《電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)故障診斷研究的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述》3600字

電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)故障診斷研究的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述1.1國(guó)外電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)故障診斷現(xiàn)狀當(dāng)傳統(tǒng)汽車正式步入市場(chǎng)時(shí)，故障診斷技術(shù)就貫穿了設(shè)計(jì)研發(fā)生產(chǎn)的全部環(huán)節(jié)。最初的汽車故障診斷基本都是通過各個(gè)維修工廠維修員采用手動(dòng)調(diào)試以及結(jié)合長(zhǎng)期的維修經(jīng)驗(yàn)的方式來(lái)判斷汽車故障具體的發(fā)生點(diǎn)與產(chǎn)生故障的原因。隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，大量的智能電氣結(jié)構(gòu)被不斷的融入到汽車制造中，為更加方便快捷的智能診斷技術(shù)提供了可行性。在起始階段，維修技術(shù)人員使用各種輔助性診斷工具，對(duì)汽車進(jìn)行診斷。永磁同步電機(jī)故障診斷研究及實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)（PermanentMagnetSynchronousMotor,PMSM）則是以同步電機(jī)為基礎(chǔ)的進(jìn)一步發(fā)展，定子結(jié)構(gòu)仍然與傳統(tǒng)的同步電機(jī)相類似，其主要特點(diǎn)主要在其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中采用了三相對(duì)稱式分布的定子繞組，同時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)波形為正弦波。而在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上則采用了無(wú)繞組的設(shè)計(jì)方式，其組合構(gòu)造方面主要由電樞鐵芯、永磁體、轉(zhuǎn)子軸承等幾個(gè)部分來(lái)進(jìn)行搭建。PMSM的轉(zhuǎn)子可以依據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子上安裝的不同位置結(jié)構(gòu)來(lái)歸為三種形式，具體結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。圖1-1轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)類型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)類型電機(jī)故障診斷技術(shù)在通常情況下是在電機(jī)工作狀態(tài)中，對(duì)其各項(xiàng)工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和分析，然后依據(jù)分析結(jié)果來(lái)判斷電機(jī)是否處于故障狀態(tài)，同時(shí)還需要對(duì)故障的嚴(yán)重程度，發(fā)生故障的位置信息，以及發(fā)生的故障類別來(lái)進(jìn)行判斷和歸類。日本在1965年就開始對(duì)電動(dòng)汽車技術(shù)的研發(fā)。永磁同步電機(jī)的性能優(yōu)越，可靠性高、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)與其優(yōu)異的穩(wěn)定性能，在日本的汽車企業(yè)制造領(lǐng)域非常的受歡迎。豐田汽車公司于1996年就開啟了先例，在電動(dòng)汽車RAV4使用由東京汽車公司的插電式永磁同步電機(jī)作為這款電動(dòng)汽車的主要?jiǎng)恿﹄姍C(jī)。據(jù)記載當(dāng)時(shí)日本富士電子研究所開發(fā)制造生產(chǎn)出來(lái)的永磁同步電機(jī)最大功率就能達(dá)到50KW，而且這款電機(jī)的轉(zhuǎn)速高達(dá)1300/rm。日產(chǎn)公司在1998年為了研制的新一代電動(dòng)微型客車選擇了在美國(guó)加利福尼亞州投入研究開發(fā)使用。永磁同步電機(jī)在生產(chǎn)制造所采用的是釹鐵硼材料融合而成的。由于材料的原因電機(jī)總成的體積比一般的電機(jī)小、重量也相對(duì)來(lái)說(shuō)比較輕。表1為該電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的技術(shù)指標(biāo)。表1日本尼桑公司電動(dòng)小客車驅(qū)動(dòng)電機(jī)指標(biāo)外形尺寸/mm206X300最大輸出功/KW62重量/Kg39最大效率/%95極數(shù)8額定輸出/KW40額定電壓/V180最近，NEI與其他公司合作，開始研究如何在永磁同步電機(jī)的電機(jī)總成內(nèi)放置永磁體。本課題的研究結(jié)果是提高了電機(jī)的交軸電導(dǎo)，增強(qiáng)了電機(jī)的性能，改善了優(yōu)化效果，并在原有的基礎(chǔ)上增加了10%的轉(zhuǎn)矩。最大有效面積增加10%。電機(jī)最大峰值效率可達(dá)97%以上，主工作區(qū)效率可達(dá)93%以上。VEDELD電動(dòng)車項(xiàng)目在德國(guó)正式啟動(dòng)。1997年，PSA電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)改進(jìn)了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能。