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电动汽车电机系统三相主动短路分析及应用
来源:汽车电器  作者:佚名  2019-01-18 08:16:29


    3 三相主动短路应用分析
    前文已说明了电机控制器工作在ASC模式下电机输出转矩、转速及相电流成一定对应关系,但根据实际测试验证发现,不同的驱动电机下应用ASC其转矩和转速、相电流和转速的变化曲线均有所不同,ASC模式下输出转矩、转速和相电流的对应关系与电机本身固有输出特性息息相关。

    3.1电动车高速失控应用
    在新能源电动汽车中,车辆的唯一动力源为驱动电机,且目前大部分的电动车用电机类型为永磁同步电机,一旦驱动电机永磁体退磁或脱离半轴连接等故障发生,驱动电机可能会出现转速失控而引发整车失控,危及人身安全。图6所示为匹配某纯电动车型的驱动电机在ASC模式及逆变器关闭(开关管全关断)下输出转矩和转速的特性曲线。由曲线图可知该电机在较高转速((7 000 r/min以上)下运行时如直接关闭逆变器电路将会产生很大的制动转矩,对高速行驶中的车辆而言极其危险。对比ASC和逆变器关闭的转矩和转速特性,车辆高速下出现失控或严重故障时,在电机高转速区(5 300 r/min以上)进入ASC模式,在电机低速区((5 300 r/min以下)进入逆变器关闭模式,为高速运行车辆安全停车较为有效的保护措施。

    3.2反电势过高保护应用
    由于电动机运行过程存在反电势的特性,新能源汽车在行驶过程中如果出现电机转速异常及控制不良等情况,极有可能出现电机的反电势高于电机输入电压,从而引发反电势通过逆变器倒灌动力电池,造成动力电池及相关高压器件的损坏。因此在出现此类故障时,适宜地进入ASC控制模式尤为重要。
    图7为搭载于某款新能源电动汽车的驱动电机在不同转速下反电势与输入电压的对比曲线图。由图7可知电机反电势与转速成正比例关系,且在转速大于3 000 r/min以上,均有可能出现反电势高于输入电压的情况,因此在转速大于3 000 r/min以上时,电机控制器应考虑进入ASC状态。

    值得注意的是,电机系统运行于ASC模式下,驱动电机相电流将远高于正常工作状态,并可能接近峰值电流,因此实际应用时需确保相电流不超过电机的峰值电流,避免造成高压器件的损坏。结合前文所分析ASC状态下驱劫电机转矩、转速和相电流的关系,对该电机的特性测试数据如图8、图9所示。由图8、图9可知,ASC状态下反向转矩在电机转速3 000 r/min以上已稳定,且相电流为225 A(电机峰值电流为280 A )不超过峰值电流,那么该车辆电机控制器进入ASC控制模式可基于以下工况。



    1)动力电池输出母线电压为240VDC时,为了防止高反电动势倒灌动力电池,电机转速大于3 000 r/min时进入ASC模式。
    2)动力电池输出母线电压为240~400VDC时,为了防止高反电动势倒灌动力电池,电机转速在3 000~5 000 r/min应对比电机输入端电压和反电势数据,在反电势高于电机输入端电压时进入ASC模式。
    3)动力电池输出母线电压400VDC时,为了防止高反电动势倒灌动力电池,电机转速大于5 000 r/min进入ASC模式。

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