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电力传动核心:电动机和电子元件

信息来源:chuandong.biz  时间:2011-05-09  浏览次数:237

  电力传动系统的核心部件当属电子元件和电动机。它们是具有不同特性的复杂子系统。
  电动机堪称无所不能,几乎在整个转速范围内,都能输出93-97%的动力,并且拥有可靠性高、重量轻等优点。与内燃机不同,电动机在极低的转速内即可获得最大扭矩,实际上从起动位置开始即可获得最大扭矩。因此,纯电动车辆中使用单级变速器即可满足动力输出的需求。
  被奥迪用作驱动系统的电动机可以分为两类。一类就是异步电动机(ASM)。它们不具备永久磁铁,设计简单,结实耐用,保养成本低廉而且使用寿命长。它们仅限用于集成于变速箱的应用方案中。
  第二种即永磁同步电动机(PSM)。具有更高的功率密度,因此,它们在很多应用设计中具有更加紧凑而且更加轻质的特点。此外,在较低转速范围内即可获得很高的扭矩和效率。电动机的性能取决于其设计,可以通过改变其直径和长度调整功率和扭矩。
  在奥迪?Q5?hybrid?quattro等混合动力车中,奥迪采用了旨在获得较高扭矩的永磁同步电动机。它们直径较大,但是长度只有几厘米,因此可以轻松集成于内燃机和变速箱之间。最佳转速范围介于500和5,000转/分之间,它们能够巧妙地协调内燃机的扭矩特征。
  对于经常性或永久性电动车辆来说,功率优化的PSM以及ASM电机适用于其高转速版本。它们的直径比扭矩优化的电动机小。另一方面,它们长度更长,具有更为宽广的转速范围。
  奥迪汽车使用的所有电动机均为液体冷却式,以便将其可靠的工作温度尽量保持在180°C。然而,热量因素限制了其功率潜能,但是,短期的超负荷运转是允许的。比如,?A1?e-tron电动车内的电动机能够获得61马力(45千瓦)的持续运转功率,而在短时间内能够提供102马力(75千瓦)的瞬间峰值功率。
  高度复杂性:脉冲控制的逆变器
  电子元件是电动传动系统中最复杂而且最昂贵的部件:一个脉冲控制的逆变器根据电动机的需要将直流电压转换为交流电压。
  电子元件外壳内隐藏着复杂的内部力量:比如,在奥迪Q5hybrid?quattro中,脉冲控制的逆变器必须使用264伏的电压输出高达40千瓦的功率,好像在瞬间持续开启和关闭以及调暗666个功率为60瓦的灯泡。其核心就是一个由几个相互连接的半导体元件——IGBT(绝缘栅双极型晶体管)构成的模块。
  电子元件的内部温度远远超过100°C。依靠金属壳体内的液体冷却驱散热量。奥迪?Q5?hybrid?quattro中使用的最新一代脉冲控制逆变器重量很轻而且极其紧凑。其体积不超过6升。它已经集成于直流电源转换器中,转换器为高压系统中12伏的电气系统供电。
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