浅谈电机在汽车中的应用

浅谈电机在汽车中的应用（精选11篇）

篇1：浅谈电机在汽车中的应用

浅谈电机在汽车中的应用

一．概述

汽车是由众多零部件构成的，其中十分重要的一个零部件就是电机，电机在汽车中有着广泛的应用，主要有直流电机和交流电机两种:直流电机又可以分为无刷直流电动机和有刷直流电动机；交流电机有可以分为同步电动机和异步电动机等。汽车零部件用电机主要位于汽车的发动机、底盘和车身三大部位。据统计，一般的普通汽车通常有15到28部电机。下面会介绍一些相关的应用。

二．电机在发动机中的应用

2.1在启动系统中的应用

汽车发动机启动需要起动电机。汽车发动机从静止到进入运动的状态，曲轴需要外力的帮助才能转动起来并到达需要的最低转速，汽车发动机才能启动。汽车马达起动机的作用是启动发动机,启动机上的齿轮工作时和发动机曲轴相连的飞轮咬合,驱动飞轮,带动发动机。传统的汽车起动电机采用的是电磁式直流串励电机，随着钕铁硼稀土永磁材料的应用，便产生了高性能的稀土磁式直流电动机。它有着结构简单，效率高，起动转矩大，起动平稳等优点。2.2在电控燃油喷射控制系统中的应用

早期的发动机采用化油器和分电器的形式，有污染严重和燃油经济性差的两大缺点。现代汽车发动机电子控制燃油喷射系统EFI（Electronic Fuel Injection）简称电控燃油喷射系统，它的主要功能是控制汽油喷射、电子点火、怠速、排放、进气增压、发电机负荷、巡航、警告指示、自我诊断与报警、安全保险、备用功能。在供油系统中，电机和泵设计成为一体，即燃油泵为供油系统提供动力。在怠速控制器中，旋转式四相永磁步进电机用于调整节气阀的位置。2.3汽车中发电机的应用

发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转时，向所有用电设备供电，同时给蓄电池充电。以前的汽车发电机是直流发电机，用换向器整流，从20世纪70年代起已经逐步淘汰，现在的汽车发电机大都是交流发电机，用半导体整流。它具有体积小，功率大，寿命长，故障少和低速充电性能好的优点。由于发电机输出电压会随发动机转速增高而升高，故要用电压调节器进行调节，使之符合使用需要。现代轿车的发电机都是比较紧凑的，将集成电路调节器放进发电机内装成一体，并且采用多管形式。例如夏利轿车的发电机就有8只半导体管，其中6只整流用，另2只用于三相中性点的电压整流输出，藉以提高发电机的功率。

三．电机在底盘中的应用

3.1电机在助力转向系统中的应用

汽车电动助力转向系统是一个一直依靠电力提供辅力矩的动力转向系统，他用电动机提供转向助力，助力大小由电控电控单元（ECU）控制。该系统不使用发动机的动力，而是依靠汽车上蓄电池作为其电源。也不需要复杂的控制执行机构，只需要控制电动机输出转矩的大小和方向，就能实现转向系统的自动控制。其结构如图3.1所示。

图3.1汽车电动助力转向系统图 3.2电机在ABS制动系统中的应用

汽车制动防抱死系统（ABS）是在制动过程中防止车轮被制动抱死，提高汽车制动的方向稳定性和转向操控能力，缩短制动距离的一种主动安全装置。在常见的ABS系统中，每个车轮上各安装一个转速传感器，将有关各车轮转速的信号输入电子控制装置。电子控制装置根据各车轮转速传感器输入的信号对各个车轮的运动状态进行监测和判定，并形成相应的控制指令。制动压力调节装置主要由调压电磁阀组成，电动泵（永磁式直流电动机）组成和储液器等组成一个独立的整体，通过制动管路与制动主缸和各制动轮缸相连。制动压力调节装置受电子控制装置的控制，对各制动轮缸的制动压力进行调节。

四．电机在汽车车身上零部件的应用

4.1中央闭锁装置

中央门锁控制系统具有钥匙联动锁门和开门功能，当驾驶员用钥匙操作左右前门锁时，全车车门（包括行李箱门）可以同时锁止或打开。其中的电动机式门锁由可逆式电机、传动装置及锁体总成构成。其工作原理为：由电动机带动齿轮齿条副或螺杆螺母副进而驱动锁体总成，驱动车门的锁闭或开启。如图4.1为相关结构。

图4.1电动机式门锁的结构 4.2电动后视镜

电动后视镜主要是让驾驶员观察汽车左右两侧的行人、车辆以及其他障碍物的情况，确保行车或倒车安全。其结构主要以枢轴为中心，由使后视镜能够进行上下和左右方向灵活变换位置的连个独立的微电机（永磁式直流电机）、永久磁铁及霍尔IC等组成。后视镜由一个开关控制，能多方向运动，可使一个微电机或两个同时工作。4.3电动雨刷器

电动雨刮器主要由刮水器主机（电机）、连动杆和雨刷组成。原动机是电动机，传动部分首先是蜗杆蜗轮传动。接下来是蜗轮带动连杆摆动，连杆带着雨刷左右摆动，完成刷雨过程。结构如图片4.3所示。1、5—刮片架；2、4、6—摆杆；3、7、8—连杆； 9—蜗轮；10—蜗杆；11—电动机；12—支架

图4.3电动雨刷器

4.4电动玻璃升降器

现在许多轿车门窗玻璃的升降(关闭和开启)已经抛弃了摇把式的手动升降方式，一般都改用按钮式的电动升降方式，即使用电动玻璃升降器来控制，也就是常说的“电动门窗”。电动玻璃升降器结构的关键是电动机和减速器，这两者是组装成一体的，其中电动机采用可逆性永磁直流电动机，电动机内有两组绕向不同的磁场线圈，通过开关的控制可做正转和反转，也就是说可以控制门窗玻璃的上升或下降。

五．总结

除了上面说到是电机的应用，汽车中还有许多零部件是使用到电机或者电机是主要的组成部分。例如：在汽车的悬架减震控制系统中；在汽车巡航控制系统中；电动天窗，自动前灯，电动汽车座椅调整器等。随着汽车电子控制技术和电动汽车技术的发展，电机将更加广泛应用于汽车的自动化中。

参考文献

[1] 周涌 电机应用第一讲电机在汽车零部件上的应用 2001.01.17 [2] 王庆合 浅谈步进电机在汽车上的应用 2010.06 [3] 高尚勇三相交流异步电机在汽车电动助力转向系统中的应用研究 重庆 重庆大学 2009.05 [4] 莫丽红 双转子电机及其在混合电动汽车中的应用 武汉大学学报 201245（4）511-515

篇2：浅谈电机在汽车中的应用

浅谈项目教学法在《汽车电器》教学中的应用

在<汽车电器>的教学中,传统的`授课方式学生已经厌倦.项目教学法是一种以学生为主体的教学方法,本人尝试采用了项目教学法,既增强学生的学习积极性,又改善了教学效果.本文举出<传统点火秉统接线>项目教学案倒,包括教学前的准备和教学过程的实施.

