精进

2017年6月28日

精进电动创始人兼CTO蔡蔚:电机、电控安全性技术

2017年6月21-22日,由中国平顺财产协会、TIAA车载信息办事财产利用同盟与车云网合营主理的2017年中国平顺财产峰会暨首届交通平顺财产论坛在北京召开。本文系精进电动开创人兼CTO蔡蔚在会上颁发的演讲。蔡蔚就电机、电控安然性技巧和大年夜家进行了探究。 以下为演讲实录: 在汽车电动化进程中的早期,驱动电机主是商用车直接驱动和乘用车“电机加一个减速器”,这个未来的成长趋势是减速器向多档变速箱成长。也便是说电动化汽车减速器可能会慢慢地被两档至四档箱等取代,尤其是混杂动力汽车。因而精进电动就率先做了一个电机加上两档箱的系统,这个系统已经批量临盆了并开始搭载节能与新能源商用车。可见,本日精进电动已经不再仅仅做电机了,也在做周详机电耦合总成。下边开始慢慢展开讲几个与电驱动安然相关的问题。 第一个,大年夜家请看这是一个电驱动总成系统,我讲完了这个系统再奉告大年夜家它跟安然有什么关系,实际上该系统包括一个电磁离合器,大年夜家都知道我们国家自己做的离合器不敷风雅,也不知道若何很好地节制它。精进电动发现了专用的电磁操作两档变速器,由电磁力将离合器吸合,并由弹簧将其分开,其道理便是这么简单。由于电机轻易调速,以是当电磁齿嵌离合器被引入后,就办理了我国不会造湿式离合器的短板,也办理了干式离合器维修频繁和防护较差的问题。 我国为什么造不好变速箱?缘故原由在于做不好高精度齿轮和离合器及其操作机构。我现在开始讲安然问题之一,即IP防护等级。在这页PPT中,我写了这一大年夜堆器械,是防护等级的定义。上边这些在新能源汽车中利用不多,故都不紧张,我们主要用的是IP67和IP67以上的。 我顺便供给大年夜家几个参考的标准,下面简单提醒同业一下,描述IP等级的数字,不是数字大年夜的必然比数字小的防护更好,以是要留意定义的不合。我就不具体的讲这个了,简单地提一下我们这个电驱动总成,这个试验是将其淹到水里30分钟,试验满意IP67的要求。是以从右边这个图中大年夜家可以看到,搭载此电驱系统的车辆可以涉水行使。我们大年夜家知道,传统车常常涉水就被淹,淹水今后就从进排气管等进水造成发念头火灾等。而电动车如果进水了,防护不好会逝众人,比传统车可厉害多了。这里我们办理了防水等一系列问题,双电机混动系统中心原本是干式离合器,我们现在用了免掩护电磁离合器。优点之一:传统的干式离合器每年必要掩护,我们齿嵌式电磁离合器终生免掩护;第二我们也行成了系统的永世密封,应用这个系统的好处是它更安然了,把汽车当成“潜水艇”了,开个玩笑。 高压和低压的线束和连接件也是一大年夜堆的IP防护问题。 图中我只是举了个例子,在这里不逐一枚举了。市场上很多的电机和节制器都是因为接线不好而造成进水的,那么是什么缘故原由呢?图中大年夜家可以看到,当把它俩粘到一路时,因为线束是由一些股线组成,假如轻忽了股线间隙,水就会从股线一端经由过程内部流到股线另一端。 水把您的绝缘管当成水管子从一端流导另一端。这样的掉效案例很多。 怎么办?办理问题的法子是把这个地方焊在一路并密封, 股线变成一体了就不至于向导水流了,我讲的只是一个例子。 我们再讲安然的第二个问题是上坡驻车的问题, 我们当然知道车爬坡时不盼望它溜下去,溜下去可能造成车毁人亡。对电机系统节制该怎么办呢?我们平日用转矩和转速的节制切换,自动地使车可以稳定的不溜坡,不会倒回去,这是此中的一个。办理的时刻要留意许多供应商将电机的起动转矩定义为匀称转距,匀称转矩是由包孕谷点、峰点等瞬时转矩加起来的匀称值。在办理溜坡仿真谋略的时刻必然要找到最低点,只有最低点转矩大年夜于车辆下滑力矩,车才会不溜坡。仅有最高点转矩和匀称转矩可阻拦溜坡是不敷的, 以是起动转矩必然要定义在响应电流和节制前提下的谷点(最低)转矩,整车厂要与电机供应商互相共同和确认,以包管车辆行驶安然。 从另一个角度看,电机的过热、节制器的过热和电机的去磁等保护都要防止忽然的断电和忽然的掉落电,以此达到车辆的转矩安然。假如不这样的话,孕育发生的问题会异常的严重。 