电动扫地车的电机驱动系统的组成和分类

一般地，如果把电动扫地车看成一个大系统，则系统主要由电力驱 动子系统、电源子系统和辅助子系统组成。图4-1所示为一种典型的 电动扫地车系统组成，图中双线表示机械连接，粗线表示电气连接，细 线表示控制信号连接，线上的箭头表示电功率或控制信号的传输方 向。来自加速踏板的信号输入电子控制器并通过控制功率变化器来调 节电动机输出的转矩或转速，电动机输出的转矩通过扫地车传动系统驱 动车轮转动。充电器通过扫地车的充电接口向蓄电池充电。在扫地车行驶 时，蓄电池经功率变换器向电动机供电。当电动扫地车采用电制动时， 驱动电动机运行在发电状态，将扫地车的部分动能回馈给蓄电池对其充 电，并延长电动扫地车的续驶里程。

1.电机驱动系统的要求

电机驱动系统是电动扫地车的核心，也是其区别于内燃机扫地车的最 大不同点。电动扫地车对驱动系统的要求很高。一般认为，驱动系统应 符合下列要求：

(1 )瞬时功率大，短时过载能力强，以满足爬坡及加速的需 要。

(2 )调速范围宽广。

(3 )在运行的全部速度范围和负载范围内，具有较高的效率。 也就是在电机所有工作范围内综合效率高，以尽量提高电动扫地车的一 次续驶里程。

(4 )可靠性高，使用方便简单，价格低廉。

(5 )功率密度高，体积小，质量轻。

2.电机驱动系统的组成

一般地，驱动系统由电气系统和机械系统组成。电 气系统由电子控制器、功率变换器和驱动电动机组成；机械系统由机 械传动装置和车轮组成。驱动系统的功能是将储存在蓄电池中的电能 髙效地转化为车轮的机械能，进而推动扫地车行驶，并能够在扫地车减速 制动或者下坡时，实现再生制动。

电子控制器即电动机调速控制装置是为电动扫地车的变速和方向变 换等设置的，其作用是控制电动机的电压或电流，完成电动机的驱动 转矩和旋转方向的控制。在早期的电动扫地车上，直流电动机的调速采 用串接电阻或改变电动机磁场线圈的匝数来实现。因其调速是有级的， 且会产生附加的能量消耗，使用的电动扔結构复杂，现在已很少使用。 目前，电动扫地车上应用较广泛的是晶闸管斩波调速，通过均匀地改变

直流电动机的端电压，控制电动机的电流，来实现电动机的无级调速， 在电力电子技术的不断发展中，它也逐渐被其他电力晶体管（如 GT〇、MOSFET、BTR及IGBT等）斩波调速装置所取代。

电动扫地车用的功率变换器用作DC-DC转换和DC-AC转换。DC-DC转换器又称直流斩波器，用于直流电动机驱动系统。两象限直流 斩波器能把蓄电池的直流电压转换为可变的直流电压，并能将再生制 动能量进行反向转换。DOAC转换器通常称作逆变器，用于交流电动 机驱动系统，它将蓄电池的直流电转换为频率和电压均可调的交流 电。电动扫地车一般只是用电压输入式逆变器，因为其结构简单且又能 进行双向能量转换。而且，通常采用的是正弦波SPWM逆变器。其原 理是将正弦调制波与三角载波比较，得到相应的PWM脉冲序列。 SPWM的优点在于它的算法简单，而且容易实现。

驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能，通过传动装置 驱动或直接驱动车轮。早期，电动扫地车上广泛采用直流串励式电动机， 这种电动机具有"软"的机械特性，与扫地车的行驶特性非常适应。但 直流电动机由于存在换向火花、比功率较小、效率较低、维护保养工 作量大等缺点，随着电动机技术和电动机控制技术的发展，正在逐渐 被直流无刷电动机（BCDM )、开关磁阻电动机（SRM )和交流异步 电动机所取代。

电动扫地车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给扫地车的驱动 轴。因为电动机可以带负载启动，所以电动扫地车上不需要传统内燃机 扫地车的离合器。并且驱动电动机的转向可以通过电路控制来实现变换， 因此，电动扫地车无需内燃机扫地车变速器中的倒挡。当采用电动机无级

调速控制时，电动扫地车可以省去传统扫地车的变速器电动扫地车专用电机。在采用电动轮驱 动时，电动扫地车也可以省去内燃机扫地车传动系统的差速器。

针对驱动轮所施加驱动转矩的来源来说，电动车辆所采用的驱动 方式总体上可分为两种：集中驱动和车轮独立驱动电动扫地车专用电机。

集中驱动利用一个动力源通过变速器和减速器（或只通过减速 器）p$速增扭，最后经差速器将驱动转矩大致平均地分配给左右驱动 半轴，可以采用前轮驱动、后轮驱动或四轮驱动的形式，其结构如图 4-3所示。