作 者：吴志东 作者单位：清远市技师学院,清远市高级技工学校,广东清远,511517刊 名：中国科教创新导刊英文刊名：CHINA EDUCATION INNOVATION HERALD年，卷(期)：“”(23)分类号：G642关键词：项目教学 汽车电器

篇3：浅谈电机在汽车中的应用

传统的驱动电机设计常采用等效磁路法，把电机中不均匀的磁场分布在引入修正系数的前提下化成几段磁路，每段磁路中磁通分布均匀，然后分别计算各段磁路的磁势。许多系数需要电磁计算和实验获取，计算精度较低，或是准确性差或是开发周期长。然而使用Ansoft对电机直接进行磁场分析，不仅简化电机设计过程，还可以直接绘制出磁密分布、磁场分布彩色云图并计算出气隙磁密的波形、输出电压波形等，且通过与Rmprt的接口可以快速建立Maxwell 2D模型，大大缩短了开发周期，提高了设计的效率和准确性。本文借助Ansoft软件中Rmpr和Maxwell 2D的交互功能，选用场路结合的设计方法完成驱动电机的设计。

2 电磁场有限元分析的基本理论

电磁场分析的理论基础来自麦克斯韦方程组，方程积分表示式如下：

式中：J-传导电流密度矢量;D-电通密度，C/m2;E-电场强度，V/m;B-磁感应强度，T;ρ-电荷体密度，C/m3;V-闭合曲面S所围成的体积区域，m3。

通过这四个基本方程，可以推导出用于电磁场有限

其中，四个场量D、B、H、E间的关系是由媒质的性质决

式中，ε-介质的介电常数，F/m;μ-介质的磁导率，H/m;σ-介质的电导率，S/m。

电磁场的计算与分析最终归结为求微分方程的解;有限元分析法就是将要求解区域分割成许多小的单元，把要求解的微分方程转化为变分或泛函极值问题加以计算。

3 方案设计与参数评估

本文为一辆纯电动汽车设计了一台永磁同步电机。首先根据电动汽车基本参数和性能目标初步选取了驱动电机的性能参数，并根据这些参数采用磁路法设计了驱动电机的几何外形和材料特性等。在Rmprt中输入这些参数并运行分析便能得到气隙磁密、转矩、效率和齿槽转矩等性能曲线，据此可以初步评估设计方案的优劣。表1给出了设计的永磁同步电机的主要参数。

电机转矩波动主要由齿槽转矩和波纹转矩引起，齿槽转矩是由永磁体和定子铁芯相互作用引起的，可以通过减小槽口宽度、改变极弧系数、采用斜槽等方式消除，波纹转矩则与气隙磁通的谐波含量有关，为了减小波纹转矩，要求气隙磁密波形的正弦度要好。为此，可以改变极靴形状以获得不均匀气隙，或者转子采用偏心圆结构以优化气隙磁密波形。电机气隙磁密的波形如图1所示。可以看出，气隙磁密波形正弦度较好，谐波含量不高。

对电机的功率输出进行初步的分析，结果如图2所示，功率角在35°左右，电机功率达到预期的设计额定功率42k W，电机可以达到的最高的功率输出在设计的最高功率输出103k W左右。

对电机运行时的齿槽转矩进行初步的分析，结果如图3所示。由图3可见，电机的最大齿槽转矩不超过1N·m，齿槽转矩波动较小。

4 永磁同步电机磁场分析

4.1 静态场分析

对永磁同步电机的静态磁场分布进行分析。图4与图5分别给出了电机在未通入电流的情况下，电机内部磁通路径与磁场密度的分布情况。转子内部靠近永磁体和气隙磁场的部位磁场高度饱合，磁通密度在2.22T左右。定子齿部磁密在1.5T左右，轭部磁密在1.3T左右。

气隙磁场在永磁同步电机的运行分析当中有着极其重要的地位，为了更直观地显示各磁场量的大小与方向，尤其是在观察气隙磁场的强度及其在电机实际工作时的变化情况，采用矢量分布图以更好地对电机运行状况进行分析。静态下电机磁场密度与气隙磁场强度矢量分布分别如图6与图7所示。由图可以清晰地看到磁感线的走势与气隙磁密的大小，气隙磁密最大值0.98T，平均在0.8T左右。

4.2 瞬态场分析

利用Maxwell 2D对电机进行瞬态场的分析，从而模拟驱动电机在汽车不同行驶工况下的性能表现。额定工况下，电磁转矩、定子电流和感应电压的波形分别如图8～图10所示。电机在6ms左右开始稳定运行，电机提供转矩约为140N·m，三相定子电流幅值在200A左右，感应电压最大幅值在75V左右。可以看出电机的转矩波动较小，电机运行平稳，感应电动势波形的正弦度较好，说明电机的设计参数较为合理。

电动汽车低速运行时，要求电机可以提供较大的转矩以满足汽车加速与爬坡的需求;高速行驶时要求电机可以提供较大功率以克服行驶阻力。为了检验电机是否满足要求，应用Ansoft分别对汽车在低速爬坡、高速行驶时驱动电机的性能做了仿真分析。经分析，汽车在低速爬坡时电机可以提供较大转矩约为280N·m，且电机转矩较为平稳，三相定子电流最大幅值在400A左右，定子电流大小合适。高速行驶时，8ms左右开始稳定运行，提供转矩约为60N·m，三相定子电流最大幅值在150A左右，达到额定功率时转速约6000r/min，感应电动势波形正弦度较好，满足设计要求。

5 结论

在驱动电机开发的过程中，应用Ansoft软件对电机进行电磁设计，使得设计过程更加直观准确，缩短了开发周期，降低了开发费用，对预选的电机设计方案可以进行初步评估和优化。本文设计的永磁同步电机在汽车低速下可以输出较大转矩，高速时又可提供足够大的功率，既满足电机的设计要求，也使得电机与整车更好的匹配。

摘要：电动汽车驱动电机的设计是一个极其复杂耗时的过程。利用Ansoft仿真软件以场路结合的方法对某款电动汽车驱动电机进行设计开发。结果表明,利用Ansoft软件便于分析和修正参数,从而可快速完成系统设计。

关键词：Ansoft软件,电动汽车,驱动电机,应用

参考文献

[1]李泉凤.电磁场数值计算与电磁铁设计[M].北京:清华大学出版社,2002.

[2]杨泽斌,黄振跃,张新华.基于Ansoft/Maxwell 2D的开关磁阻电机起动性能仿真分析与实验研究[J].微电机,2009,42(8):19-22.

[3]宋宏,孟永奇.利用Ansoft软件对同步发电机空载特性进行仿真[J].机械管理开发,2006(4):89-90.

篇4：浅谈电机在汽车中的应用

大庆油田有限责任公司第四采油厂第三油矿 黑龙江省大庆市 163000

摘要：在油田采油中应用节能保护器具有提高变压器容量、降低线路损耗及提高负载率等作用，其主要采用补偿技术及电机断相等，使抽油机电机效率提高并降低能耗。本文针对抽油机电机节能保护器在油田中的应用进行深入的分析探讨。

关键词：抽油机电机；节能保护器；油田；应用

本文以我国著名的长庆油田为研究对象，长庆油田二厂是应用抽油机电机节能保护器最成功的油田之一，其在我国国民经济建设中贡献出巨大的力量。长庆油田采油二厂当前使用的抽油机主要有CYJ-7-2.5-26HB与CYJ-8-3.0，但长庆油田采油二厂电网过于繁杂且线路长，许多电能难以充分利用。另外，施工抽油机未设置保护装置，导致负荷失衡有雷击等问题造成电机烧毁等。这对于长庆油田采油二厂的发展十分不利，因此，要对其抽油机全面改进，促进长庆油田采油二厂的可持续发展。

一、抽油机电机节能保护器的阐述

根据长庆油田采油二厂的实际情况，其引进了抽油机节能保护器，这种保护器具有过流、节能及过载保护双重功能。另外，抽油机节能保护器采用了补偿技术与过载保护模块，大大弥补了传统抽油机低效、晚烧毁及高能耗的运行缺陷。

（一）抽油机电机节能保护器的工作原理

要确保电网电力的经济效益，就必须充分发挥电力变压及线路供电等设备的利用率。电机功率因数作为供电设备的重要指标，其决定了供电设备利用率的高低。如一台200KVA配电变压器，如果该变压器平均功率为0.的负载供电，即仅拥有140KW的有功功率；若改变平均功率电阻性负载，假设改变功率因数为1的电阻性负载，即该配电变压器可提供将近180的KW的有功功率，从中可发现，增加用户功率因数则可提高供电设备的利用率。

另外，在电机启动箱中设备相应低压电力容器设备，可达到提高设备功率因数目的，其主要是利用电机感性电流与电容器容性电流相位互差的效果，两者在并联运行时可发生互相的补偿，即向电机提供无功功率，减少电机无功功率的损失。

（二）电容器无功补偿量

电机功率在0.95的因数为最佳，也是最理想与最经济。若电机功率因数小于0.95时，电机功率因数会出现线性状态，若超过0.95时，电机功率因数会出现非线性状态，即扩大电容器容量。在进行电动机无功率补偿的过程中，必须考虑其实际有功功率以及功率因数选择配电容器，从而使电机安装后的功率因数会超过0.95。