采用了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的新型大功率電動(dòng)機(jī)之一，這是世界上第一臺(tái)三相永磁同步電動(dòng)機(jī)的誕生。與普通直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比，法國(guó)研制的三相永磁同步電機(jī)有以下三點(diǎn)改進(jìn):(1)高功率密度比和轉(zhuǎn)矩密度比;(2)工作效率高于傳統(tǒng)電機(jī);(3)提高了可靠性，使檢測(cè)和維護(hù)更加方便。第三代奧迪是德國(guó)自主研發(fā)生產(chǎn)的，采用發(fā)動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)作為雙動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛的主要?jiǎng)恿ΑW迪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)為永磁同步電機(jī)。整車最大輸出功率32kw，速度高達(dá)12500y

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Mn。日本的電動(dòng)汽車發(fā)展和電機(jī)技術(shù)發(fā)展都比美國(guó)早，但美國(guó)在感應(yīng)電機(jī)設(shè)計(jì)和控制策略的研究上比日本更成熟，因?yàn)楦袘?yīng)電機(jī)是電動(dòng)汽車的主要?jiǎng)恿υ?。由于現(xiàn)有石油資源的缺乏，美國(guó)也開展了永磁同步電機(jī)的研究，在電機(jī)領(lǐng)域也有前沿技術(shù)。發(fā)展的結(jié)果是,永磁同步電動(dòng)機(jī)采用雙定子繞組技術(shù),這不僅有效和合理使用生成的電壓頻率轉(zhuǎn)換器,也提高了控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的有效范圍,并減少繞組的電流非常低。有了這些優(yōu)點(diǎn)，電機(jī)的效率將有著飛躍的提高。1.2國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)故障診斷現(xiàn)狀我國(guó)曾因歷史問題未能很好的趕上汽車工業(yè)的高速發(fā)展期，相較于當(dāng)時(shí)歐美早已趨于完善的汽車制造行業(yè)，新中國(guó)初期的汽車工業(yè)僅僅處于起始階段，針對(duì)電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)的故障診斷技術(shù)更是可以稱之為零基礎(chǔ)。隨著我國(guó)第一個(gè)五年計(jì)劃和其它一系列發(fā)展政策的實(shí)施，我國(guó)此前落后的汽車工業(yè)開始逐步走向正軌，并于“六五”計(jì)劃中開始大力發(fā)展電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)故障診斷技術(shù)。在此之后，國(guó)內(nèi)開始研制出一些可用于實(shí)際操作的基礎(chǔ)診斷設(shè)備，最終于1977年正式開展整車診斷檢測(cè)這一課題。從此開始，不僅僅是國(guó)家大力支持相關(guān)研究工作，各大高校和各個(gè)省市研究院也都開始了汽車檢測(cè)診斷類的課題研究，將此前國(guó)外研究的技術(shù)成果與國(guó)內(nèi)的實(shí)際發(fā)展情況相結(jié)合，取得了大量的技術(shù)成果，尤其在國(guó)家開始制定了相關(guān)的電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展計(jì)劃開始，汽車診斷技術(shù)開始了又一次跳躍式的發(fā)展。目前的關(guān)于電動(dòng)汽車診斷的發(fā)展趨勢(shì)更加趨向于智能化的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)診斷模式。如北京理工大學(xué)采用的KVASERUSBCANⅡ通信卡，通過采集電動(dòng)汽車各個(gè)子系統(tǒng)搭載的控制單元所反饋的報(bào)文通訊數(shù)據(jù)信息，再利用可遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)采集監(jiān)控電動(dòng)汽車故障信息與實(shí)時(shí)診斷的系統(tǒng)平臺(tái)。再者有武漢理工大學(xué)通過開發(fā)遠(yuǎn)程智能便攜式故障診斷設(shè)備平臺(tái)，其故障信息碼與數(shù)據(jù)流故障碼都利用CAN總線的KWP2000協(xié)議。該平臺(tái)通過利用藍(lán)牙將便攜設(shè)備與車載行駛電腦相互連接，采用CAN線將行車故障碼實(shí)時(shí)傳輸?shù)狡脚_(tái)，也可利用移動(dòng)信息網(wǎng)絡(luò)將故障碼傳輸?shù)皆O(shè)置的遠(yuǎn)程控制平臺(tái)。而吉林大學(xué)從電動(dòng)汽車的能源系統(tǒng)入手，通過研究鋰元素的離子與電動(dòng)汽車BMS系統(tǒng)在使用過程中產(chǎn)生的各類故障問題，提出一套基于模糊算法的數(shù)學(xué)理論，將模糊識(shí)別算法與矩陣診斷相結(jié)合，搭建了一套適用于搭載鋰電池的電動(dòng)汽車診斷系統(tǒng)。目前國(guó)內(nèi)有關(guān)于電動(dòng)汽車的故障診斷技術(shù)與適用于傳統(tǒng)汽車的診斷技術(shù)相比仍然存在不足，缺乏針對(duì)性。和國(guó)外相比，我國(guó)的汽車工業(yè)起步較晚，從而間接導(dǎo)致了電動(dòng)汽車故障診斷技術(shù)與國(guó)外差距，尤其在診斷系統(tǒng)智能化方面。永磁同步電動(dòng)機(jī)的磁力消失和永磁同步電動(dòng)機(jī)的磁力消失的機(jī)理在國(guó)內(nèi)外廣泛研究。本文研究了稀土永磁體的交變消磁現(xiàn)象，并總結(jié)了不同頻率交變磁場(chǎng)作用下表面磁感應(yīng)強(qiáng)度的時(shí)變定律?？