正如大年夜家所知道的,我们假如在车辆高速行驶中忽然关掉落了节制器开关管的触发脉冲,车子将掉去动力,结果您在前面跑着,忽然一下急减速或停在原地了,后边高速行驶的车肯定撞上去了,这是异常严重的安然问题。 对付永磁电机退磁,平日永磁体不是其每一个点同时退磁,PPT中我画的红点的地方呈现局部退磁。平日有几种,一种叫慢慢退磁,还有“居里点”退磁,所谓居里点退磁是指永磁的特点在跨越了该温度后就不再是永磁体了,稀土铷铁硼居里温度在320多度。也便是说,对付的稀土铷铁硼永磁体,不要让它在跨越320多度下运行,以避免永远退磁的风险。纵然局部小的地方退磁也会使电机的电磁的机能下降,发生局部退磁的电机颠末几年运行,电机机能就会越来越糟。 以是用的永磁体太少,或应用过低等级的永磁体,尤其要关注永磁体退磁风险问题。为什么?永磁体等级低且用量少将带来价格便宜,在价格竞争历程傍边许多供应商常常干这件事。其后果是,您的电机过几年机能下降了,以致您的电机很可能过几年后不再是永磁电机了,由于永磁体机能全退掉落了。这页PPT展示了电机退磁的机理,光阴关系我就不再这里讲基滥觞基本理啦。退磁主要来自两个问题,其一是电流太大年夜且孕育发生磁势偏向与永磁体磁化偏向相反;其二是永磁体温度太高。办理了这几个问题就可以防止退磁。 两个问题,电流太大年夜,偏向纰谬,第三个问题太大年夜,办理了这几个问题就会防止退磁。还有一个安规电容与绝缘故障,原本只要在路上形成短路的时刻形成不了回流,现在有了安规电容之后,只要节制器傍边有一点短路就会形成回路,这是异常严重的,原本我们“十二五”不要求也有好处,当然将来要要求的。我们要加强对绝缘故障的检测,而且包管30毫秒之内能够找到绝缘故障发生的问题,这是异常紧张的问题。在“十二五”时代我们很少注重,为什么?那时刻没有EMI要求,现在加上之后,只要有一点短路它就形成回路,以是越来越重了。 还有一个安然问题与安规电容与绝缘故障相关, 前些年对电磁兼容(EMC)要求不严,许多节制器不采纳安规电容。这样仅在回路上形成单点短路的时刻形成不了回流。现在为了减低EMI装了安规电容之后,只要节制器傍边有一点短路就会经由过程安规电容形成回路,这是异常严重的。原本我国“十二五”时代不要求EMC达标也有好处,哈哈…, 当然将来对EMC是必然有要求的。装有安规电容后,就要加强对绝缘故障的检测,而且包管30~50毫秒之内能够找到绝缘故障发生的问题,这是异常紧张的。比拟没有EMC要求时,现在加上EMI限定之后,只要有一点短路它就形成短路回路,安然问题也要越来越要注重了。 另一个安然防护步伐是实施短路保护。短路保护是在设计电机傍边就要斟酌的问题,在电机冷态在最高电机转速的时刻轻易孕育发生较高反电势,以致导致节制器开关管烧掉落。 在设计的时,一是限定反电势,别把节制器的电容或开关元件烧了,而是当反电势过高时经由过程节制器下桥臂实施电机三相短路这样连起来可以打消应反电势过高而损毁节制器,挺好的。然则将电机三相出线端连起来的毛病是什么?首先便是变成短路,短路电流很大年夜,因而设计的时刻要节制电机的短路电流。 假如短路电流太大年夜,在电机轻易发烧使电机掉磁,因而这两个(指空载反电势和短路电流)都要节制。然则,这两个正好是相反的,以是设计电机也没那么轻易,我盼望更多涉及者懂得这个事理。由于我们设计的电机是要装在大年夜巴上,拉着一百多人跑的,安然做不好是很危险的,纵然大年夜巴公司真敢用。供应商也要三思而行。 从成长历史来看,在“十二五”时代,我国新能源汽车,慢慢办理了“从无到有”的问题,“十三五”应是从有到优的历史阶段,而且我国未来有可能引领天下汽车电动化的成长。比如说,我国现在所用到外交礼宾车已经开始用新能源车了,而且搭载精进电动电机的电动车有的已获单车销量的冠军。从精进电动本身来讲,不仅做电机而且也开始做动力总成系统,这里显示的包括各类各样的,有“电机+减速器、两档箱、以致包括集成在一路像丰田、本田那样的电驱动系统精进电动也在做,这里只展示了正在财产化和开拓的电驱动总成。 […]