二、现场案例研究分析

为了实验节能保护器的运行效果，提前制定好现场实施的方案，再根据方案设计对主要的部件进行性能的筛选，最终的目的是为了提高电机的整体性能。具体实施措施如下：

（1）为了避免实验过程中出现操作过电压及自激过电压等情况，先进行将电容器的接触器切换。电容器接触器具带抑制涌流的设备，其能够大大降低合闸流及抑制过电压，起到电容器保护的作用，并且延长电容器的使用寿命。

（2）选择电动机综合保护器。电动机保护器具有过流、短路、过载等保护功能，并且带有报警指示及故障检测等功能。在电动机运用过程中若出现断相、温度过高等异常状态时，电机机综合保护器可及时断开电器开关触头，起到电机动可靠的保护作用。

（3）为了避免电容器在运行过程出现负荷温度过高的现象，在控制柜加装防雨置及在箱体两侧加开设通风窗。

三、现场应用效果分析

在2012至2013年的之间，长庆油田采用抽油机节能保护器之后，其实现各种的效果。

（一）有功节能分析

在长庆油田5口井中采用了抽油机节能保护器，其中这五口井的有功能率减少了3.3Kw，每一个工作是减少3.3X24h/=79.2KW·h/d，每一年节省的电能为7.9*79.2KWH/d*360d=28512KW·h，每年节省的电费在28512KWh*0.62/KWh=17677.44元。其中的效果十分显著。

（二）无功功率节能

KQ是当前无功经济当量最常用的一种，无功经济当量是指减少1kvar无功功率且提供有功功率，在长庆油田5口井当中，无功功率下降了34.588kvarX0.2KW/kvar=6.9176KW，每一个工作日节省电量为6.9176KWx24h=168.0KWh，每一年节少电费为166.0.224KWhX360=59768.064KWh，每年节省电费为59768.064KWH*0.062元/KWh=37056.1997元。

结束语：

综上所述。本文抽油机电机节能保护器的工作原理进行相应的分析与比较，在现场进行实际的研究，针对长庆油田安装电机节能保护器的功率与无功率效果分析，通过安装后的结果证明节能保护器具有显著的经济节能效果，值得我国广大油田企业的推广与使用。

参考文献：

[1]郭洪全，王武庆，马洪涛，等. 抽油机电机节能保护器在油田的应用[J]. 中国科技博览，2013（27）：623-623.

[2]蔡甫权，蔡甫寒，杨立. 浅析抽油机专用节能保护器的设计及应用[C]// 第五届全国石油和化学工业电气技术交流研讨会. 2004.

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控制系统的中心是PLC，触摸屏与 PLC 的双向通信。根据触摸屏能够设定粗细不相同的工件直径和刀具前进与后退的速度，与此同时刀具移动的位移量能够显示在触摸屏上；PLC根据控制驱动器，使步进电机能够完成对应的运动的实现。在运行过程中当电机出现故障时，能够自动发出急停信号，自动切断动力电源，使设备的安全得到保障，在触摸屏上会弹出一个窗口，故障原因实时显示；当设备在运行的过程中遇到紧急情况需要对其停止时，也可以使用外部的急停按钮來对动力电源进行切断。气缸活塞的运动行程可以用外部传感器来进行检测，即气缸送料或是夹紧到位时，磁性开关能够检测到信号，PLC通过获得到的信号来驱动气缸和电机做出对应的运动。

五、软件部分的设计

通过PLC编程来实现整个倒角机的控制部分，为了对PLC软件的优点充分展示，在编程过程中要通过对流程工艺和PLC指令进行系统的分析，用模块化的结构思想，对整个模块的分解和各个模块间的逻辑互锁功能得以实现，用此完成对于整个PLC系统程序编制。

倒角机控制系统总共分成参数设置、自动运行、手动操作以及故障处理四个基本模块：

1、手动操作：其中包括有右手动操作和左手动操作。按下左/右手动的按钮，就能够实现左/右手动独立运行。在此模块使用时，倒角机可独立实现所有动作，比如说，按下触摸屏中的“快进”或者是“快退” 按钮健，倒角机切削装置的 “快进”或 快退”就能够实行。

2、自动运行：在理想工作状态下的倒角机，都是根据此模式运行的，整个倒角工序的自动化能够实现。进入此模式时，按下触摸屏界面上的“启动”按钮健，就能够实现对倒角机的往复循环运动，直到按下触摸屏界面的“返回”或者“停止”按钮健时，机器就能够停止运作。此模式退出之后，倒角机的动力装置就能够自动返回到原始状态，即：气缸回退，切削装置原点返回。

结语：高速自动倒角机根据PLC 程序的模块化进行设计，整个系统的自动运行得以实现，根据触摸屏的简单界面设定，PLC中的实时数据得到显示并对相关参数进行设置，从而对系统的可操作性进行提高。系统利用传感器进行限位，倒角机运行时的安全可靠性能够得到保障。用光电感应器对工件的起始位置进行检测，工件长度误差和送料定位误差进行补偿，通过反馈的信号，对刀具前进的位移量进行控制，倒角的精确性就可以实现。

参考文献：

[1]杨勇，孙甫照.基于 PLC 的制袋机机械手控制系统设计[ J].液压与气动，2014（1）：85 -88.

[2]钟丽琼，等.一种基于 STC 单片机的正负压测漏系统设计[ J].机床与液压，2012（2）：62 -64.

篇5：浅谈电机在汽车中的应用

电机电脑节电无触点软起动器是近年来在国内出现的新技术，具有节电效率高，软起动特性好等特点，对于我公司这样的大型企业，在动力设备中的应用，节能降耗的意义将十分重大。我公司具有中、小型异步电动机600余台，装机容量7000KW。电能消耗是一笔大的数目。例如：一厂区锅炉房使用软起动器后，2台 75KW加压水泵，一个采暖期运行4300小时，就可节电79200Kwh;一台37KW的粉碎机，一个采暖期可节电2800Kwh。节约电能的同时维修费用也降低。

1电动机软起动器的节电原理

在生产实际当中，一些电气设备经常处于空载或轻载状态下运行，轻载或空载的电动机在额定电压的工作条件下，效率和功率因数均很低，造成电能大量浪费。

衡量电动机节电性能的重要指标为电机空载或轻载时最低运行电压的大小，即功率因数CosΦ的大小。为了说明电动机在不同负载的情况下运行，电压U与功率因数CosΦ的关系，以Y132S-4型，5.5KW三相异步电动机为例。

CosΦ的大小反应了负载的变化。软起动器正是利用微机技术，用单片机作CPU，用可控硅作为执行元件，实时检测电流和电压滞后角，即功率因数Φ角，输入给单片机，单片机根据最佳控制算法，输出触发脉冲，调整可控硅的导通角，即可调整可控硅的输出电压，使空载或轻载运行时降低电机的端电压，可使电机的铁损大大减小，同时也可减小电机定子铜损，从而减小电机空载或轻载时的输入功率，也就减小了电机有功和无功损耗，提高了功率因数，实现了节电控制。

2电动机软起动技术

电动机传统的起动方式有全压起动和将压起动，软起动是一种完全区别于全压和降压起动的新的起动方式，是电子过程控制技术。所谓软起动，是以斜坡控制方式起动，使电动机转速平滑，逐步提高到额定转速。按照电动机起动电流大小进行分类，全压和降压起动属于大电流起动方式，软起动属于小电流起动方式。

全压起动，起动电流是额定电流的4-7倍，起动冲击电流是起动电流的1.5-1.7倍;起动电流大，起动转矩不相应增大，Ts=KtTn=K(0.9-1.3)Tn。

降压起动，可部分减小起动电流，起动转矩下降到额定电压的K2倍。降压起动是轻载起动，有起动冲击电流、起动电流及二次冲击电流;二次冲击电流同样对配电系统有麻烦。

全压和降压起动的大电流，致使电动机谐波磁势增大，增大后的谐波磁势又加剧了附加转矩，附加转矩是电机起动时产生震动和噪音的原因。

全压和降压起动，都要受单位时间内起动次数的限制。电动机本身的发热主要建立在短时间大电流时。如通过6倍额定电流，温升为8-15℃/S;起动装置的自耦变压器或交流接触器起动引起堆积热;如交流接触器一般要求起动次数每分钟不超过10次，

