新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)與控制技術(shù)高職PPT完整全套教學(xué)課件

新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)與控制技術(shù)全套PPT課件前言本課程的參考學(xué)時(shí)為60學(xué)時(shí)，其中實(shí)訓(xùn)為20學(xué)時(shí)。具體學(xué)時(shí)分配見下表。0201目錄學(xué)習(xí)情境一新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的認(rèn)知【學(xué)習(xí)情境描述】【學(xué)習(xí)內(nèi)容】一、課前任務(wù)單二、相關(guān)資訊三、決策與計(jì)劃四、實(shí)施五、檢測與評估【情境小結(jié)】【思考與練習(xí)】學(xué)習(xí)情境二新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與傳動(dòng)系統(tǒng)【學(xué)習(xí)情境描述】【學(xué)習(xí)內(nèi)容】一、課前任務(wù)單二、相關(guān)資訊三、決策與計(jì)劃四、實(shí)施五、檢測與評估【情境小結(jié)】【思考與練習(xí)】0403目錄學(xué)習(xí)情境三新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史與趨勢【學(xué)習(xí)情境描述】【學(xué)習(xí)內(nèi)容】一、課前任務(wù)單二、相關(guān)資訊三、決策與計(jì)劃四、實(shí)施五、檢測與評估【情境小結(jié)】【思考與練習(xí)】學(xué)習(xí)情境四功率半導(dǎo)體器件【學(xué)習(xí)情境描述】【學(xué)習(xí)內(nèi)容】一、課前任務(wù)單二、相關(guān)資訊三、決策與計(jì)劃四、實(shí)施五、檢測與評估【情境小結(jié)】【思考與練習(xí)】0605目錄學(xué)習(xí)情境五功率變換電路【學(xué)習(xí)情境描述】【學(xué)習(xí)內(nèi)容】一、課前任務(wù)單二、相關(guān)資訊三、決策與計(jì)劃四、實(shí)施五、檢測與評估【情境小結(jié)】【思考與練習(xí)】學(xué)習(xí)情境六直流電機(jī)及其控制技術(shù)【學(xué)習(xí)情境描述】【學(xué)習(xí)內(nèi)容】一、課前任務(wù)單二、相關(guān)資訊三、決策與計(jì)劃四、實(shí)施五、檢測與評估【情境小結(jié)】【思考與練習(xí)】0807目錄學(xué)習(xí)情境七無刷直流電機(jī)及其控制技術(shù)【學(xué)習(xí)情境描述】【學(xué)習(xí)內(nèi)容】一、課前任務(wù)單二、相關(guān)資訊三、決策與計(jì)劃四、實(shí)施五、檢測與評估【情境小結(jié)】【思考與練習(xí)】學(xué)習(xí)情境八交流異步電機(jī)及其控制技術(shù)【學(xué)習(xí)情境描述】【學(xué)習(xí)內(nèi)容】一、課前任務(wù)單二、相關(guān)資訊三、決策與計(jì)劃四、實(shí)施五、檢測與評估【情境小結(jié)】【思考與練習(xí)】1009目錄學(xué)習(xí)情境九永磁同步電機(jī)及其控制技術(shù)【學(xué)習(xí)情境描述】【學(xué)習(xí)內(nèi)容】一、課前任務(wù)單二、相關(guān)資訊三、決策與計(jì)劃四、實(shí)施五、檢測與評估【情境小結(jié)】【思考與練習(xí)】學(xué)習(xí)情境十開關(guān)磁阻電機(jī)及其控制技術(shù)【學(xué)習(xí)情境描述】【學(xué)習(xí)內(nèi)容】一、課前任務(wù)單二、相關(guān)資訊三、決策與計(jì)劃四、實(shí)施五、檢測與評估【情境小結(jié)】【思考與練習(xí)】1211目錄學(xué)習(xí)情境十一輪邊/輪轂電機(jī)的工作原理與應(yīng)用【學(xué)習(xí)情境描述】【學(xué)習(xí)內(nèi)容】一、課前任務(wù)單二、相關(guān)資訊三、決策與計(jì)劃四、實(shí)施五、檢測與評估【情境小結(jié)】【思考與練習(xí)】學(xué)習(xí)情境十二新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的更換【學(xué)習(xí)情境描述】【學(xué)習(xí)內(nèi)容】一、課前任務(wù)單二、相關(guān)資訊三、決策與計(jì)劃四、實(shí)施五、檢測與評估【情境小結(jié)】【思考與練習(xí)】13目錄學(xué)習(xí)情境十三新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的檢修【學(xué)習(xí)情境描述】【學(xué)習(xí)內(nèi)容】一、課前任務(wù)單二、相關(guān)資訊三、決策與計(jì)劃四、實(shí)施五、檢測與評估【情境小結(jié)】【思考與練習(xí)】參考文獻(xiàn)展示完畢感謝您的聆聽學(xué)習(xí)情境一新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的認(rèn)知隨著共享汽車越來越廣泛地推廣，小王常常開著共享汽車出門辦事。他經(jīng)常開的是一輛新能源汽車，發(fā)現(xiàn)新能源汽車的動(dòng)力總成與傳統(tǒng)汽車有很大不同。請你為小王介紹一下新能源汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。學(xué)習(xí)情景描述學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)；2.掌握電動(dòng)汽車對驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特性要求；3.了解電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的分類；4.掌握新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型。工作任務(wù)1.在教師的指導(dǎo)下，制訂新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的認(rèn)知計(jì)劃；2.根據(jù)認(rèn)知計(jì)劃對新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行認(rèn)知。目標(biāo)和任務(wù)一、課前任務(wù)單根據(jù)查找的資料，完成課前任務(wù)單（見表1-1）。表1-1新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的認(rèn)知課前任務(wù)單學(xué)習(xí)內(nèi)容1.電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)由（）和（）組成。2.新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)有哪些不同的種類？3.電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)有哪些特性要求？

作為新能源汽車的核心部件（電池、電機(jī)、電控系統(tǒng)，見圖1-1）之一，驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)未來發(fā)展前景可觀。二、相關(guān)資訊圖1-1新能源汽車的核心部件資訊一新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)基礎(chǔ)認(rèn)知知識拓展1新能源汽車具有環(huán)保、節(jié)能、結(jié)構(gòu)簡單三大優(yōu)勢，這在純電動(dòng)汽車上體現(xiàn)得尤為明顯：以電機(jī)代替燃油機(jī)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)而不需要自動(dòng)變速箱。相對于自動(dòng)變速箱，電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)成熟，運(yùn)行可靠。要使電動(dòng)汽車具有良好的使用性能，驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)具有較寬的調(diào)速范圍及較高的轉(zhuǎn)速、足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，還要體積小、質(zhì)量輕、效率高、動(dòng)態(tài)制動(dòng)性強(qiáng)，并具有能量回饋的性能。

知識拓展2電動(dòng)汽車中的燃料電池汽車（FCV）、混合動(dòng)力汽車（HEV）和純電動(dòng)汽車（EV）三大類都要用電機(jī)來驅(qū)動(dòng)行駛，選擇合適的電機(jī)是提高各類電動(dòng)汽車性價(jià)比的重要因素，因此研發(fā)或完善能同時(shí)滿足車輛行駛過程中的各項(xiàng)性能要求，并具有堅(jiān)固耐用、造價(jià)低、效能高等特點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)顯得極其重要。

1.電動(dòng)汽車對驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能要求與傳統(tǒng)工業(yè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)不同，電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)通常要求能夠頻繁地起動(dòng)/制動(dòng)、加速/減速，低速/爬坡時(shí)要求高轉(zhuǎn)矩，高速行駛時(shí)要求低轉(zhuǎn)矩且變速范圍大。電動(dòng)汽車對驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能要求歸納如下。資訊二驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能要求與技術(shù)優(yōu)勢（1）體積小、質(zhì)量輕。為了充分利用有限的車載空間，減小車輛質(zhì)量，降低運(yùn)行中的能量消耗，應(yīng)盡量減小驅(qū)動(dòng)電機(jī)的體積和質(zhì)量。（2）全速段高效運(yùn)行。一次充電續(xù)航里程長，特別是在車輛頻繁起?；蜃兯龠\(yùn)行的情況下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)具有較高的效率。（3）低速大轉(zhuǎn)矩及寬范圍的恒功率特性。即使沒有變速器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)本身也應(yīng)能滿足所需的轉(zhuǎn)矩特性，以滿足在起動(dòng)、加速、制動(dòng)等要求。（4）高可靠性。在任何運(yùn)行工況下都應(yīng)具有高可靠性，以確保車輛的行駛安全。資訊二驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能要求與技術(shù)優(yōu)勢（5）高電壓。在允許的范圍內(nèi)盡可能采用高電壓，可以減小電機(jī)的尺寸和控制器、導(dǎo)線等設(shè)備的尺寸，特別是可以降低逆變器的成本。（6）安全性能達(dá)標(biāo)。動(dòng)力電池組、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等強(qiáng)電部件的工作電壓能達(dá)到300V以上，對電氣系統(tǒng)的安全性提出了更高的要求。（7）高轉(zhuǎn)速。與低轉(zhuǎn)速電機(jī)相比，高轉(zhuǎn)速電機(jī)的體積和質(zhì)量較小，有利于降低整車裝備的質(zhì)量。（8）使用壽命長。為降低新能源汽車的使用成本，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的使用壽命應(yīng)與車輛保持一致，真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。資訊二驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能要求與技術(shù)優(yōu)勢022.驅(qū)動(dòng)電機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢01（2）電機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的快速響應(yīng)性指標(biāo)要比發(fā)動(dòng)機(jī)高出兩個(gè)數(shù)量級。常規(guī)來說，電氣執(zhí)行的響應(yīng)速度都要比機(jī)械機(jī)構(gòu)快幾個(gè)數(shù)量級，因此隨著計(jì)算機(jī)電子技術(shù)的發(fā)展，用先進(jìn)的電氣控制系統(tǒng)來取代笨重、龐大而響應(yīng)滯后的部分機(jī)械、液壓裝置已成為技術(shù)進(jìn)步的必然趨勢。這樣不但使各項(xiàng)性能指標(biāo)大大提高，也將使制造成本降低。（1）由于發(fā)動(dòng)機(jī)能高效產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速被限制在一個(gè)較窄的范圍內(nèi)，因而需通過龐大而復(fù)雜的變速機(jī)構(gòu)來適應(yīng)這一特性，而電機(jī)可以在相當(dāng)寬廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)高效地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。電機(jī)驅(qū)動(dòng)與發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)相比具有以下兩大技術(shù)優(yōu)勢。

