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日产LEAF 2011款电机及其控制器分析

所属分类:凤凰彩票平台新闻 发布时间:2019-06-29 12:02 作者:凤凰彩票_凤凰彩票 文章来源:凤凰彩票平台

  2011款LEAF电机峰值转矩280Nm,峰值功率80kW,峰值转速10390rpm。反电动势为51Vrms/1000rpm。重量到达58kg,体积大约19L。算下来功率密度约为1.4kW/kg和4.2kW/L,正在当时也不算最高的。电机为永磁同步,8极48槽。

  为了增众气隙磁链、凸极率,从而抬高转矩密度,Leaf的电机摒弃了一型和V型磁钢组织,采用了delta组织。磁钢采用的30UH。

  转子的磁槽里并不是100%填充磁钢,而是留了一片面气隙,这即是隔磁桥。隔磁桥内部都是氛围,磁导率低,磁阻大,就能开导磁密线穿过较窄的定转子气隙,去耦合定子绕组,而不是直接通过转子铁芯变成磁场闭合,变成漏磁的浪掷。

  磁桥不是越大越好,由于这片面空间会影响转子的呆板强度。专家都明确转子高速盘旋后,会变成离心力,磁钢会有摆脱转子飞出去的趋向,对待内埋式电机就需求磁钢外部的硅钢片牢牢的捉住磁钢。借使隔磁桥大了,磁钢外的硅钢片就薄了,呆板强度不足,高速容易扫膛。

  Leaf的这款电机,优化了磁桥的倾斜角和宽度。倾斜角厉重是从呆板力的方面研讨,采用了60°。磁桥宽度厉重是从低重涡流损耗和增大Q轴电感的角度去衡量优化。

  外面上,永磁电机同步运转,转子磁链应当是恒定的,没有磁链震动,转子不会发生涡流损耗。但实践因为定子齿槽效应、逆变器PWM供电、电流暂态震动等成分,转子的磁链正在空间和岁月上是存正在变革的。变革的磁场就会发生变革的电场,从而正在转子上变成涡流,形成发烧。

  为了减小涡流效应,转子本体也和定子相同做成叠片式硅钢片,但磁钢却不行做成薄片,如此磁钢轮廓的涡流就弗成避免成了转子的厉重热源。稀少是当电机高速长岁月运转时,电机频率高,涡流效应更光鲜,转子温度升高,借使超出了磁钢的居里温度,就会形成失磁。Leaf的这款电机磁钢也采用了分段式,如上图所示。

  定子采用的是0.3mm的硅钢片,硅钢片太厚定子涡流损耗大,硅钢片太薄加工难度高、本钱高。定子绕组采用0.75mm的漆包线,采用主动下线%的槽满率。

  通过橡树岭的堵转测试,正在600Apeak下,电机到达峰值转矩280Nm。

  电机标称的峰值功率是80kW,但怪僻是正在7000rpm、65°的入水口温度下,电机80kW却能继续运转1小时以上(温度到了160度)。看来峰值功率80kW的瓶颈不正在电机,也许正在掌握器的输出材干上,电机远远有富余。

  实测的电机效力求,高效区正在中高速、中高功率相近。和常例的打算理念不相同啊,感触正在实践开车流程中,这个区域操纵频率很低啊。

  该款掌握器外形如下图所示,长470mm,宽280mm,高140mm(最高处190mm)。

  掌握器总重16.2kg,总的体积15.6L,可是盖子上有个凸出1.5L众余空间,上面LOGO,线L旁边。

  直流端子线,相易端子线Arms)。翻开盖子后,最上面看到的即是掌握板,内部构造采用叠层时安放,从上往下次第是掌握板、掌握板支架、电容、电容支架、驱动板、IGBT、散热器。

  掌握板的厉重功用是电源电压调度、驱动信号发出、通信、输入输出信号调度等效用。主芯片是Renesas的R5F71476FPV,32位,512 kB ROM ,有16道12位AD。解码芯片用的是众摩川的AU6803。为了抬高EMC,36pin 线束上用了磁环。