而软起动器可频繁操作，具有①电动机起动电流小，温升低;②软起动器采用的无触点电子元件，除大功率可控硅外，工作时温升很低。

此外，软起动器还具有多种保护功能，配合硬件电路，软件设计有过载、断相、欠压、过压等保护程序，动作可靠程度高。归纳起来，软起动器很好的解决了全压和降压起动电流过大及其派生的许多问题。

3软起动器在动力设备上的应用

软起动器箱内面板上设有两个速率微动开关，分别对应四种起动速率：重载、次重载、次轻载、轻载，起动时间分别是90S、70S、65S、60S。使用时根据起动负载选相应的起动速率。例如我公司供水泵电动机的起动：供水泵电动机起动的阻转矩，主要由水的静压、惯性、管道阻力、水泵的机械惯性和静动摩擦等构成。水的阻力，水泵的机械惯性、阻力均与水泵的转速，加速度及叶轮的直经有关，速度低时阻力小。水的静压阻力与扬程有关，水泵起动时，由于水管中止回阀的作用，静压与摩擦不同时起作用，有利于起动。供水泵起动阻转矩为额定转矩的30%，属于轻载起动。在实际应用中供水泵电机轻载运行者居多，节电潜力大。

引风机用电动机的起动：其起动转矩与离心式水泵类似，阻转矩都与转速成正比，但是，风机与水泵的结构不同，风机的转动惯量比水泵大的多，空气的流动性比水小，如果风机不关风阀起动，将因空气升能，管道阻力，摩擦阻力等因素，致使风机起动比水泵难，起动加速的时间较长，风机起动属重载起动。

风机输送的流体――烟气的温度也是影响风机负荷量大小的重要因素。温度不同，烟气的容量及密度变化大，温度低时，烟气似凝滞状态，风机负荷量增大。锅炉开炉之初，炉膛内温度低，一般需要30分钟炉温才能升上来，这段时间里，引风机处于超负荷运行阶段。如：一台引风机配用电机22KW，输送的烟气温度 200℃，容量7.3N/m3。如输送烟气温度20℃时，负载功率：

N=KYQH/η*1/ηt=27.78KW

式中：

K――电机容量储备系数，对引风机取1.3。

Y――流体容量(N/m3)

Q――风机流量(m3/h)

H――全压(Kgf/m2)

η、ηt――风机效率

由上式可知，其负载功率增大。

风机负载变化大，从风机特性曲线上可看出。一般风机功率计算的工作温度参数200℃，只是取近似中间值。输送的烟气温度越高，阻转矩越小;反之，输送的烟气温度越低，阻转矩越大。风机在起动之初，要求关闭风阀，实际应用中则是将风阀固定住。所以在选用软起动器时，要根据风机起动时电动机工作电流的大小，来选择相匹配的软起动器。风机的节电潜力在高炉温区段。

篇6：浅谈电机式汽车节气门执行器

浅谈电机式汽车节气门执行器

汽车电子节气门可实现怠速控制、巡航控制和车辆稳定性控制等,驾驶员可通过模式开关选择希望的驾驶模式,实现对车辆的智能控制.

作 者：欧阳娜  作者单位：江西交通职业技术学院 刊 名：科技信息 英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)： “”(14) 分类号：U4 关键词：电子节气门   执行器  

篇7：浅谈电机在汽车中的应用

“电机及拖动”是湖北水利水电职业技术学院电气类专业重要的职业基础课程，该课程不仅是后续职业技术课程的基础，而且与学生从事职业岗位的联系非常密切。基于高职教育的技能应用型人才培养目标，笔者在教授“电机及拖动”课程时尝试采用项目教学法。教学实践证明，项目教学法在“电机及拖动”课程中应用后，学生更容易了解掌握相关职业工作情况，培养了职业意识，更好地做好就业准备，更快地进入职业角色。

从效果来看，近几届的毕业生中有数量较多的学生直接进入电机、变压器生产企业工作，如湖北电机厂、江西特种电机厂等，或在大型企业中从事电机、变压器的进场试验工作，并且这些学生表现优秀，受到企业的重用。

一、项目教学法在“电机及拖动”课程中的应用方法

项目教学法，是指将传统的学科体系中的知识内容转化为若干个教学项目，围绕着项目组织和展开教学，使学生直接参与项目全过程的一种教学方法。在“电机及拖动”课程中采用项目教学法，利用项目任务将电机理论知识和电机应用实际结合起来，且与企业实际生产过程直接联系；学生在完成项目的过程中发现问题，并通过实践解决问题，这样既可以培养学生的学习能力，又可使学生更快地掌握理论知识与操作技能，同时实现与将来从事相关职业岗位工作的零距离对接。

“电机及拖动”课程是一门实践性较强的课程，与工程实际密切联系。各类电机的空载、短路、运行及电动机的起动、调速等实验也是实际的检修、维护和试运行及出厂实验项目。由此在“电机及拖动”课程教学中，直流发电机的运行分析，直流电动机起动、调速、制动，变压器空载短路试验、运行分析，交流绕组，异步电动机起动、调速、制动，同步电动机起动、运行分析等主要内容都可采用项目教学法。

二、项目教学法在“电机及拖动”课程中的应用实例

1.明确项目任务：三相异步电动机的维修

交流绕组是交流电机最重要的部分，又是最容易发生故障的部分，而电动机修理的大部分工作是对绕组的修理。例如三相异步电动机一相断线，如果保护设备不完善，只需十几分钟的单相运行，绕组就会烧坏。另外，电机长期过热，使绝缘老化，或者绕组局部修理无法挽救，都需要全部拆换绕组。通过三相异步电动机的维修实习，让每个学生更深入、全面地掌握交流电机的结构和电枢绕组在铁芯中的分布规律及连接方式；学习定子绕组的重嵌工艺，学会对维修后的电机进行测试、实验、试运行；使学生能将所学的电磁理论与实际电机相结合，为将来从事相关专业技术工作打下一定的基础。

项目要求：掌握定子绕组常用术语及展开图。24槽四极单层链式绕组下线。掌握电机的结构和电枢绕组在铁芯中的分布规律及连接方式。掌握电机的拆装、检修、试验的基本知识，培养初步操作技能。培养学生良好的职业道德和严谨的工作作风。项目重点：定子绕组的空间分布与连接规律。项目难点：快速准确的嵌放线圈。项目教学准备：旧三相异步电动机15台；绕线机及线模三套；万用表；绝缘电阻表；漆包线、绝缘纸、竹片若干；包扎带4捆；电烙铁10把；划线板30个、压线脚15把、橡皮锤15把、铁锤15把、起子15把等。

2.制订项目计划

由于高职学生文化基础不好，学习自觉性差或不会学习，学习较被动，普遍缺乏逻辑思维能力，导致学生自主进行项目设计有一定难度。因此教师要加以详细指导，明确告知学生应该准备的相关学习内容，并将制订的项目计划发给学生。

（1）定子绕组常用术语及绕组分布与连接方式（1节）。

（2）24槽单层链式绕组展开图（1节）。

（3）异步电动机的工作原理与结构（1节）。

（4）电机拆卸（1节）。

（5）电机绕组拆除（2节）。

（6）绝缘结构及工具、材料（1节）。

（7）24槽4极单层链式绕组绕线（2节）。

（8）24槽4极单层链式绕组下线（8节）。

（9）24槽4极单层链式绕组出线焊接（2节）。

（10）24槽4极单层链式绕组端部整形包扎（2节）。

（11）电机试验（2节）。

（12）电机故障及处理（2节）。

（13）电机装配（2节）。

（14）总结与评价（1节）。

（15）教师项目测评：观察电机通电运转情况（2节）。

总计项目计划用时30节。

3.项目实施

（1）合理进行学生分组：项目小组大概2～4人为宜。先由学生自由组合成项目小组，教师再适当调整，力求各个小组的实力较为均衡，小组内部能做到优势互补，各成员能发挥各自的特长和优势。确认每组组长即项目负责人，负责协调小组内部的各种问题及向教师汇报小组的进展情况和所遇到的问题。