1.驅(qū)動(dòng)電機(jī)的分類驅(qū)動(dòng)電機(jī)可分為兩大類，即有換向器（又稱電刷）電機(jī)和無換向器電機(jī)。習(xí)慣上將有換向器的直流電機(jī)簡稱為直流電機(jī)。由于技術(shù)成熟、控制簡單，直流電機(jī)曾在電力驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域有著突出的地位。資訊三驅(qū)動(dòng)電機(jī)的分類、性能對比與國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀知識拓展3無換向器電機(jī)包括感應(yīng)電機(jī)、永磁同步電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)等。無換向器電機(jī)在效率、功率密度、運(yùn)行成本、可靠性等方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的直流電機(jī)，因此在現(xiàn)代電動(dòng)汽車中獲得廣泛應(yīng)用。

電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的分類匯總?cè)鐖D1-2所示。圖1-2電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的分類資訊三驅(qū)動(dòng)電機(jī)的分類、性能對比與國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀2.驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能對比電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能對比見表1-2。資訊三驅(qū)動(dòng)電機(jī)的分類、性能對比與國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀3.驅(qū)動(dòng)電機(jī)在國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀典型驅(qū)動(dòng)電機(jī)在新能源汽車上的應(yīng)用如下：交流異步電機(jī)主要應(yīng)用在純電動(dòng)汽車中，永磁同步電機(jī)主要應(yīng)用在混合動(dòng)力汽車中，開關(guān)磁阻電機(jī)目前主要應(yīng)用在客車中。資訊三驅(qū)動(dòng)電機(jī)的分類、性能對比與國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀知識拓展4從我國不同種類新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的應(yīng)用來看，目前交流異步感應(yīng)電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)主要應(yīng)用于新能源商用車,特別是新能源客車，開關(guān)磁阻電機(jī)的實(shí)際裝配應(yīng)用較少；永磁同步電機(jī)主要應(yīng)用于新能源乘用車。

(2)對于開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，我國已初具優(yōu)化設(shè)計(jì)和自主研發(fā)能力，通過合理設(shè)計(jì)電機(jī)結(jié)構(gòu)、改進(jìn)控制技術(shù)，產(chǎn)品性能基本滿足整車需求。(1)對于交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，我國已建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的開發(fā)平臺，形成了小批量生產(chǎn)的開發(fā)、制造、試驗(yàn)及服務(wù)體系。(4)對于永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，我國已具有一定的研發(fā)能力和生產(chǎn)能力，開發(fā)了不同系列產(chǎn)品，可應(yīng)用于各類電動(dòng)汽車。資訊三驅(qū)動(dòng)電機(jī)的分類、性能對比與國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀(3)對于無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，國內(nèi)企業(yè)通過合理設(shè)計(jì)及改進(jìn)控制技術(shù)，有效提高了無刷直流電機(jī)性能，產(chǎn)品基本滿足電動(dòng)汽車需求，企業(yè)已初步具有機(jī)電一體化設(shè)計(jì)能力。

選擇新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的關(guān)鍵是電機(jī)的機(jī)械特性。至今為止電動(dòng)汽車采用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要包括交流異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)、無刷直流電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)。在選擇新能源汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，可以向電機(jī)生產(chǎn)廠家提出所需要的各種性能參數(shù)，以作為電機(jī)設(shè)計(jì)的依據(jù)。實(shí)際上大多數(shù)情況下是新能源汽車制造商根據(jù)電機(jī)生產(chǎn)廠家提供的技術(shù)性能參數(shù)選擇現(xiàn)成的電機(jī)，可供選用的電機(jī)種類繁多，功率范圍很廣。資訊四新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型012.額定轉(zhuǎn)速的選擇根據(jù)電動(dòng)汽車的速度、動(dòng)力性能的要求，需要選擇不同轉(zhuǎn)速的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。（1）低速電機(jī)。低速電機(jī)的轉(zhuǎn)速為3000～6000r/min，擴(kuò)大的恒功率區(qū)的低速電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩高，轉(zhuǎn)子電流大，電機(jī)的尺寸和質(zhì)量較大。（2）中速電機(jī)。中速電機(jī)的轉(zhuǎn)速為6000～10000r/min,它的各種參數(shù)介于低速電機(jī)和高速電機(jī)之間。（3）高速電機(jī)。高速電機(jī)的轉(zhuǎn)速為10000～15000r/min，擴(kuò)大的恒功率區(qū)寬，尺寸和質(zhì)量較小，相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器和控制器的尺寸也較小。1.額定電壓的選擇電機(jī)電壓主要依據(jù)車輛總體參數(shù)的要求來選擇，車輛的自重、電池等相關(guān)參數(shù)確定后，才能確定電機(jī)的電壓、轉(zhuǎn)速等參數(shù)。即當(dāng)車輛自重確定后，電池的個(gè)數(shù)就確定了，電機(jī)的電壓等級也隨之確定。02

結(jié)合以上內(nèi)容，分析對新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的認(rèn)知，學(xué)生分組，每個(gè)小組各自查資料、討論，制訂實(shí)訓(xùn)計(jì)劃，見表1-3。三、決策與計(jì)劃四、實(shí)施小組分工合作，按照所制訂的新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的認(rèn)知計(jì)劃，對新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行認(rèn)知。五、檢測與評估綜合整個(gè)學(xué)習(xí)過程，對學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行成績評定，可采用學(xué)生互評、教師評價(jià)相結(jié)合的方式。情景小結(jié)本情境主要介紹了新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)，介紹了電動(dòng)汽車對驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特性要求，介紹了電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的分類，介紹了新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型等內(nèi)容。

思考與練習(xí)一、判斷題1.低速電機(jī)的轉(zhuǎn)速一般為3000～6000r/min。（）2.中速電機(jī)的轉(zhuǎn)速一般為6000～10000r/min。（）3.高速電機(jī)的轉(zhuǎn)速一般為10000～15000r/min。（）二、選擇題1.下列部件中，（）是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件。A.雨刮器B.座椅調(diào)節(jié)電機(jī)C.驅(qū)動(dòng)電機(jī)2.電動(dòng)汽車常采用（）作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。A.低速電機(jī)B.中速電機(jī)C.高速電機(jī)三、問答題1.電動(dòng)汽車對驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特性要求有哪些？2.電機(jī)驅(qū)動(dòng)與發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)相比有哪些技術(shù)優(yōu)勢？

