HEV系统的主要部件:马达与逆变器详解

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        构成HEV系统的主要部件包括马达、逆变器、电源系统、高电压辅机系统等。车载用马达大多使用交流马达,对小型轻量化、高输出功率、高转速等方面要求严格。逆变器由功率元件、电容和控制电路组成。本文将对二者的特征和性能要求等进行讲解。

  混合动力车(HEV)的驱动心脏是马达。首先来看马达的特征。

  马达是提供HEV及电动汽车(EV)驱动力的重要部件。乘用车行驶使用的马达一般输出功率为10k~60kW左右。由市售车辆改造而来的EV和小型EV虽然使用直流(DC)马达,但交流(AC)马达仍占主流(表1)。

大量采用永久磁铁型马达

 

 

 

  对于HEV用马达,可以列举的性能要求有小型化所需的高输出功率化、高转速化、高电压化、提高燃效所需的高效率化、以及行驶系统的免维护化等。表2分别列出了DC马达和AC马达在要求项目上的利弊。

  在支持高电压和维护方面AC马达有利,其中,小型且高效率的永久磁铁型马达得到了大量采用。永久磁铁通过使用钕等稀土类磁铁,实现了大幅的小型化和高输出功率化。

 


图1:SPM与IPM的转子结构
根据磁铁的配置可以分成表面磁铁型(SPM)与内置磁铁型(IPM)。
 

 


图2:磁阻转矩的利用
HEV大多采用能够使用磁阻转矩的IPM。

  永久磁铁型马达可以根据磁铁安装位置的不同分为表面磁铁型(SPM)和内置磁铁型(IPM)(图1)。HEV大多采用的是易于实现高速化,能够利用磁阻转矩的IPM(图2)马达。SPM马达则主要应用于存在振动音问题的电动助力方向盘等方面。但是,当永久磁铁型马达大量使用稀土类磁铁时,成本与稳定供应方面存在课题。

 

 

图3:HEV用马达
采用IPM转子。

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