（2）按照已确定的工作步骤开展工作：在项目教学开展的初期，由于学生缺乏解决问题的能力和自信，项目进展相对比较缓慢。这时教师要根据知识的难易程度，将项目涉及到的理论知识和操作技能进行必要的讲授或演示。比如教师要演示定子绕组绕线、下线步骤等，讲解注意事项及工艺要求。教师还要随时协助解决学生提出的问题，并予以引导、表扬和鼓励。

（3）各组进行总结写出项目总结报告及项目体会。

4.项目评价

（1）提交成果、评价总结。根据每个学生在该项活动中的参与程度、所起的作用、合作能力及成果等进行评价。项目结束后，学生应提交一份报告书。先由学生对自己维修的电机质量进行自我评价，总结自己的收获，分析自己的不足之处，确立以后应努力的方向；并给出自我评定等级。然后由教师进行检查评分。通过对比师生评价结果，找出造成评价结果差异的原因。

（2）教师对本项目进行评价总结。主要包括本项目的重要知识点，解释重要概念，学生在项目实施过程中出现的共性问题及解决方法，总结内容要求学生整理成文字资料以备今后复习巩固。

（3）成绩评定。1）组内评定：由各小组成员根据各组员对本项目贡献的情况进行互评，占成绩的40﹪，包括：工作量、努力程度、知识运用、合作互助四方面，各占25分。2）组间互评：学生们互相交流学习，取长补短，并推荐优秀电机，占成绩的20﹪。包括：实用、创新、工作态度、质量、知识运用五方面，各占20分。3）教师评定：由教师对各小组完成项目情况进行评定，占成绩的40﹪。如果只检查成果的话，小组内每个学生的成绩相同，这显然是不公平的，因此应对项目的全过程进行评价。观察小组工作中哪些学生是主角，做的工作多而且重要，哪些学生处于次要地位，是在别人的指导下工作的；和不同的学生谈话并提出一些问题来了解学生的知识技能掌握情况。包括实用、创新、工作态度、质量、知识运用五方面，各占20分。

（4）综合三个评定情况，确定每一名学生的学习成绩。

三、采用项目教学法的教学体会

（1）采用项目教学法组织教学，学生的热情高，往往能给教师意外的惊喜，发现了不少实践能力很强的学生，再以他们为各小组的组长，调动了他们的学习积极性。在整个项目实施过程中，学生不懂的问题能积极主动的向教师寻求帮助，学生的学习自觉性和主动性都有明显提高。

（2）项目教学法又称为“跨学科的课程”，它可以让不同的课程内容在教学中反映出来，事实上是相关课程整合的一种方式。因此采用项目教学法组织教学，对教材的要求也很高，项目教学中往往一本教材不能满足教学的需求，需要多本教材甚至多门学科结合使用。因此需要教师自编项目教材。

（3）采用项目教学法组织教学，在学生合作学习过程中极易出现成绩较好学生包办代替成绩相对落后的学生的工作，给一些喜欢偷懒的学生钻空子的现象，个别自学能力和自控能力都比较差的学生容易产生依赖思想。如果这部分学生的学习积极性没有充分调动起来，项目教学法也就没有创新和发展，很难取得好的教学效果。因此教师应该抽出大量的时间帮助程度比较差的学生，进行“因材施教”。

（4）采用项目教学法组织教学，教师帮助学生在独立工作的道路上前进，引导学生如何在实践中发现新知识，掌握新内容。学生作为学习的主体，通过独立完成项目把理论与实践有机地结合起来，不仅提高了理论水平和实操技能，而且又在教师有目的地引导下，培养了合作、解决问题等综合能力，培养了职业素养。同时，教师在观察学生、帮助学生的过程中，开阔了视野，提高了教学能力、实际操作技能和生产管理能力。可以说，项目教学法是师生共同完成项目，共同取得进步的教学方法。

篇8：浅谈电机在汽车中的应用

1972年,F.Blaschke提出了异步电机转子磁场定向矢量控制的策略,基本思想是把交流电机模拟成直流电机进行控制,把磁链矢量的方向作为坐标轴的基本方向,采用矢量变换的方法实现交流电机的转速和磁链控制的完全解耦,得到类似于直流电机的优良动态调速性能,可使异步电机调速系统具有更高的调速精度、更大的调速范围和更快的响应速度[7]。异步电机矢量控制系统设计的核心包括磁链观测器和控制器的设计。磁链观测设计的准确度能直接影响磁链与转矩的解耦控制;控制器的性能可决定系统的动态响应速度[8]。同时,采用SVPWM调制技术,还能达到转矩脉动小、谐波成分少、直流母线电压利用率高的效果。基于此,本文以MATLAB/Simulink环境作为建模和仿真平台,搭建了异步电机变频调速系统的仿真模型,介绍了控制系统的参数设置,详细分析了矢量控制系统的结构和原理。

1 电动汽车驱动系统的组成

目前,电动汽车驱动系统普遍使用的系统结构如图1所示。蓄电池的电压通过双向Buck-Boost变换器升高,为驱动电机提供能量。通过对逆变器变频控制实现对异步电机的精确控制,从而驱动电动汽车。

2 异步电机数学模型

2.1 两相静止坐标系下数学模型

异步电机的数学模型由电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程组成[9,10]。一般情况下,电力拖动系统的运动方程为

由运动方程可知,当负载转矩不变时,通过控制电磁转矩就可以控制电机的速度变化。

异步电机的电压方程为

式中:磁链的导数相常称为变压器电动势,而-ωrJψrsβ项称为旋转电动势。

异步电机的磁链方程可以表示为

式中:Ls、Lm和Lr分别为定子自感、定子转子间的互感和转子自感;矩阵I为二阶单位矩阵。

将式(1)进行变换,并考虑异步电机转子短路,即转子电压为零,可得

异步电机的转矩方程为

由于此处采用了等幅值的坐标变换,因此转矩方程中出现了3/2项,若采用等功率变换,则无此项。实际上,根据磁链方程,可以选择不同行变量构成电磁转矩的各种表达式。例如,转矩可以用定子电流和转子磁链表示为

2.2 两相旋转坐标系下的数学模型

两相坐标系可以是静止的,也可以是旋转的。若能够得到以任意速度旋转坐标系下的数学模型,则可以涵盖各种坐标系的情况。设两相旋转坐标系的M轴相对于三相静止坐标系a轴的角速度为ωMT,则可以推导出异步电机在MT坐标系下的电压方程为

其中矩阵A为

转矩方程与运动方程分别为

3 转子磁场定向矢量控制

3.1 转子磁场定向矢量控制的原理

磁场定向是异步电机的矢量控制的关键,通常包括定子磁链、转子磁链和气隙磁链定向。矢量控制根据磁场位置检测方式的不同,又可以分为直接磁场定向和间接磁场定向两种方式。直接磁场定向方法简单,但容易受电机定子、转子齿槽的影响,检测信号脉动较大。而间接磁场定向不需要观测转子磁链矢量的实际位置,是通过控制转差频率来实现定向。

在MT坐标系下M和T轴是相互垂直且以一定的角速度ωe旋转,同时以旋转磁场轴M作为特定的同步旋转坐标轴,按照转子的全磁链矢量ψr来定向,即转子磁场定向。定子电流和转子磁场定向如图2所示。

由于M轴取向于全磁链矢量ψr轴,T轴垂直于M轴,从而使ψr在T轴上的分量为0,此时,ψr唯一由M轴绕组中电流所产生,因此可知定子电流矢量is在M轴上的分量is M是纯励磁电流分量,在T轴上的分量is T是纯转矩电流分量。由同步旋转下转子磁链方程可得,ψr在M-T轴系上的分量可用方程表示为

通过式(2)可进一步得出

式中:ωr为转子磁链旋转速度;ωsl为转差角频率,且有

转子磁链由M轴定子电流控制,因此is M又称为定子电流励磁分量或励磁电流。转子磁链与励磁电流之间的传递函数为一阶惯性环节,其时间常数为转子时间常数Tr=Lr/Rr。当励磁电流突变时,转子磁链的变化要受到励磁惯性的阻挠,这与直流电动机励磁绕组的惯性是一致的。稳态时有