车轮独立驱动是只利用多个动力源分别驱动单个车轮，可以分为 两轮独立驱动和四轮独立驱动，

3.电机驱动系统的分类

现代电动扫地车常用的电动机驱动系统有四种：直流电机驱动系 统、交流电扔驱动系统、永磁无刷电机驱动系统和开关磁阻电机驱动 系统。

(1)直流电机驱动系统

直流电机驱动系统采用有刷直流电机，电机控制器一般采用斩波 器控制方式。它具有成本低、易于平滑调速、控制器简单、控制相对 成熟等优点。但由于需要电刷和换向器，结构复杂，运行时有火花和 机械磨损，所以电机运行转速不宜太高。尤其是其存在对信号 的干扰，这对高度智能化的未来电动扫地车是致命的弱点。鉴于直流电 机驱动系统的驱动控制器部分优势突出，直流电机驱动系统在当前燃 料电池电动扫地车领域仍占有一席之地。

(2 )交流异步电机驱动系统

在2 kw、400 v汽车直流充电器的全桥逆变电源中，采用ir2110驱动ikw40n120t2电路，开关工作频率为38.3 khz，交流输入为125~250 v，直流输出400 v，实验证明此驱动电路对igbt全桥逆变电路的驱动是非常好的。当然您说开关跟传统的交流开关价格肯定要高很多，我为什么在ppt前面一开始就说直流系统、直流配电系统或者直流用电系统只是传统交流配用电系统的补充和提升，你的客户有具体需求他能支付建设直流配电系统的成本，他认为你的投资成本带来的效益在电能质量和供电可靠性的改善可以避免他的损失，他所带来的损失比他自己的投资和运维要大那他肯定要上，这个来讲是有一定的目标。2mm） 密封油回油箱液位高开关动作 直流润滑油泵电机失去励磁电源 直流润滑油泵控制柜故障报警，或控制不在“自动” 直流润滑油泵控制柜电机过载保护动作 直流密封油泵电机失去励磁电源 直流密封油泵控制柜故障报警，或控制不在“自动” 直流密封油泵控制柜电机过载保护动作 直流密封油泵运行压力开关动作（2。

具有一定的优势。

我国已建立了具有自主知识产权的异步电机驱动系统的开发平 台，形成了小批量生产的开发、制造、试验及服务体系；产品性能基 本满足整车需求，大功率异步电机系统已广泛应用于各类电动客车； 通过示范运行和小规模市场化应用，产品可靠性得到了初步验证。

(3 )永磁无刷电机§区动系统

永磁无刷电机驱动系统采用永磁无刷电机。其最大特点是效率高， 质量轻，体积小，也无需维护。与异步电动机相比，永磁无刷电机成 本较高，可靠性和使用寿命也较差，同时永磁体还存在失磁的可能。 另外，制造工艺也比异步电机复杂。在控制上，由于永磁体的存在， 弱磁控制有一定的难度。因此限制了这种电机系统在电动扫地车的大量 使用。

国内企业通过合理设计及改进控制技术，有效提高了无刷直流电 机产品的性能，基本满足了电动扫地车的需求，已形成了一定的研发和 生产能力，开发了不同系列产品，可应用于各类电动扫地车；产品部分 技术指标接近国际先进水平，但总体水平与国外仍有一定差距；基本 具备永磁同步电机集成化设计能力；多数公司仍处于小规模试制生 产，少数公司已投资建立车用驱动电机系统专用生产线。

(4 )开关磁阻电机系统

开关磁阻电机系统采用开关磁阻电机。该电机转子没有绕组做成 凸极，结构简单，可靠性高，快速响应好，效率与异步电机相当。由

gzg系列电机振动给料机在多种场合场合已经广泛的替代了电磁振动给料机，由于采用振动电机为振动源，其转速、功率的控制性非常强，通过控制电机的转速和输送功率，可以达到定量控制该系列电机振动给料机给料量，使得其在实际生产中变得非常方便。假如：我们电源电压为240v，负载1.5kw单相电机工作为例，现串联10kw磁场阻流限流器在电源中控制超额电压、流对负载做功，电机启动后，电压会根据电机的功率所需电压215v左右得到控制，如果在此时，我们再增加一负载，电机工作功率就会增大，电压也会相应增高达到218v左右，电机不工作时，限流器处于静止，所以说磁场阻流限流器具有人性化。4、流体电机振动噪音，风扇或转子引起通风电机振动噪音对电动机很难避免，很多情形左右电动机整体的电机振动噪音，除风扇的叶片或铁心的齿引起气笛音外，也有必要注意通风上的共鸣。

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