感应电机,因其体积小、重量轻、成本低和效率高等优点,在电动汽车和混合动力汽车中受到广泛青睐。感应电机驱动系统不仅简化了电机结构,还提高了系统的整体效率和可靠性,是现代电动车技术中的关键组件。
总结来说,电力助推系统是电动车技术的核心,其中电动机、功率转换器和电子控制器的协同工作至关重要。通过对电机类型、控制策略和性能特性的深入理解,可以优化整个电力推进系统,从而提升电动车的性能和效率。