将式(4)作进一步处理可得转子磁场定向下转矩为

转子磁场定向矢量控制的关键是要得到转子磁链矢量的幅值和位置,从而可以实现异步电机电磁转矩的解耦控制,其控制框图如图3所示。

在图3中,电机相电流的检测通过电流传感器,采集三相电流iA、iB、iC,再经过Clarke和Park变换,得到同步两相旋转坐标系上与电机磁通和电机转矩有关的电流分量is T和is M,进而通过计算可以得到电机的转矩Te和磁通ψr。再将两者分别与转速调节器输出的参数Te*和函数发生器中计算出的磁通参数ψr*进行比较,并通过PI调节器来修正控制信号,以此得到转子磁场同步旋转坐标系上的电压分量us*M、us*T。通过Park逆变换,us*M和us*T转化为与逆变器输出的电压空间矢量具有相同坐标系的电压分量u*sα和u*sβ,最后采用SVPWM技术,产生逆变器开关导通状态的PWM波形,通过逆变器的变频控制,达到电机调速的目的[11,12,13]。

3.2 任意两相旋转坐标系MT上转子磁链的电流模型

两相旋转坐标系上转子磁链的电流模型如图4所示。

由图4可知,定子三相电流isa、isb、isc经Clark变换可得MT坐标系上的电流is M和is T,再借助式(3)、(4)可得ωsl和ψr,将ωsl和ψr加上实测转速ω,可得定子频率信号ωs,再将ωs进行积分运算可得转子磁链相位角θ。该计算模型具有较高的计算准确度,且适合计算机的实时计算。

4 仿真分析

整个系统的仿真模型主要包括速度控制器、电流控制器、IGBT逆变器、异步电机和反馈电路。其参数如下:额定相电压220 V、额定频率为50 Hz,定子电阻为0.087Ω、定子漏感为0.8×10-3H,转子电阻为0.228Ω,转子漏感为0.8×10-3H、励磁电感为34.7×10-3H、转动惯量为0.862、极对数为2。

为了验证仿真模型的有效性,进行了如下仿真实验:电机在负载转矩TL=300 N·m启动,给定转速为n*=500 r/min;当t=1.5 s时,转速达到1000 r/min;当t=2 s时,加负载转矩TL=500 N·m。仿真结果如图5~8所示。

从图5~8可以看出,电机的转速能够快速到达稳定,1 s转速指令增大后,电机仍然以恒转矩方式加速,直至达到新的转速值。2 s后负载转矩由300 Nm变为500 Nm,响应速度较快,且转矩的波动幅值较小,具有良好的动态性能。

5 结语

本文介绍了典型的电动汽车驱动系统的组成及工作原理,重点分析了异步电机矢量控制技术在电动汽车驱动系统中的应用,建立了矢量控制的数学模型,设计了控制系统结构图。利用Matlab/Simulink工具箱,搭建了异步电机直接矢量控制系统的仿真模型,并进行仿真实验。其结果验证了该控制模型具有良好的静态、动态性能。

摘要：针对电动汽车快速发展的现状,研究了电机驱动及其控制技术在电动汽车中的应用,并介绍了异步电机矢量控制理论及空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)原理,推导了异步电机在两相静止坐标系和同步旋转坐标系下的数学模型。在Matlab/Simulink下建立了基于SVPWM的异步电机矢量控制仿真模型,进行了仿真实验。结果表明,异步电机定子电流、转矩波动小,转速响应较快,系统具有良好的静态、动态性能,可为实际电动汽车电机驱动控制系统的设计提供理论支撑。

篇9：浅谈电机在汽车中的应用

关键词：无线射频识别技术；汽车总装线；应用分析

汽车制造业在我国经过了多年的发展，但是在传统的汽车总装线中，往往每一条总装线只能够对同一型号的汽车进行装配，这使得汽车装配的效率受到了严重的影响，同时也阻碍了我国汽车制造业的进一步发展。

一、RFID技术简析

（一）RFID技术概念界定

所谓的RFID技术，其实是一种自动识别技术，通常人们又称其为无线射频识别技术或者标签识别技术，RFID技术之所以能够进行自动识别，主要就是通过射频标签的作用，利用特定的读写器将相应的信息写入到射频标签之中，并且将这些信息储存于射频标签之中，然后再将这些射频标签贴在对应的物体上，如果需要对这些物体加以识别，就可以再次通过专用的读写器发射出一定频率范围的频率信号，使得射频标签将储存于其中的信息发送到读写器之中，这些信息在到达读写器之后再经过一定的处理就可以被呈现出来，RFID技术与当前的条码扫描技术以及二维码扫描技术都有一定的相似之处。

（二）RFID技术发展情况简析

RFID技术在我国的发展时间并不是很长，但是由于其拥有着独特的优势，所以应用范围非常之广，当前相关的研究人员也在不断地对其进行深入的研究。RFID技术所涉及的专业知识以及技术范围都较为广泛，它既需要利用到芯片技术和数据变换域编码技术，同时又需要利用到电磁传播和无线收发等专业方面的知识，所以说RFID技术的发展与这些技术的发展有着非常密切的关系，RFID技术实质上是一种复合性的技术，RFID技术的发展必将促进其他技术的进一步发展，同时芯片技术、无线收发技术等的发展也会对RFID技术的发展造成积极的影响。

（三）RFID技术应用的现实意义

汽车制造业为我国经济的发展做出了巨大的贡献，所以汽车制造水平的高低对于国家而言有着非常重要的意义，当前我国的汽车制造业虽然已经取得了一定的发展，但是从总体水平上来看，我国的汽车制造水平还偏低，所以当前要想使得我国的汽车制造水平得到有效的提升，必须要通过与其它高新技术的融合，只有促进汽车制技术与其它高科技技术的融合，才能够使得我国的汽车制造水平得到有效的提升。当前将RFID技术应用在汽车总装线之中，就是提高我国汽车制造水平的一个重要举措，RFID技术在汽车总装线中应用的现实意义就在于满足了汽车生产过程中对于资源等的管理要求，同时通过对RFID技术技术的应用，还可以实现汽车制造的智能化和自动化。当前在许多的汽车制造车间中都引入了ERP系统，而再辅之以RFID技术，就可以有效的弥补在汽车制造过程中所存在的监控和控制信息采集缺陷问题，使得我国汽车制造业得到更好的发展。

二、RFID技术在汽车总装线中的应用分析

（一）RFID技术在汽车总装线中的具体应用技术

在汽车总装载线应用RFID技术的过程中，RFID标签往往都是被贴在承载车身的托盘之上的，这样就可以使得RFID标签随着托盘进行移动，RFID标签实质上就是一个移动的数据库，有了RFID标签的存在，就能够在进行汽车装配的过程中对相应的配件信息及装配工艺进行读取，使得装配工作能够顺利得以开展。其次，RFID标签也有着很强的规范性，所以在读写器对其所承载的信息进行读写的时候，往往十分迅速准确，标签的编码与读写器的编码与车间以及工位等信息都进行了有效的结合，这样就能够使得信息的读取更为准确。最后，当前的汽车车型越来越丰富，而且汽车也更加趋于个性化，但是这却给汽车的装配工作带来了极大的困难，装配线必须要对每一种车型的信息都加以收集，然后还必须要避免装配过程中出现任何错误，而要避免一些细节错误的出现，除了在关键工位上安装相应的读写器之外，还必须要在其它的地方安装一些辅助读写器，这样通过所有读写器的配合，才能够使得汽车的装配工作能够更加顺利地得以开展。