展示完畢感謝您的聆聽學(xué)習(xí)情境二新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與傳動(dòng)系統(tǒng)學(xué)習(xí)情景描述大家都知道新能源汽車依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)，那么它的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與傳動(dòng)系統(tǒng)和傳統(tǒng)汽車相比會(huì)有哪些不一樣的地方呢？作為一種新車型，新能源汽車到底有哪些方面的優(yōu)勢呢？目標(biāo)和任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)和技術(shù)參數(shù)；2.掌握新能源汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)的種類；3.了解電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制策略；4.掌握轉(zhuǎn)子位置傳感器的工作原理。工作任務(wù)1.在教師的指導(dǎo)下，制訂新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與傳動(dòng)系統(tǒng)的認(rèn)知計(jì)劃；2.根據(jù)認(rèn)知計(jì)劃對新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)知。學(xué)習(xí)內(nèi)容一、課前任務(wù)單根據(jù)查找的資料，完成下列課前任務(wù)單（見表2-1）。表2-1新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與傳動(dòng)系統(tǒng)課前任務(wù)單1.電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特性直接影響（）、（）和（）。2.電機(jī)控制器的主要功能有哪些？3.整車控制器根據(jù)車輛運(yùn)行的不同情況，包括（）、（）、（），來決定電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩/功率。資訊一新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡介1.電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本組成電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是新能源汽車車輛行駛系統(tǒng)中的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其驅(qū)動(dòng)特性決定了汽車行駛的主要性能指標(biāo)，直接影響車輛的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性，它是新能源汽車的重要部件。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)基本組成框圖如圖2-1所示。二、相關(guān)資訊新能源汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)兩個(gè)部分。圖2-1電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本組成框圖資訊一新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡介（1）電機(jī)。電機(jī)一般要求具有電動(dòng)、發(fā)電兩項(xiàng)功能，按類型可選用直流電機(jī)、交流電機(jī)、永磁無刷電機(jī)或開關(guān)磁阻電機(jī)等幾種。（2）功率變換器。功率變換器按所選電機(jī)類型，有DC/DC（直流/直流）功率變換器、DC/AC（直流/交流）功率變換器等形式。（3）控制器?？刂破髦饕鸬秸{(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的作用，以滿足整車不同的運(yùn)行要求。針對不同類型的電機(jī)，控制的原理與方式有很大差別。控制器的另一個(gè)重要功能是通信和保護(hù)，實(shí)時(shí)進(jìn)行狀態(tài)和故障檢測，保護(hù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)故障反饋。資訊一新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡介2.電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)如下。（1）采用三相永磁交流電機(jī)（DM）、電機(jī)控制器（MCU）可調(diào)整輸出電流和電機(jī)轉(zhuǎn)速，電機(jī)和電機(jī)控制器采用水冷方式以防止溫度過高。（2）整車控制器（VCU）根據(jù)駕駛員意圖發(fā)出各種指令，電機(jī)控制器響應(yīng)并反饋，實(shí)時(shí)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出。資訊一新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡介3.電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)以北汽新能源EV200車型為例，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)參數(shù)見表2-2，驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器技術(shù)參數(shù)見表2-3。資訊一新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡介3.電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)資訊二新能源汽車傳動(dòng)系統(tǒng)簡介與內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)汽車相比，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車可方便地布置電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，可以用一臺電機(jī)進(jìn)行集中驅(qū)動(dòng)，也可以用多臺電機(jī)分布于汽車的不同位置實(shí)現(xiàn)分布式驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)布置靈活多變，概括起來分為電機(jī)中央驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)兩種形式。電機(jī)中央驅(qū)動(dòng)形式借用了內(nèi)燃機(jī)汽車的驅(qū)動(dòng)方案，將內(nèi)燃機(jī)換成電機(jī)及其相關(guān)器件。目前純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)分為傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)布置形式、電機(jī)與驅(qū)動(dòng)橋組合驅(qū)動(dòng)布置形式、電機(jī)與驅(qū)動(dòng)橋集成驅(qū)動(dòng)布置形式、輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)布置形式、輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)布置形式等。1.傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)布置形式傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)布置形式如圖2-2所示，該布置形式與傳統(tǒng)汽車的布置形式基本相同，通常是在傳統(tǒng)汽車的基礎(chǔ)上改裝而成，把電機(jī)放在原燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的位置。這種布置形式可以提高純電動(dòng)汽車的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，增加低速時(shí)純電動(dòng)汽車的后備功率。這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式有電機(jī)前置-驅(qū)動(dòng)橋前置、電機(jī)前置-驅(qū)動(dòng)橋后置等驅(qū)動(dòng)模式。資訊二新能源汽車傳動(dòng)系統(tǒng)簡介圖2-2傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)布置形式2.電機(jī)與驅(qū)動(dòng)橋組合驅(qū)動(dòng)布置形式電機(jī)與驅(qū)動(dòng)橋組合驅(qū)動(dòng)布置形式如圖2-3所示，這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式即在驅(qū)動(dòng)電機(jī)端蓋的輸出軸處加裝減速器和差速器等，電機(jī)、固定速比減速器、差速器的軸互相平行，一起組合成一個(gè)驅(qū)動(dòng)整體。它通過固定速比減速器來放大驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，但沒有可選的變速擋位，也就省掉了離合器。這種布置形式的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率較高，便于安裝。資訊二新能源汽車傳動(dòng)系統(tǒng)簡介圖2-3電機(jī)與驅(qū)動(dòng)橋組合驅(qū)動(dòng)布置形式3.電機(jī)與驅(qū)動(dòng)橋集成驅(qū)動(dòng)布置形式把電機(jī)、固定速比減速器和差速器集成為一個(gè)整體，并與驅(qū)動(dòng)軸同軸，通過兩根半軸驅(qū)動(dòng)車輪，稱為電機(jī)與驅(qū)動(dòng)橋集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其布置形式如圖2-4所示。把集成系統(tǒng)組成后驅(qū)動(dòng)橋，安裝在后車軸位置。這種布置形式有同軸式和雙聯(lián)式兩種。資訊二新能源汽車傳動(dòng)系統(tǒng)簡介圖2-4電機(jī)與驅(qū)動(dòng)橋集成驅(qū)動(dòng)布置形式資訊二新能源汽車傳動(dòng)系統(tǒng)簡介同軸式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)軸是一種特殊制造的空心軸，在電機(jī)左端輸出軸處的裝置有減速器和差速器，再由差速器帶動(dòng)左右半軸，左半軸直接帶動(dòng)，而右半軸則通過電機(jī)的空心軸來帶動(dòng)。雙聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也稱為雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，由左右兩臺永磁電機(jī)直接通過固定速比減速器分別驅(qū)動(dòng)車輪，左右兩臺電機(jī)由中間的電控差速器控制，每個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以獨(dú)立地調(diào)節(jié)控制，便于實(shí)現(xiàn)電子差速，不必選用機(jī)械差速器。4.輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)布置形式輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)布置形式是一種雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)形式，如圖2-5所示，由左右兩臺電機(jī)直接通過固定速比減速器分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)車輪。電機(jī)直接連接輪轂，這種電機(jī)稱為輪邊電機(jī)。兩個(gè)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)沒有直接連接。每個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以獨(dú)立地調(diào)節(jié)控制，通過電子差速器來解決左右半軸的差速問題，使得電動(dòng)汽車更加靈活，在復(fù)雜的路況上可以獲得更好的整車動(dòng)力性能。資訊二新能源汽車傳動(dòng)系統(tǒng)簡介圖2-5輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)布置形式5.輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)布置形式把電機(jī)設(shè)計(jì)成餅狀，直接安裝在車輪的輪轂中，這種電機(jī)稱為輪轂電機(jī)。輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)布置形式如圖2-6所示，電機(jī)一端直接與車輪轂固定，另一端直接安裝在懸架上。此種布置形式進(jìn)一步縮短了電機(jī)和車輪之間的機(jī)械傳動(dòng)距離，節(jié)省了空間。資訊二新能源汽車傳動(dòng)系統(tǒng)簡介圖2-6輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)布置形式1.電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)模式整車控制器根據(jù)車輛運(yùn)行的不同情況，包括車速、擋位、電池SOC（電量）值，來決定電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩/功率。當(dāng)電機(jī)控制器從整車控制器處得到轉(zhuǎn)矩輸出命令時(shí)，將動(dòng)力電池提供的直流電轉(zhuǎn)化成三相正弦交流電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，通過機(jī)械傳動(dòng)來驅(qū)動(dòng)車輛，如圖2-7所示。資訊三電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制策略圖2-7電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)模式二、相關(guān)資訊2.電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)電模式當(dāng)車輛在滑行或制動(dòng)時(shí)，整車控制器檢測到滿足一定條件則發(fā)出能量回收指令，IGBT（insulate-gatebipolartransistor，絕緣柵雙極型晶體管）模塊輸出為0，電機(jī)停止工作，驅(qū)動(dòng)車輪通過傳動(dòng)系統(tǒng)使電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)就成了發(fā)電機(jī)，輸出三相正弦交流電，IGBT模塊將交流電轉(zhuǎn)換成直流電向動(dòng)力電池充電，如圖2-8所示。資訊三電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制策略圖2-8電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)電模式01020304（1）加速踏板開度為0或制動(dòng)。（3）動(dòng)力電池溫度小于45℃。（2）電池電量小于95%。（4）各系統(tǒng)無故障。啟動(dòng)能量回收條件如下。1.霍爾傳感器霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器?；魻栃?yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是美國物理學(xué)家霍爾（E.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。后來人們發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體、導(dǎo)電流體等也有這種效應(yīng)，而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬強(qiáng)得多，利用這一現(xiàn)象制成的各種霍爾元件，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面。資訊四轉(zhuǎn)子位置傳感器轉(zhuǎn)子位置傳感器安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)內(nèi)部，起著檢測轉(zhuǎn)子磁極位置、為逆變器提供正確換向信息的重要作用。轉(zhuǎn)子位置傳感器主要包括磁敏式（霍爾傳感器）、光電式（光電編碼器）和電磁式（旋轉(zhuǎn)變壓器）。資訊四轉(zhuǎn)子位置傳感器1）霍爾效應(yīng)當(dāng)放在磁場中的半導(dǎo)體基片中通過與磁場垂直的電流時(shí)，半導(dǎo)體基片中的電子將受到電磁力（洛倫茲力）的作用，使電子聚集于半導(dǎo)體基片的一側(cè)成為負(fù)極，而半導(dǎo)體基片的另一側(cè)則因?yàn)槭ル娮佣蔀檎龢O。2）霍爾電壓霍爾電壓可用下式表達(dá)：UH=RH式中，RH為霍爾常數(shù)；I為控制電流；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；d為霍爾元件的厚度。3）霍爾傳感器的工作原理霍爾傳感器以霍爾效應(yīng)為工作基礎(chǔ)，一般是由霍爾元件和其附屬電路組成的集成傳感器，用它可以檢測磁場變化。永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體。通過霍爾傳感器可以檢測轉(zhuǎn)子磁場強(qiáng)度，確定轉(zhuǎn)子位置?；魻杺鞲衅髟谟来沤涣麟姍C(jī)上的應(yīng)用如圖2-9所示。資訊四轉(zhuǎn)子位置傳感器圖2-9霍爾傳感器在永磁交流電機(jī)上的應(yīng)用霍爾電壓隨磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化而變化：磁場越強(qiáng)，電壓越高；磁場越弱，電壓越低?；魻栯妷褐岛苄。ǔＶ挥袔缀练?，但經(jīng)集成電路中的放大器就能使該電壓放大到足以輸出較強(qiáng)的信號?；魻杺鞲衅鞯妮敵霾ㄐ螢榫匦蚊}沖，是一種數(shù)字信號，因此霍爾傳感器表現(xiàn)為具有開關(guān)特性的磁開關(guān)?；魻杺鞲衅鞯墓ぷ髟砑拜敵霾ㄐ稳鐖D2-10所示。資訊四轉(zhuǎn)子位置傳感器圖2-10霍爾傳感器的工作原理及輸出波形2.光電編碼器光電編碼器是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應(yīng)用最多的編碼器。光電編碼器由光柵盤和光電檢測轉(zhuǎn)子組成。光電編碼器的結(jié)構(gòu)組成及輸入、輸出波形如圖2-11所示。資訊四轉(zhuǎn)子位置傳感器圖2-11光電編碼器的結(jié)構(gòu)組成及輸入、輸出波形3.旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器簡稱旋變，是一種輸出電壓隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化的器件。當(dāng)勵(lì)磁繞組以一定頻率的交流電壓勵(lì)磁時(shí)，輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角呈余弦函數(shù)關(guān)系，或保持一定比例關(guān)系，或在一定轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)角呈線性關(guān)系。旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)組成及輸出波形如圖2-12所示。資訊四轉(zhuǎn)子位置傳感器圖2-12旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)組成及輸出波形旋轉(zhuǎn)變壓器的功用主要是檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，控制器編碼后可以獲知電機(jī)轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)變壓器的構(gòu)造如圖2-13所示，傳感器線圈固定在殼體上，信號齒圈固定在轉(zhuǎn)子上。其傳感器線圈由勵(lì)磁線圈、正弦線圈、余弦線圈三組線圈組成一個(gè)傳感器。資訊四轉(zhuǎn)子位置傳感器圖2-13旋轉(zhuǎn)變壓器的構(gòu)造三、決策與計(jì)劃結(jié)合以上內(nèi)容，分析對新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與傳動(dòng)系統(tǒng)的認(rèn)知，組織學(xué)生分組，每個(gè)小組各自查資料、討論，制訂實(shí)訓(xùn)計(jì)劃，見表2-4。四、實(shí)施小組分工合作，按照所制訂的新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與傳動(dòng)系統(tǒng)的認(rèn)知計(jì)劃，對新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)知。五、檢測與評估綜合整個(gè)學(xué)習(xí)過程，對學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行成績評定?？刹捎脤W(xué)生互評、教師評價(jià)相結(jié)合的方式。情景小結(jié)本情境主要介紹了電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)和組成，介紹了新能源汽車傳動(dòng)系統(tǒng)，介紹了電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制策略，介紹了轉(zhuǎn)子位置傳感器的工作原理等內(nèi)容。一、判斷題1.傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)布置形式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率低，可以充分發(fā)揮驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能。（）2.電機(jī)與驅(qū)動(dòng)橋組合驅(qū)動(dòng)布置形式的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率較高，便于安裝。（）3.位置傳感器安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)內(nèi)部，起著檢測轉(zhuǎn)子磁極位置、為逆變器提供正確換向信息的重要作用。（）思考與練習(xí)二、選擇題1.下列部件中，不屬于位置傳感器的是()。A.旋轉(zhuǎn)變壓器B.光電編碼器C.功率變換器2.()以霍爾效應(yīng)為工作基礎(chǔ)，一般是由霍爾元件和其附屬電路組成的集成傳感器，用它可以檢測磁場變化。A.光電編碼器B.霍爾傳感器C.旋轉(zhuǎn)變壓器3.(）是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。A.光電編碼器B.霍爾傳感器C.旋轉(zhuǎn)變壓器思考與練習(xí)三、問答題1.新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)有哪些？2.什么是霍爾效應(yīng)？3.旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理是什么？思考與練習(xí)展示完畢感謝您的聆聽學(xué)習(xí)情境三新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史與趨勢新能源汽車大部分都使用驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)來源，那么新能源汽車和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史是怎樣的？各有何發(fā)展趨勢？學(xué)習(xí)情景描述學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解汽車電氣化的歷史；2.了解汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史；3.了解新能源汽車及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展趨勢；4.掌握新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的型號規(guī)則。工作任務(wù)1.在教師的指導(dǎo)下，制訂新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史與趨勢的認(rèn)知計(jì)劃；2.根據(jù)認(rèn)知計(jì)劃對新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史與趨勢進(jìn)行認(rèn)知。目標(biāo)和任務(wù)一、課前任務(wù)單根據(jù)查找的資料，完成下列課前任務(wù)單（見表3-1）。表3-1新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史與趨勢課前任務(wù)單學(xué)習(xí)內(nèi)容1.新能源汽車的“三電”指的是（）、（）和（）。2.現(xiàn)在常用的新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)有哪些種類？3.新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)有哪些方面的發(fā)展趨勢？資訊一汽車電氣化的歷史汽車電氣化主要分為四個(gè)階段：蒸汽機(jī)汽車-電動(dòng)汽車階段（1881—1885）、蒸汽機(jī)汽車-電動(dòng)汽車-燃油汽車并行階段（1885—1925）、燃油汽車獨(dú)霸階段（1925—1960）、電動(dòng)汽車再次復(fù)興-其他新能源技術(shù)涌現(xiàn)-影響燃油汽車階段（1960年至今）。首先全面回顧一下汽車電氣化的四段發(fā)展歷程。學(xué)習(xí)內(nèi)容二、相關(guān)資訊