  正在X射线下,内部构造如下图。比力怪僻的是为什么孤单加了一个1.13uF的小电容,仅仅是为了抬高空间应用率?看名望,也不像是IGBT尖峰电压的汲取电容。

  实在不知用的谁家的IGBT,可疑是定制的,看尺寸比英飞凌的Econo封装稍微大点。

  依据官方的说法,这款IGBT的稀少之处正在于,功率芯片直接焊到了母排上面,普遍IGBT都是放正在陶瓷基板上,然后通过bonding线连到母排上的。

  下图是个驱动电道的简图。IGBT的开通合断速度是驱动电道决计的,太疾会形成电压尖峰过高,太慢会形成开合损耗过大,于是需求衡量。

  依据官方说法,合断时借使dvdt过高,就可能通过该电道低重门极的放电速度,减小合断速率,从而减小dvdt。因为只是个简图,很难明白实在实质,哪位大牛能证清晰,迎接给我音信。

  从IGBT的输出三相端子到电机线接线处的铜排走线,是很头疼的事务,由于既要留肯定的隔决绝缘,走向又要拐许众弯。这款掌握器应当是用的塑料模具,同时办理了电传播感器的固定、铜排绝缘和固定等题目。

  电池来的正负母排需求先到电容,电容再输出到三只IGBT。电容到igbt的铜排需求优化打算,减小杂散电感,从而减小合断电压尖峰。这片面也是用塑料件来杀青的。

  停机后,薄膜电容上再有残留的高压,但薄膜电容走电流很小,于是放电很慢,为了加疾放电速度,正在直流上并了一个电阻(61kΩ,15W),梗概需求2min才具将电压放到安定阈值。

  老四最起源平昔没念清晰一个题目,这款掌握器体积很小,内部交直流集成母排上的螺钉孔,正在临蓐流程中,怎样拧上螺钉,杀青电容、IGBT的固定。可能看到,这些螺孔都是秤谌偏向的(不行从上往下固定的),且外壳隔断很近,没有奇奸细具根蒂没法装配固定。其后涌现人家用了一个很土的步骤。

  正在掌握器外壳上留许众的孔,临蓐时从这些孔拧螺钉。拧完螺钉后,再用挡板把孔给封死。如此很有用,但外壳会比力丑,况且做的欠好的线,起码增众了密封伤害的隐患。

  掌握器峰值电流输出材干和继续电流输出岁月,都是由功率器件的温度所决计了的。热爱惜政策既要保障车辆正在各个工况下最大输出材干,又要爱惜本身避免损坏。

  Leaf的掌握器,及时估算了IGBT的结温,用该温度来确定IGBT输出电流的巨细。

  一是器件发烧损耗盘算,用今朝的直流电压、输出电流、开合频率和PWM占空比,及时盘算IGBT和二极管的开合损耗和导通损耗,归纳取得器件的发烧总量。二是凭据模块内部的热模子(热阻和热容等参数),加上器件总发烧量,盘算取得IGBT和二极管的及时结温。三是用估算的结温做爱惜,高于肯定阈值起源降容,接续高于肯定阈值就直接停机爱惜。

  根基思绪都是如此,邦内许众厂家也正在如此做。环节是损耗盘算和热模子的正确性,需求屡次做试验比照。当然也不行统统依赖于估算的温度,这除外还需求爱惜政策。

  官方说默认开合频率是5kHz,对上万转的电机来说,感触很低啊。不外凭据实测数据,温升很低,于是低开合频率也不是没也许。不知有好友实测过没有,有没有实在的值。

  掌握器驱动电机,转矩反响相对待古板燃油启发机来说,疾了一个数目级。带来加快性抬高的同时,会形成传动编制的颤栗,呈现来即是踩下或松开油门时,车会有颤栗感,正在低速最光鲜。所认为了湮灭颤栗,需求采用肯定的掌握政策。Leaf颁发的政策是一个前馈积累,这玩意儿看看就行,领略下思绪,实在怎样干还得靠本人去琢磨,软件政策的东西人家相信是不会说的。

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