（二）RFID技术在汽车总装线中的管理与控制

除了对于相应技术的合理应用之外，还必须要加强对于RFID技术在汽车总装线中的管理，因为只有加强管理工作，才能够确保标签的读取与汽车的装配不受到其它因素的干扰。汽车装配工人在进行汽车装配工作的时候，必须要保证RFID标签不与其它的金属制品夹在一起，因为在识别标签的时候，如果有这些金属制品的存在，将会影响到读写器的读写，从而使得信息不能够被完全的识别，进而对汽车装配造成影响。除此之外，对于关键部件的工位，必须要保证相关的标签是处在读写器的工作范围之内的，因为如果标签超出了读写器的工作范围，读写器就不能够对车体标签进行读取，这样也会使得汽车装配工作受到严重的影响。最后，在汽车装配车间内，不能够存在其它的通讯设备，因为其它通讯设备的电磁波会对读写器造成干扰，使得读写器不能够正常地开展信息读写工作。

（三）RFID技术系统的安全管理分析

RFID技术在汽车总装线中的应用的确给汽车的装配生产工作带来了很大的便利，但是同时该技术的应用也可能会导致其它的数据安全问题，所以在进行生产的过程中，必须要注重安全管理。在利用RFID技术进行生产的时候，必须要加强管理工作，通过有效的管理来避免RFID系统遭到黑客等的入侵，在使用RFID标签的时候，一定要对其芯片进行细致的检查，避免这些芯片被黑客所利用。除此之外，还因该通过法律法规来对信息安全进行有效的保护。

参考文献：

[1]王浩远，梁昌勇，俞家文，等.基于RFID技术的汽车总装MES系统研究[J].计算机技术与发展，2010，20（9）：222-226.

[2]仲元昌，孙丽敬，丁漩，等.RFID技术在汽车生产线上的应用现状[J].微型机与应用，2010，29（3）：1-3，7.

篇10：工艺管理在汽车企业中的应用

随着世界经济的迅速发展，我国的汽车行业也带到了迅猛的发展，如今的汽车竞争市场竞争异常强烈。

越来越多的高科技术开始引入到汽车行业中，在过去的十几年里随着人们对汽车的需求量逐渐增加，汽车厂商和汽车的型号也越来越多，产品的配置也越来越复杂。

这样传统的工艺设计就难以满足快速多变的市场需求和客户人性化需求，所以规划部门要提高规划能力、提高规划质量、提高规划效率。

1.2 对工艺人员的依赖性强，工艺设计不规范

随着汽车新技术、新工艺、新材料的发展，高速加工和强力切削技术广泛应用于加工过程中，使得加工时间(包括辅助时间)不断缩短，装配时间就成了影响制造周期的主要因素。

随着数控机床的广泛应用，零件的加工精度己不再依赖于工人的技术水平，但装配工作却仍是以人为主，主要依赖于工作人员的技艺水平。

因此，质量又成了提高产品精度的瓶颈环节。

我国的汽车制造业无论是产品质量还是数量以及市场竞争力等各个方面，均与发达国家存在一定的差距，而尤其突出的是在装配工艺上更有着相当大的差距。

这表现在组装产品的质量与原装产品还有着差距，而当装配技术含量要求较高，这种差距相当明显，进一步反映了我国在装配方面的研究与发展还未得到足够的重视。

1.3 现代工艺管理在现代制造中一直没有得到应有的重视与支持

篇11：LED在汽车照明系统中的应用

在20世纪80年代中期,LED开始被用于汽车中央高位刹车灯(CHMSL)。进入90年代,汽车仪表LCD面板背光照明普遍采用LED这种固态新光源。进入新世纪后,随LED功率和亮度的提升,除了汽车前照灯外,LED全面进入了汽车照明和信号系统中的应用。2005年,全球LED在手机中所占的市场份额达52%。自从2005年以后,由于手机市场趋于饱和,不再呈增长的态势,取而代之的则是汽车、交通信号灯、景观装饰照明和一般照明市场,其中车用LED市场具有较大的诱惑力。传统汽车灯的发展历程及其分类

2.1 传统汽车的发展历程

1879年,爱迪生发明了以电能作能源的真空白炽灯泡。1886年汽车问世之初,老爷车在夜间行驶时悬挂的是摇晃不定的汽灯。由于那时车辆很少,车速很低(不到30km/h),尽管道路狭窄而崎岖不平,既无伤人之虞,更无撞车之险。

在汽车车辆逐渐增加、车速也有所提高的情况下,路上行人也渐多,汽车不再允许仅靠一盏汽灯悠闲晃荡了。于是光源工程师依托新兴的白炽灯为汽车设计了一双铮亮的白炽灯眼睛。当时的汽车的电气工程师已给汽车配备了车载小型发电机,这为汽车电气照明的发展奠定了基础。

在车辆日益增多、车速不断提高的形势下,照明仅是瞻前已经不够,还需左顾右盼和免除后顾之忧,从此不仅车前灯,而且各种尾灯如行车灯、刹车灯、转向灯、后雾灯等一系列灯种相继问世,为避免夜晚行车的追尾或转弯时的相撞起了关键性作用。随后前照灯又发展成近光灯、远光灯、前雾灯等多种灯种。

为在不降低白炽灯寿命的前提下,提高灯丝温度和发光效率,上世纪50年代光源工程师发明了充气白炽灯泡,随后60年代又发明了在充气白炽灯中加入卤素的卤钨灯。20世纪70年代,光效达201m/W的卤钨灯大规模替代了自炽灯用于汽车照明,至今仍然是汽车前照灯中占统治地位的灯种。为满足高速车辆的照明要求,更先进的高强度放电(HID)灯应运而生,其中的代表性光源则是氙气金卤灯。一只35W氙气金卤灯辐射光通(3200lm)为55W卤钨灯(1101lm)的3倍,光效比金卤灯高4.5倍,寿命超过10倍。

2.2 汽车灯的分类

汽车灯按用途分照明灯和信号灯两大类。照明灯犹如汽车的“眼睛”,在黑暗中照亮汽车行驶方向上的道路,延伸和拓宽驾驶员的视野;信号灯如同汽车的“嘴巴”,车辆可通过灯

光信号同其它车辆进行“语言”交流,向其它汽车司机明示本车的存在及其行驶的状态,以使汽车在道路上能够安全快捷行驶。

照明灯又分为车外照明灯和车内照明灯。车外照明灯包括前照灯、前雾灯和牌照灯等;车内照明灯主要是指仪表灯和阅读灯等。

信号灯也分车外信号灯和车内信号灯。车外信号灯是指转向指示灯、制动灯、尾灯、示宽灯、倒车灯等;车内信号灯泛指仪表板指示灯,主要有转向、机油压力、充电、关门提示及音响、空调等指示灯。在这些车灯中,属于控制性检验的有车外照明灯和车外信号灯,因为它们是行车安全的关键部件。

汽车车前灯具如图1所示。其中的前照灯像人的眼睛一样,起到画龙点睛的作用,为汽车增色不少,如图2所示。

在车用灯具中,通常人们还将后转向灯、制动灯、尾灯、后雾灯、倒车灯和行李箱灯等称为辅助灯具,如图3所示。

2.3 汽车灯的重复作用

汽车车灯是汽车行驶必不可少的安全部件。据统计,车辆总行驶里程的25%是在夜晚或自然光线不足的情况下行驶的,而在此间发生的交通事故占到总事故的33%,并且50%的伤亡事故发生在夜间。在多个ECE法规中,与车灯有关的法规就有近40个。我国目前汽车产品的74项强制性检验中,与车灯有关的项目就占23项。新一代固态光源LED成为汽车车灯的新宠

3.1 LED在汽车照明系统中应用的优势

新一代固态冷光源LED于上世纪60年代问世。直到80年代之前,由于那时LED的亮度不高,只是将其作为指示灯等使用,不会有人想到它会能作为汽车车灯。进入80年代后,LED亮度有了较大提高,1985年被用于一辆客车上。1986年Nissan公司在300ZX型汽车上使用了72只φ5mm的LED作为中央高位刹车灯,标志着LED开始进入了汽车领域中的应用。与传统车灯光源比较,LED的优势如下：

(1)寿命长,免维护,在整个汽车使用期限之内有可能不用再更换灯具。

(2)非常节能,比同等亮度的白炽灯节能至少在一半以上。表1列示了汽车信号灯与白炽灯能耗的比较。

根据2003年美国能源署(DOE)车用LED节能审估报告,结果令人吃惊。仅对小轿车而言,若美国全国都使用LED车灯,每年可节省燃料14亿加仑(美制1加仑=3.785升),而且载货卡车节省的燃料比小轿车多2倍。