1.蒸汽機(jī)汽車-電動(dòng)汽車階段在這一階段，燒汽油、柴油的內(nèi)燃機(jī)汽車還未誕生。汽車?yán)锏摹霸稀睉?yīng)該是蒸汽機(jī)汽車（見圖3-1），第一輛具有一定的實(shí)用性的原型車是理查德·特里維?？耍≧ichardTrevithick，1771—1833）在1800年左右發(fā)明的。該類汽車在后來曾經(jīng)與電動(dòng)汽車一起繁榮過。漢語“汽車”中的“汽”字，就是從蒸汽機(jī)來的。二、相關(guān)資訊資訊一汽車電氣化的歷史圖3-11870年的蒸汽機(jī)汽車19世紀(jì)，電池-電學(xué)領(lǐng)域出現(xiàn)重要發(fā)展的幾大標(biāo)志性事件為：伏打（AlessandroVolta,1745—1827）在1800發(fā)明了銅鋅電池；法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。第一輛能在路上跑的電動(dòng)汽車是愛丁堡人R.Davidson的杰作，發(fā)明于1873年，其使用的是一次性的鐵鋅電池。加斯頓·普朗特在1859年發(fā)明了鉛酸電池，就是現(xiàn)在電動(dòng)自行車、汽車?yán)镒畛Ｓ玫男铍姵亍ｃU酸電池的出現(xiàn)對人類文明的進(jìn)步起到了至關(guān)重要的推動(dòng)作用——它是二次電池，即可充可放電，因此人類使用能源尤其是電能的方式有了質(zhì)的突破。資訊一汽車電氣化的歷史后來人們使用的各種充電電池技術(shù)，都或多或少地參考了鉛酸電池。不僅如此，鉛酸電池從誕生到現(xiàn)在，其結(jié)構(gòu)與原理一直沒有發(fā)生太大變化，當(dāng)然這是由電化學(xué)學(xué)科的特殊性決定的。伴隨著鉛酸電池的使用，使用鉛酸電池的可以充電的電動(dòng)汽車就誕生了。1881年，法國人G.Trouve就用普朗特發(fā)明的鉛酸電池發(fā)明了第一輛可充電的電動(dòng)汽車，這個(gè)車型是三輪車，用了兩個(gè)西門子的電機(jī)，車重是160kg，車速可以達(dá)到12km/h。在接下來的幾年里，比利時(shí)、美國等國都開始開發(fā)電動(dòng)汽車，車速20km/h左右，續(xù)航里程也不遠(yuǎn)（幾十千米），比現(xiàn)在的電動(dòng)汽車性能要差得多。資訊一汽車電氣化的歷史