紤]到一次性運(yùn)行稀土永磁體同步電動(dòng)機(jī)后的性能劣化，提出了一種有效的方法來(lái)分析磁力消失的原因，并避免在維持和工作時(shí)磁力消失。提出了一種基于卡爾曼濾波器的永磁體同步電動(dòng)機(jī)的永磁體磁場(chǎng)條件的在線監(jiān)測(cè)方法。在本文中采用了一個(gè)比較常見的電動(dòng)汽車維修方法來(lái)對(duì)汽車的故障診斷及檢修進(jìn)行一個(gè)分析，并提出了一些監(jiān)測(cè)方法來(lái)防止電機(jī)的磁力消失。研究了電機(jī)磁損失故障的原因，并提出了離線在線檢測(cè)方法。永久磁體磁場(chǎng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)防止了永久磁體電機(jī)的磁力消失的惡化，并降低了不可逆向使磁力消失嚴(yán)重或輕微程度。提出了一種改進(jìn)的逆電動(dòng)勢(shì)方法來(lái)估計(jì)永久磁鐵的磁通耦合。1.3電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)故障診斷的發(fā)展電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)物理結(jié)構(gòu)及其故障診斷的發(fā)展傳統(tǒng)的同步電機(jī)與交流電機(jī)在定子的結(jié)構(gòu)上有著許多相似之處，基礎(chǔ)構(gòu)造都有繞組、定子鐵芯等，兩者的區(qū)別主要在于同步電機(jī)的定子上流過的電流頻率與自身的旋轉(zhuǎn)速度的比值為一個(gè)恒定值。而在轉(zhuǎn)子方面同步與異步電機(jī)都包括鐵芯、軸承、電機(jī)殼等結(jié)構(gòu)。其中同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子在基本構(gòu)造上一般分為永磁體與直流勵(lì)磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。電動(dòng)汽車整車控制器診斷控制策略。分析整車的體系結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)信息傳輸中的作用功能，同時(shí)研究整車控制器的控制策略方式來(lái)制定其工作中的邏輯狀態(tài)并為整車劃分符合邏輯的故障狀態(tài)等級(jí)和處理策略，之后對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)部分的常見故障類型制定相應(yīng)的故障處理措施。針對(duì)電動(dòng)汽車核心模塊之一的驅(qū)動(dòng)單元中的永磁同步電機(jī)分析，列舉永磁同步電機(jī)常見故障，再對(duì)故障結(jié)果進(jìn)行分析并確立可依據(jù)的故障診斷特征向量，最后利用小波分解變換和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的故障診斷信息的提取與訓(xùn)練。參考文獻(xiàn)杜博超.電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)的故障診斷[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2011.杜博超.電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障診斷與容錯(cuò)技術(shù)研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2016.張燕鵬.用于電動(dòng)汽車的50KW永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件研發(fā)[D].廣東工業(yè)大學(xué),2011.韓舒淋.永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真和硬件設(shè)計(jì)[D].北京交通大學(xué),2012.柏博旭.混合動(dòng)力車用永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究[D].長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué),2016.石天宇.純電動(dòng)汽車用永磁同步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)研究[D].華北電力大學(xué),2019.張?jiān)?電動(dòng)車用永磁電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)及弱磁控制[D].浙江大學(xué),2014.張宇航.基于無(wú)差拍的永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制研究[D].河北工程大學(xué),2020.唐文華.純電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)研究[D].西安電子科技大學(xué),2020.陳晨.永磁同步電機(jī)定子繞組匝間短路故障氣隙磁場(chǎng)分析[D].重慶大學(xué),2017.劉瑞芳.基于電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算的永磁電機(jī)性能分析方法研究[D].東南大學(xué),2002.鄭印.升降滾床伺服控制系統(tǒng)研究[D].長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué),2020.賈天豪.超超高效永磁同步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)[D].沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué),2020.董繼維.高速列車兩種牽引傳動(dòng)系統(tǒng)仿真[D].浙江大學(xué),2012.張晨光.電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)溫度預(yù)測(cè)研究[D].浙江科