(3)无须热启动时间,亮灯响应速度快。普通自炽灯灯泡的启动时间一般为100-300ms,而LED通常不足70ms。对于事关重要的制动灯来说,这样的时间差距意味着高速行驶时的制动距离相差4～7m,从而使汽车追尾事故发生率降低5%。

(4)结构简单,扰震动和耐冲击性能强。

(5)体积小,设计灵活性大,可以随意变换灯具模式,适用各种造型的汽车。

(6)LED的冷光特性,使灯具不会因长期受热而变形,从而提高了整套灯具的寿命。

(7)受电压变换的影响远远小于普通灯泡,而且易于控制。

表2给出了LED高位制动灯与自炽灯高位制动灯的比较。

LED以其卓越的安全性、可靠性、环保性和节能性,成为汽车照明系统的新宠,给汽车车灯的升级和革命带来了楔机。

3.2 LED在汽车照明系统中的应用

LED在汽车中的应用非常广泛,除车头前照灯外,其它一些车外和车内灯、照明与信号灯、高照度与低照度灯均可采用LED光源,如图4所示。

3.2.1 LED在汽车低照度照明中的应用

LED在汽车低照度照明系统中的应用主要是仪表板背光照明、操作开关、阅读灯、示宽灯、牌照灯等,这是汽车制造商最早将LED应用于汽车,同时也是目前LED在汽车中应用最多的部分。

汽车内部的显示,如仪表盘,过去主要采用白炽灯或真空荧光(VF)来提供背光,后来出现了用CCFL作为背光源的显示板。随着LED技术的不断进步,LED已经取代传统光源组合到背光照明中。从仪表盘到整个娱乐、导航、行程计算及信息中心控制显示等等,LED几乎无处不在。LED用于背光照明主要有以下三种方式：

(1)最简单的方式是把LED直接安装在LCD散射膜的后面,可使用许多封装的LED,也可采用未封装的管芯。

(2)另一种方式是将LED发出的光导入光纤束中,在光纤束的散射膜后面构成一个平坦的薄片,可以不同的方式将光从薄片中取出作为LCD的背光照明。

(3)还有一种方式是边缘光LCD背光照明,用一个透明或半透明的矩形塑料块作为导光体,将其直接安装在LCD散射膜后面,塑料块的后表面涂有白色反光材料,LED光从塑料块的一个侧边射入,其余侧边或白色反光材料。

当多个LED一同用于汽车仪表盘照明或娱乐系统控制时,颜色和亮度的一致性就显得特别重要,被照区域的亮度需要均匀一致,不应有任何阴影。

LED在汽车内部的照明主要包括一般照明用顶灯、阅读灯、美容化妆灯、门锁灯等等。其达到的目的是提供放松和友好的和谐气氛,以减轻驾驶员的疲劳,改善和提高舒适程度,帮助驾驶员能得到大量可读和清晰的信息。

3.2.2 LED在汽车高照度照明中的应用

(1)LED在汽车信号灯中的应用

汽车信号灯主要指刹车灯、方向灯和尾灯,对其照度和颜色都有明确的规定。在上个世纪80年代中期,LED开始进入到汽车产业。我国第一个LED车灯是桑塔纳2000型轿车的高位制动灯,它由上海汽车电子工程中心和上海小系车灯有限公司联合开发,并于2000年通过上海大众汽车公司认证而投产。迄今为止,LED在汽车上的应用除了仪表LCD面板背光照明外,最流行的当属中央高位刹车灯,目前已有80%以上的欧系和日系汽车安装了LED中央高位刹车灯。

在2004年北京车展上,法国富奥公司展示了用4个LED做成的高位刹车灯,还有用一个LED灯来实现所有尾部信号灯功能,包括停车灯、后小灯、转弯指示灯、雾灯和倒车指示灯等。到2010年,绝大部分汽车尾灯照明将采用LED,包括倒车灯和牌照灯在内。2000型凯迪拉克和S级奔驰车上,后灯(尾灯、刹车灯和转向灯)全部使用了LED。新奥迪A8轿车侧面转向灯、行车灯、刹车灯和转向灯等,也全部使用了LED。目前国际上新款式高档轿车,如凯迪拉克、宝马、丰田、奔驰和福特等,都装配了五彩缤纷LED灯具。

(2)LED在汽车前照灯中的应用初见端倪

前照灯是汽车在夜问行驶时照明前方道路的灯具,是保障汽车安全运行的重要部件之

一。前照灯的照明距离越远,配光性越好,汽车行驶的安全性能也就越高。汽车前照灯发出远光和近光两种光束,其中远光在无对方来车的道路上,汽车以较高速度行驶。远光应保证在车前100m或更远的路面上得到明亮而均匀的照明。

在全部车LED灯具中,最难也是最后投入使用的则是车头前照灯。目前LED前照灯都是用在一些车展上的概念车上,如图5所示。

自2003年以来,有15多家汽车制造厂在相关车展上展出了采用LED头灯的概念车。在北美一次国际车展上登场的福特概念车中,其中一辆则采用了LED头灯。日本小系等公司也有样灯展出。2007款林肯Aviator等车型同样采用全新的照明系统,其中包括LED前照灯。Lexus公司在2007年推出一款2008LSGoohL混合动力豪华汽车量产车,其前照灯采用了LED设计。日本丰田于2007年在凌志600H车型上开始安装LED车头前照灯,德国大众计划于2008年在奥迪R8车型上安装LED前照灯。从目前的情况来看,LED前照灯还处在研发阶段,预计在10年之内将会在普通轿车上比较普遍地被采用。

LED这种新光源,对于汽车前照灯的形状和排列有着较大的灵活性。利用LED体积小这一优势,可以大幅缩小前照灯整组灯具的体积,让出一些宝贵的空间给其它相关装置。现有的卤钨灯或HID灯灯具总长约30cm,而许多概念车上的LED灯具只有12.5cm,而且可以在造型上突破传统灯具的圆形设计。由于LED采用模块化设计,从造型上看,前照灯设计给人们以全新的视觉冲击。使用LED作为前照灯,不仅颜色识别性比卤钨灯等老式灯高,而且由于老式灯只有一个光源,难以扩大照明区域,而LED灯具有多个光源,由此可使照明区域广度扩大。

(3)LED在汽车前照灯中应用面临许多挑战

在LED全面进军汽车应用市场中,一个最大的障碍就是前照灯。前照灯传统光源已经十分成熟,像代表性光源卤钨灯,虽然光效不是很高(约201m/W),但价格低廉。高压氙灯虽然价格相对较高,但安全、高效、节能,而且体积小,灯具设计简单,因而倍受青睐。LED要在汽车头灯中取代传统光源,并非是一件容易的事情,需要解决以下几方面的问题。

一是亮度输出。前照灯的亮度要求是：近灯900lm,远灯1100lm,整体为2000lm,约是Lumileds公司的40个1W的LuxeonLED在25℃时的总光源输出。这类LED当环境温度升至50℃时,效率会降至80%以上。为提高亮度,需要更多数量的LED,这不仅会引起成本增加,而且会使LED的故障率增加。

二是散热问题。传统光源产生的热虽然远远高于LED,但不会囚高温而降低其光输出。然而,LED光输出却会因结温升高而下降。因此,散热问题在LED前照灯灯具设计工作中至关重要。为防止LED过热而烧毁,需要为其加装散热片。由于前照灯需用很多个LED,加设散热片后体积会过于庞大,难以纳入灯具之中。

三是光学设计,利用LED作为光源设计灯具,需要对传统的柱光源变为面光源。为得到需要的流明输出,LED需要较大的封装面积,致使光学设计难度增大。在目前一些概念车上,都以模块化设计取代现有的单一灯室设计,利用多组灯光源来达到传统灯具的照明水平,从而减小了光学设计难度,并增加了车体造型设计感。

3.3 LED在汽车中应用市场前景看好

在2006年之前,LED最大的应用亮点是手机,其在全球所占的份额达52%。2005年之后,手机趋于饱和,取而代之的是汽车、交通灯、景观照明和一般照明。