2.蒸汽機(jī)汽車-電動(dòng)汽車-燃油汽車并行階段蒸汽機(jī)汽車在1885—1925年間改進(jìn)很大，這與電動(dòng)汽車的進(jìn)步、燃油汽車的進(jìn)步基本是同時(shí)的。因此，這個(gè)階段是三種汽車并行階段。燃油汽車是卡爾·本茨（KarlBenz,1844—1929）于1885年發(fā)明的，第一輛是以汽油內(nèi)燃機(jī)為引擎的三輪汽車，如圖3-2所示。資訊一汽車電氣化的歷史圖3-2卡爾·本茨發(fā)明的早期的燃油汽車

一開始內(nèi)燃機(jī)相關(guān)技術(shù)還很不成熟，燃油汽車的平順性很差，噪聲、排放、顛簸都是大問題，而電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車則要好得多——電動(dòng)汽車先天平順性好，噪聲小。電動(dòng)汽車技術(shù)也在不斷發(fā)展，隨著技術(shù)的提升，在1900年美國汽車市場上，電動(dòng)汽車的車型比燃油汽車、蒸汽機(jī)汽車都多。在接下來的時(shí)間里，雖然燃油汽車也在不斷發(fā)展，但是電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)好、技術(shù)舒適性好，因此一直是市場的主流。1912年，美國電動(dòng)汽車達(dá)到峰值的30000輛。資訊一汽車電氣化的歷史知識拓展1但是在這個(gè)過程中，燃油汽車技術(shù)也在不斷進(jìn)步，競爭也在繼續(xù)。燃油汽車在這幾年中發(fā)展出了自動(dòng)起動(dòng)器、消音器等設(shè)備，這些發(fā)明極大地提高了燃油汽車的舒適度。在接下來的幾年中，燃油汽車技術(shù)進(jìn)步很快，成本下降也快——1912年時(shí)，燃油汽車MODELT的售價(jià)為550美元，而電動(dòng)汽車CENTURYELECTRICROADSTER要賣1750美元。而且就在這個(gè)階段，已經(jīng)有了油-電混合車型（WOODSGASOLINEELECTRIC，1916）。在第一次世界大戰(zhàn)中，燃油汽車開始大規(guī)模應(yīng)用，而且在戰(zhàn)場中表現(xiàn)了其性能的穩(wěn)定性。

3.燃油汽車獨(dú)霸階段在這個(gè)階段，燃油汽車大發(fā)展，在全世界得到廣泛應(yīng)用，而電動(dòng)汽車、蒸汽機(jī)汽車逐漸淡出歷史舞臺。圖3-3所示為第二次世界大戰(zhàn)中美國使用的吉普車。資訊一汽車電氣化的歷史圖3-3第二次世界大戰(zhàn)中美國使用的吉普車知識拓展2但是也有兩個(gè)有趣的例外。（1）日本因?yàn)閼?zhàn)時(shí)油料管制，所以第二次世界大戰(zhàn)期間電動(dòng)汽車用得比較多。（2）在局部地區(qū)，電動(dòng)汽車仍然用于一些近距離運(yùn)輸。

在這個(gè)階段，燃油汽車技術(shù)不斷發(fā)展完善，世界石油供應(yīng)充足，大家還不關(guān)心環(huán)保，電池等新能源技術(shù)也沒有明顯進(jìn)步；而蒸汽機(jī)汽車因?yàn)槭褂玫氖峭馊紮C(jī)技術(shù)，效率先天不足，很快被淘汰。

1973年的第一次石油危機(jī)讓人們深切感受到了化石燃料的有限性，因此低排量化、輕量化、電氣化等方向開始影響汽車領(lǐng)域，而相關(guān)的材料、電力電子（各種半導(dǎo)體技術(shù)）、二次電池、燃料電池的發(fā)展也得到了更多的支持和重視。中國新能源電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)始于21世紀(jì)初。2001年，新能源汽車研究項(xiàng)目被列入國家“十五”期間的“863”重大科技課題，并規(guī)劃了以汽油車為起點(diǎn)，向氫動(dòng)力車目標(biāo)挺進(jìn)的戰(zhàn)略。2008年，新能源汽車在國內(nèi)已呈全面出擊之勢。2008年成為我國新能源汽車元年，當(dāng)年共銷售新能源汽車2400余輛。2009年，在密集的扶持政策出臺的背景下，我國新能源汽車進(jìn)入快速發(fā)展軌道。資訊一汽車電氣化的歷史

2010年，我國加大對新能源汽車的扶持力度。2010年6月1日起，國家在上海、長春、深圳、杭州、合肥5個(gè)城市啟動(dòng)私人購買新能源汽車補(bǔ)貼試點(diǎn)工作。2011—2015年,新能源汽車開始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，我國在全社會(huì)推廣新能源城市客車、混合動(dòng)力轎車、小型電動(dòng)車。2016—2020年，我國進(jìn)一步普及新能源汽車、多能源混合動(dòng)力車，插電式電動(dòng)轎車、氫燃料電池轎車將逐步進(jìn)入普通家庭。從2018年開始，雙積分政策和補(bǔ)貼新政已在逐步發(fā)揮作用。2018年，中國新能源汽車產(chǎn)銷量均超125萬輛，同比增長60%。資訊一汽車電氣化的歷史1829年，美國電學(xué)家亨利對斯特金電磁鐵裝置進(jìn)行了一些革新，用絕緣導(dǎo)線代替裸銅導(dǎo)線。1822年，法國人阿拉戈和蓋·呂薩克發(fā)明電磁鐵，即用電流通過繞線的方法使其中的鐵塊磁化。1821年9月，法拉第發(fā)現(xiàn)通電的導(dǎo)線能繞永久磁鐵旋轉(zhuǎn)及磁體繞載流導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)。

1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng)，隨后安培通過總結(jié)電流在磁場中所受機(jī)械力的情況提出了安培定律。1826年，德國物理學(xué)家歐姆提出電路實(shí)驗(yàn)定律——?dú)W姆定律。資訊二汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史

1.直流電機(jī)的發(fā)展歷史1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象之后不久，又利用電磁感應(yīng)發(fā)明了世界上第一臺真正意義上的電機(jī)——法拉第圓盤發(fā)電機(jī)，如圖3-4所示。同年夏天，亨利對法拉第的電機(jī)模型進(jìn)行了改進(jìn)，制作了一個(gè)簡單的裝置（振蕩電機(jī)）。資訊二汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史圖3-4法拉第圓盤發(fā)電機(jī)1832年，斯特金發(fā)明了換向器,并制作了世界上第一臺能產(chǎn)生連續(xù)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。

1832年，法國人皮克西在巴黎公開了一臺永久磁鐵型旋轉(zhuǎn)式交流發(fā)電機(jī)。1854年，丹麥人赫爾特發(fā)明了自激式電機(jī)。1857年，惠斯通發(fā)明了自激電磁鐵型發(fā)電機(jī)。1845年，英國物理學(xué)家惠斯通用電磁鐵代替永久磁鐵，這是增強(qiáng)發(fā)電機(jī)輸出功率的一個(gè)重要措施。1865年，意大利物理學(xué)家帕其努悌發(fā)明了環(huán)狀發(fā)電機(jī)電樞。資訊二汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史資訊二汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史1866年，西門子的創(chuàng)始人維爾納·馮·西門子（W.vonSiemens，1816—1892）制成直流自激、并激式發(fā)電機(jī)。1870年，格拉姆（Z.T.Gramme，1826—1901）將T形電樞繞組改為環(huán)形電樞繞組，發(fā)明了直流發(fā)電機(jī)，被人們譽(yù)為“發(fā)電機(jī)之父”。1873年，德國西門子公司研究發(fā)電機(jī)的工程師阿特涅用“鼓卷”的方式制成了性能更好的發(fā)電機(jī)。1873年，英國物理學(xué)家麥克斯韋完成了經(jīng)典電磁理論基礎(chǔ)著作《電和磁》，電機(jī)繞組發(fā)展為鼓型繞組，直流電機(jī)具備了現(xiàn)代直流電機(jī)的基本形式。1880年，霍普金森確立了磁路歐姆定律。1880年，愛迪生觀察到用疊片鐵心可以減少溫升和能耗。1882年，人們把目光轉(zhuǎn)向交流電機(jī)。美國人戈登制造出了輸出功率為447kW、高3米、重22噸的兩相式巨型發(fā)電機(jī)。1891年，阿諾爾德建立了直流電樞繞組理論。資訊二汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史資訊二汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史2.交流電機(jī)的發(fā)展歷史1824年，尼古拉·特斯拉（1856—1943）發(fā)明了單相交流發(fā)電機(jī)。1876年，出現(xiàn)了原始形式的同步發(fā)電機(jī)和變壓器。1882—1885年，匈牙利工程師代里等3人首創(chuàng)變壓器。1884年，閉合磁路的變壓器制成，并推廣使用。1886年，尼古拉·特斯拉也制成兩相繞線式交流異步電機(jī)模型，1888年又發(fā)明了交流電機(jī)。它是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的，又稱感應(yīng)電機(jī)，這種電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，使用交流電，無須整流，無火花，如圖3-5所示。1889年，多利沃-多布羅沃利斯基提出了三相制并制成鼠籠式交流異步電機(jī)。1902年，瑞典工程師丹尼爾森首先提出同步電機(jī)構(gòu)想。資訊二汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史圖3-5交流電機(jī)

3.電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史面對金融危機(jī)、油價(jià)高漲和日益嚴(yán)峻的節(jié)能減排壓力，大力發(fā)展新能源汽車成為世界汽車工業(yè)競爭的一個(gè)新焦點(diǎn)。近幾年，我國政府也接連出臺新能源汽車相關(guān)政策，尤其是“十二五”規(guī)劃將新能源汽車確立為七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，中國電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入蓬勃發(fā)展的春天。資訊二汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史

3.電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史面對金融危機(jī)、油價(jià)高漲和日益嚴(yán)峻的節(jié)能減排壓力，大力發(fā)展新能源汽車成為世界汽車工業(yè)競爭的一個(gè)新焦點(diǎn)。近幾年，我國政府也接連出臺新能源汽車相關(guān)政策，尤其是“十二五”規(guī)劃將新能源汽車確立為七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，中國電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入蓬勃發(fā)展的春天。資訊二汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史

3.電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史電動(dòng)汽車最早采用了直流電機(jī)系統(tǒng)，特點(diǎn)是成本低、控制簡單，但質(zhì)量大，需要定期維護(hù)。隨著電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，包括異步電機(jī)及永磁電機(jī)在內(nèi)的交流電機(jī)系統(tǒng)體現(xiàn)出比直流電機(jī)系統(tǒng)更加優(yōu)越的性能，目前已逐步取代了直流電機(jī)控制系統(tǒng)。特別是借助于設(shè)計(jì)方法、開發(fā)工具及永磁材料的不斷進(jìn)步，用于驅(qū)動(dòng)的永磁同步電機(jī)得到了飛速發(fā)展。資訊二汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史

3.電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史電動(dòng)汽車中常用的交流電機(jī)主要有異步式、永磁式、開關(guān)磁阻式三大類型。日本豐田公司的Prius采用的永磁同步電機(jī)的功率已達(dá)到50kW，新配置的SUV車型所用電機(jī)功率甚至達(dá)到了123kW。與普通工業(yè)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及通用變頻器不同，電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)是高性能、高速寬恒功率、高功率密度、高可靠性、系統(tǒng)高效、低速大轉(zhuǎn)矩，低成本、低污染和良好的環(huán)境適應(yīng)性。資訊二汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史1.發(fā)展趨勢純電動(dòng)汽車中，三合一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)車型將得到應(yīng)用，但市場份額比較有限。最大的挑戰(zhàn)在于電動(dòng)車型對傳統(tǒng)車型的替代速度不夠快。在電池技術(shù)突破不及預(yù)期的情況下，經(jīng)濟(jì)適用型的純電動(dòng)汽車仍然是電動(dòng)車型的主角。值得一提的是，從新能源汽車推廣力度來看，純電動(dòng)汽車推廣力度大于插電混合車型。隨著城市交通管理的日趨嚴(yán)格和限行限購區(qū)域擴(kuò)大，政策導(dǎo)向?qū)π履茉雌囉绕涫羌冸妱?dòng)車的市場的影響力仍然較大。資訊三新能源汽車及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展趨勢1）集成化隨著技術(shù)的進(jìn)步，新能源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)表現(xiàn)出集成化趨勢，主要體現(xiàn)在通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)和傳統(tǒng)部件深度集成在滿足效果的同時(shí)控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)體積。為了最大可能節(jié)約布置空間，同時(shí)盡可能降低油耗，三缸發(fā)動(dòng)機(jī)在前置前驅(qū)方案中得到了大量的應(yīng)用，現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱組合也需要重新開發(fā)。2）高效化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還表現(xiàn)出高效率趨勢。高效率的實(shí)現(xiàn)不僅體現(xiàn)在單個(gè)部件的高效率，而且體現(xiàn)在多個(gè)部件輸出特性低效率區(qū)間互補(bǔ)使得系統(tǒng)效率提升，同時(shí)輔以能量回收功能。由于電機(jī)擁有低速大轉(zhuǎn)矩的良好表現(xiàn)，多擋位變速箱在純電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中就變得不再重要，進(jìn)而轉(zhuǎn)向單級或雙級減速器。資訊三新能源汽車及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展趨勢3）高壓化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)表現(xiàn)出高壓化趨勢。隨著整車電壓的提升，驅(qū)動(dòng)電壓也隨之提升，高電壓使得驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)表現(xiàn)出高速化和小型化，符合未來驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展方向，如圖3-6所示。資訊三新能源汽車及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展趨勢圖3-6電驅(qū)動(dòng)發(fā)展趨勢預(yù)測分布式驅(qū)動(dòng)是未來驅(qū)動(dòng)的發(fā)展趨勢，但現(xiàn)在受制于已有底盤形式，尤其是在制動(dòng)、轉(zhuǎn)向和懸架部分存在較大的適配性挑戰(zhàn)，因此目前僅在商用車和軍工車輛上有少量的應(yīng)用（見圖3-7），乘用車領(lǐng)域應(yīng)用較少。資訊三新能源汽車及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展趨勢圖3-7分布式驅(qū)動(dòng)應(yīng)用案例目前就單個(gè)電機(jī)電控而言，未來技術(shù)趨勢主要體現(xiàn)在功率密度和頻率的提升。如電機(jī)由現(xiàn)在的圓線電機(jī)逐步向扁線電機(jī)過渡，冷卻方式逐漸由水冷向油冷過渡。電控主要逐步向高壓、高頻發(fā)展，由IGBT向MOSFET（場效應(yīng)晶體管）過渡。資訊三新能源汽車及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展趨勢驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號由驅(qū)動(dòng)電機(jī)類型代號、尺寸規(guī)格代號、信號反饋元件代號、冷卻方式代號和預(yù)留代號五部分組成，如圖3-8所示。資訊四新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的型號規(guī)則圖3-8驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號1.驅(qū)動(dòng)電機(jī)類型代號驅(qū)動(dòng)電機(jī)類型代號使用兩個(gè)字母來代表驅(qū)動(dòng)電機(jī)的類型。其代號含義如下。KC——開關(guān)磁阻電機(jī)；TF——方波控制型永磁同步電機(jī)；TX——正弦控制型永磁同步電機(jī)；YR——異步電機(jī)（繞線式）；YS——異步電機(jī)（鼠籠式）；ZL——直流電機(jī)。資訊四新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的型號規(guī)則2.尺寸規(guī)格代號尺寸規(guī)格代號一般采用定子鐵心的外徑來表示，對于外轉(zhuǎn)子電機(jī)，采用外轉(zhuǎn)子鐵心外徑來表示。如圖3-8所示電機(jī)的定子鐵心外徑為115mm。3.信息反饋元件代號信息反饋元件即轉(zhuǎn)子位置傳感器，其代號含義如下。M——光電編碼器；X——旋轉(zhuǎn)變壓器；H——霍爾元件。無傳感器不必標(biāo)注。圖38所示電機(jī)使用的轉(zhuǎn)子位置傳感器為光電編碼器。資訊四新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的型號規(guī)則4.冷卻方式代號根據(jù)不同的冷卻方式進(jìn)行標(biāo)注，其代號含義如下。S——水冷方式；Y——油冷方式；F——強(qiáng)迫風(fēng)冷方式。非強(qiáng)迫冷卻方式（自然冷卻）不必標(biāo)注。圖3-8所示電機(jī)使用的為水冷方式。5.預(yù)留代號三位預(yù)留代號用英文大寫字母或阿拉伯?dāng)?shù)字組合，其含義由制造商自行確定。資訊四新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的型號規(guī)則

結(jié)合以上內(nèi)容，分析對新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史與趨勢的認(rèn)知，學(xué)生分組，每個(gè)小組各自查資料、討論，制訂實(shí)訓(xùn)計(jì)劃，見表3-2。三、決策與計(jì)劃四、實(shí)施小組分工合作，按照所制訂的新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史與趨勢的認(rèn)知計(jì)劃，對新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史與趨勢進(jìn)行認(rèn)知。五、檢測與評估綜合整個(gè)學(xué)習(xí)過程，對學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行成績評定?？刹捎脤W(xué)生互評、教師評價(jià)相結(jié)合的方式。情景小結(jié)本情境主要介紹了汽車電氣化的歷史，介紹了汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展歷史，介紹了新能源汽車及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展趨勢，介紹了新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的型號規(guī)則等內(nèi)容。

知識拓展3電機(jī)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀目前驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要分為直流電機(jī)、交流電機(jī)及輪轂電機(jī)等；其中，直流和交流電機(jī)又可進(jìn)一步劃分。目前行業(yè)對交流異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)及開關(guān)磁阻電機(jī)關(guān)注度較高。永磁同步電機(jī)具有效率高、轉(zhuǎn)速范圍寬、體積小、重量輕、功率密度大、成本低等優(yōu)點(diǎn)，成為純電動(dòng)乘用車市場的主要驅(qū)動(dòng)電機(jī)。從行業(yè)配套來看，新能源乘用車主要使用的是交流感應(yīng)電機(jī)和永磁同步電機(jī)。其中，永磁同步電機(jī)使用較多，因其轉(zhuǎn)速區(qū)間和效率都相對較高，但是需要使用昂貴的系統(tǒng)永磁材料釹鐵硼；部分歐美車系采用交流感應(yīng)電機(jī)，主要因?yàn)橄⊥临Y源匱乏，同時(shí)出于降低電機(jī)成本考慮，其劣勢主要是轉(zhuǎn)速區(qū)間小，效率低，需要性能更高的調(diào)速器以匹配性能。

知識拓展3在技術(shù)指標(biāo)方面，國內(nèi)電機(jī)與國外電機(jī)相比尚存在以下幾方面的差距：①峰值轉(zhuǎn)速峰值轉(zhuǎn)速是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的重要指標(biāo)，也是目前國內(nèi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)較之國外電機(jī)差距最為明顯的指標(biāo)。國內(nèi)絕大部分永磁同步電機(jī)的峰值轉(zhuǎn)速在10000rpm以下，而國外基本在10000rpm以上。②功率密度雖然國內(nèi)電機(jī)在功率方面基本能夠達(dá)到國際水平，但是在同功率條件下存在重量劣勢，因此功率密度較之國際水平存在較大差距。目前，國內(nèi)的永磁同步電機(jī)功率密度多處于1～2kw/kg區(qū)間內(nèi)，與2020年3.5kw/kg的目標(biāo)值存在較大差距。③效率在電機(jī)效率方面，國內(nèi)電機(jī)的最高效率均達(dá)到94%～96%，已達(dá)到西門子、Remy等企業(yè)的水平。但是在高效區(qū)面積方面，如系統(tǒng)效率大于80%的區(qū)域占比方面尚存在一定差距。我國電機(jī)的高效區(qū)面積占比集中在70%～75%，而國外電機(jī)基本達(dá)到80%。④冷卻方式電機(jī)的冷卻方式已經(jīng)從自然冷卻逐步發(fā)展為水冷，目前國內(nèi)電機(jī)企業(yè)采用水冷為主，國外先進(jìn)的電機(jī)企業(yè)已經(jīng)發(fā)展到油冷電機(jī)。國內(nèi)部分電機(jī)企業(yè)也研發(fā)出油冷電機(jī)，如精進(jìn)等，使電機(jī)的冷卻效率得到進(jìn)一步提升。

知識拓展4永磁同步電機(jī)的發(fā)展瓶頸當(dāng)前因純電動(dòng)乘用車以永磁同步電機(jī)為主要技術(shù)路線，故如何進(jìn)一步提升其性能成為行業(yè)重點(diǎn)問題。目前，永磁同步電機(jī)面臨以下幾方面的技術(shù)難點(diǎn)：①功率密度功率的提升有兩種途徑，一種是提高扭矩，另一種是提高轉(zhuǎn)速。前者主要問題是過載電流加大，造成發(fā)熱量高，給散熱造成較大壓力；后者是高速時(shí)鐵磁損耗大，需采用高性能低飽和硅鋼片，從而使成本提高；或采用復(fù)雜的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，但影響功率密度。②材料方面永磁材料也是制約永磁同步電機(jī)性能提升的重要因素，目前常用的永磁材料釹鐵硼主要存在溫度穩(wěn)定性差、不可逆損失和溫度系數(shù)較高以及高溫下磁性能損失嚴(yán)重等缺點(diǎn)，從而影響電機(jī)性能。③生產(chǎn)工藝永磁同步電機(jī)在生產(chǎn)工藝方面的難點(diǎn)是制約大規(guī)模配套乘用車的重要因素。因?yàn)橛来磐诫姍C(jī)生產(chǎn)企業(yè)缺乏產(chǎn)業(yè)化的積累，國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)不良率較高，無法達(dá)到乘用車企業(yè)的不良率要求，尤其是隨著純電動(dòng)乘用車市場規(guī)模的擴(kuò)大，十萬級的年產(chǎn)量給永磁同步電機(jī)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

知識拓展5輪轂電機(jī)的發(fā)展①技術(shù)現(xiàn)狀輪轂電機(jī)最早于1900年由保時(shí)捷搭載到純電動(dòng)汽車上，經(jīng)過100多年的發(fā)展，不僅眾多美系、日系主機(jī)廠增加對輪轂電機(jī)的開發(fā)，電機(jī)公司（如英國Protean公司、法國TM4公司等）和輪胎企業(yè)（米其林公司、普利司通公司）也開發(fā)出輪轂電機(jī)產(chǎn)品。國內(nèi)方面，萬安科技與英國Protean合資、亞太股份與斯洛文尼亞輪轂電機(jī)公司合資開發(fā)輪轂電機(jī)產(chǎn)品。②優(yōu)缺點(diǎn)分析從整體來看，永磁同步電機(jī)在輪轂電機(jī)上應(yīng)用較為廣泛。近年來，國內(nèi)外的整車及零部件企業(yè)進(jìn)行了很多輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)純電動(dòng)和混合動(dòng)力乘用車的嘗試。③性能提升對策輪轂電機(jī)在性能上面臨的主要問題是簧下質(zhì)量的提升對舒適性和操控性的影響；與輪轂集成后的散熱問題和制動(dòng)能量回收問題，以及隨之而來的防震、防水和防塵等。④發(fā)展前景不同的行業(yè)主體對輪轂電機(jī)的態(tài)度不同造成輪轂電機(jī)的發(fā)展前景并不理想。新能源主機(jī)廠對輪轂電機(jī)以觀望為主，傳統(tǒng)的電機(jī)企業(yè)尚未對輪轂電機(jī)進(jìn)行開發(fā)和規(guī)劃，僅靠部分合資的電機(jī)企業(yè)對輪轂電機(jī)的推進(jìn)，從而缺乏成熟量產(chǎn)車的支撐，同時(shí)輪轂電機(jī)的高成本和系統(tǒng)復(fù)雜度尚未解決，顯著制約著輪轂電機(jī)在新能源乘用車領(lǐng)域的發(fā)展。

知識拓展6未來驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)展趨勢分析通過以上分析并結(jié)合市場調(diào)研可以看出，在未來幾年的純電動(dòng)乘用車市場上，永磁同步電機(jī)仍將占據(jù)主流，交流異步電機(jī)的配套將逐年萎縮。隨著輪轂電機(jī)技術(shù)的逐步成熟和成本的下探，其在純電動(dòng)乘用車市場的配套量會(huì)有一定的增長；而開關(guān)磁阻電機(jī)受限于體積和噪聲問題，短時(shí)間內(nèi)應(yīng)用到乘用車的可能性較小。

思考與練習(xí)一、判斷題1.經(jīng)典電磁理論基礎(chǔ)著作《電和磁》是由英國人麥克斯韋完成的。（）2.法拉第發(fā)明了永久磁鐵型旋轉(zhuǎn)式交流發(fā)電機(jī)。（）3.法拉第發(fā)現(xiàn)通電的導(dǎo)線能繞永久磁鐵旋轉(zhuǎn)及磁體繞載流導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，第一次實(shí)現(xiàn)了電磁運(yùn)動(dòng)向機(jī)械運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換，從而建立了電機(jī)的實(shí)驗(yàn)室模型。（）二、選擇題1.驅(qū)動(dòng)電機(jī)銘牌上的YS指的是()。A.異步電機(jī)（繞線式）

B.異步電機(jī)（鼠籠式）

C.開關(guān)磁阻電機(jī)2.驅(qū)動(dòng)電機(jī)銘牌上的X指的是()。A.霍爾元件

B.光電編碼器

C.旋轉(zhuǎn)變壓器3.驅(qū)動(dòng)電機(jī)銘牌上的S指的是()。A.水冷方式

B.油冷方式

C.強(qiáng)迫風(fēng)冷方式

思考與練習(xí)三、問答題1.驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號由哪些部分組成？2.驅(qū)動(dòng)電機(jī)尺寸規(guī)格代號有哪些？3.驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號中的預(yù)留代號是什么？

展示完畢感謝您的聆聽學(xué)習(xí)情境四功率半導(dǎo)體器件對新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行控制離不開功率半導(dǎo)體器件。那么什么是功率半導(dǎo)體器件？它與普通的電子元器件有何區(qū)別？學(xué)習(xí)情景描述學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解二極管；2.了解場效應(yīng)晶體管；3.了解絕緣柵雙極型晶體管；4.了解交流電力電子開關(guān)。工作任務(wù)1.在教師的指導(dǎo)下，制訂功率半導(dǎo)體器件的認(rèn)知計(jì)劃；2.根據(jù)認(rèn)知計(jì)劃對功率半導(dǎo)體器件進(jìn)行認(rèn)知。目標(biāo)和任務(wù)一、課前任務(wù)單根據(jù)查找的資料，完成下列課前任務(wù)單（見表4-1）。表4-1功率半導(dǎo)體器件課前任務(wù)單學(xué)習(xí)內(nèi)容1.新能源汽車常用的功率半導(dǎo)體器件有（）、（）和（）。2.場效應(yīng)晶體管的電氣圖形符號是怎樣的？3.絕緣柵雙極型晶體管的電氣圖形符號是怎樣的？功率變換技術(shù)是新能源汽車調(diào)速和轉(zhuǎn)向等動(dòng)力控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，其基本作用就是通過合理有效地控制電源系統(tǒng)電壓、電流的輸出和驅(qū)動(dòng)電機(jī)電壓、電流的輸入，完成對驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向的控制。電力電子器件是電力電子變換技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)。電力電子器件的發(fā)展水平直接決定著電力電子裝置的水平，電力電子器件在電力電子變換技術(shù)中具有十分重要的地位和作用。電力電子器件正向著大容量、高可靠性、裝置體積小、節(jié)約電能和智能化方向發(fā)展。除了早期使用的二極管、晶閘管外，目前常用的器件主要有門極可關(guān)斷晶閘管、大功率晶體管、場效應(yīng)晶體管、MOS控制晶閘管等。學(xué)習(xí)內(nèi)容二、相關(guān)資訊資訊一二極管二極管屬于不可控電力電子器件，是20世紀(jì)最早獲得應(yīng)用的電力電子器件，它在整流逆變等領(lǐng)域都發(fā)揮了重要作用。由于導(dǎo)電機(jī)理和結(jié)構(gòu)不同，二極管可分為結(jié)型二極管和肖特基二極管。

1.二極管的主要類型二極管的類型主要有三種。（1）普通二極管。普通二極管又稱整流二極管，如圖4-1所示，多用于開關(guān)頻率不高（1kHz以下）的整流電路中。其反向恢復(fù)時(shí)間較長，一般在5μs以上，這在開關(guān)頻率不高時(shí)并不重要；正向電流定額和反向電壓定額可以達(dá)到很高的數(shù)千安和數(shù)千伏。二、相關(guān)資訊資訊一二極管圖4-1普通二極管（2）快速恢復(fù)二極管?？焖倩謴?fù)二極管如圖4-2所示，可分為快速恢復(fù)和超快速恢復(fù)兩個(gè)等級。其中前者反向恢復(fù)時(shí)間為數(shù)百納秒或更長；后者反向恢復(fù)時(shí)間則在100ns以下，甚至低至20ns。快速恢復(fù)二極管工藝上通常分為PN結(jié)構(gòu)和PIN結(jié)構(gòu)。采用外延型PN結(jié)構(gòu)的快速恢復(fù)外延二極管（FRED），其反向恢復(fù)時(shí)間比較短（可低于50ns），正向壓降也很低（0.9V左右），但其反向耐壓多在1200V以下。資訊一二極管圖4-2快速恢復(fù)二極管（3）肖特基二極管。以金屬和半導(dǎo)體接觸形成的勢壘為基礎(chǔ)的二極管稱為肖特基勢壘二極管（SBD，簡稱肖特基二極管），如圖4-3所示。自20世紀(jì)80年代以來，隨著工藝的發(fā)展，肖特基二極管在電力電子電路中得到廣泛應(yīng)用。肖特基二極管的優(yōu)點(diǎn)是：反向恢復(fù)時(shí)間很短（10～40ns），正向恢復(fù)過程中也不會(huì)有明顯的電壓過沖；在反向耐壓較低的情況下，其正向壓降也很?。ㄍǔＴ?.5V左右），明顯低于快速恢復(fù)二極管（通常在1V左右或更大），其開關(guān)損耗和正向?qū)〒p耗都比快速恢復(fù)二極管要小。資訊一二極管圖4-3肖特基二極管2.PN結(jié)型二極管的基本結(jié)構(gòu)PN結(jié)型二極管的基本結(jié)構(gòu)是半導(dǎo)體PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦?，正向偏置時(shí)表現(xiàn)為低阻態(tài)，形成正向電流，稱為正向?qū)?；而反向偏置時(shí)表現(xiàn)為高阻態(tài)，幾乎沒有電流流過，稱為反向截止。根據(jù)容量和型號，PN結(jié)型二極管有各種不同的封裝。其電氣符號如圖4-4所示，它有兩個(gè)電極，分別是陽極A和陰極K。資訊一二極管圖4-4PN結(jié)型二極管的電氣符號3.肖特基二極管的工作原理與應(yīng)用肖特基二極管是利用金屬與N型半導(dǎo)體表面接觸形成勢壘的非線性特性制成的二極管。由于N型半導(dǎo)體中存在大量的電子，而金屬中僅有極少量的自由電子，當(dāng)金屬與N型半導(dǎo)體接觸后，電子便從濃度高的N型半導(dǎo)體中向濃度低的金屬中擴(kuò)散。當(dāng)建立起一定寬度的空間電荷區(qū)后，電場引起的電子漂移運(yùn)動(dòng)和濃度不同引起的電子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)達(dá)到相對的平衡，便形成了肖特基勢壘，如圖4-5所示。資訊一二極管圖4-5N型基片和陽極金屬之間形成肖特基勢壘當(dāng)SBD處于正向偏置時(shí)（外加電壓金屬為正、半導(dǎo)體為負(fù)），合成勢壘高度下降，這將有利于硅中電子向金屬轉(zhuǎn)移，從而形成正向電流；相反，當(dāng)SBD處于反向偏置時(shí)，合成勢壘高度升高，硅中電子轉(zhuǎn)移比零偏置（無外部電壓）時(shí)更困難。盡管肖特基二極管具有和結(jié)型二極管相仿的單向?qū)щ娦?，但其?nèi)部物理過程卻大不相同。肖特基二極管導(dǎo)通壓降比普通二極管和快速恢復(fù)二極管低，這有助于降低二極管的導(dǎo)通損耗，提高電路的效率。但其反向耐壓在200V以下，因此適用于低電壓輸出的場合。資訊一二極管大功率晶體管（gianttransistor，GTR）又稱電力晶體管，是一種耐高電壓、大電流的雙極結(jié)型晶體管。在電力電子技術(shù)中，GTR主要工作在開關(guān)狀態(tài)。GTR通常工作在正偏(基極電流IB>0)時(shí)大電流導(dǎo)通，反偏(基極電流IB<0)時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)。GTR既具備晶體管飽和壓降低、開關(guān)時(shí)間短和安全工作區(qū)寬等固有特性，又增大了功率容量，因此，由它所組成的電路靈活、成熟、開關(guān)損耗小、開關(guān)時(shí)間短，在電機(jī)控制、通用逆變器等中等容量、中等頻率的電路中應(yīng)用廣泛。GTR的缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電流較大，耐浪涌電流能力差，易受二次擊穿而損壞。資訊二大功率晶體管

資訊三場效應(yīng)晶體管場效應(yīng)晶體管即MOSFET，是一種單極型電壓全控器件，具有輸入阻抗高、工作速度快（開關(guān)頻率可達(dá)500kHz以上）、驅(qū)動(dòng)功率小且電路簡單、熱穩(wěn)定性好、無二次擊穿問題、安全工作區(qū)寬等優(yōu)點(diǎn)，在各類開關(guān)電路中應(yīng)用極為廣泛。

1.MOSFET的結(jié)構(gòu)與工作原理MOSFET是三端器件，具有柵極（G）、源極（S）和漏極（D），其種類和結(jié)構(gòu)繁多，按導(dǎo)電溝道可分為P溝道型和N溝道型，如圖4-6所示。當(dāng)柵極電壓為零時(shí)，漏源極間存在導(dǎo)電溝道的稱為耗盡型；對于N（P）溝道器件，柵極電壓大于（小于）零時(shí)才存在導(dǎo)電溝道的稱為增強(qiáng)型。在MOSFET中，應(yīng)用較多的是N溝道增強(qiáng)型。資訊三場效應(yīng)晶體管圖4-6MOSFET的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號2.功率MOSFET的開關(guān)特性圖4-7（a）是用來測試P-MOSFET開關(guān)特性的電路，圖中Up為矩形波信號源，RS為信號源內(nèi)阻，RG為柵極電阻，RL為漏極負(fù)載電阻，RF用于檢測漏極電流。圖4-7（b）所示為P-MOSFET的開關(guān)特性曲線，圖中UGS是柵極電壓波形，ID是漏極電流波形，td(on)是開通延遲時(shí)間，tr是上升時(shí)間，td（off）是關(guān)斷延遲時(shí)間，tf是下降時(shí)間。資訊三場效應(yīng)晶體管

如圖4-7（b）所示，功率MOSFET的開通時(shí)間定義為：開通時(shí)間ton為開通延遲時(shí)間td（on）與上升時(shí)間之和，即ton=td（on）+tr功率MOSFET的關(guān)斷時(shí)間定義為：關(guān)斷時(shí)間toff為關(guān)斷延遲時(shí)間td（off）與下降時(shí)間tf之和，即toff=td（off）+tf資訊三場效應(yīng)晶體管圖4-7P-MOSFET的開關(guān)特性測試大功率晶體管（GTR）屬于雙極型電流驅(qū)動(dòng)器件，其優(yōu)點(diǎn)是通流能力很強(qiáng)，不足之處是開關(guān)速度相對低，驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜。而MOSFET是單極型電壓驅(qū)動(dòng)器件，其優(yōu)點(diǎn)是開關(guān)速度快，輸入阻抗高，所需驅(qū)動(dòng)功率小，而且驅(qū)動(dòng)電路簡單；缺點(diǎn)是導(dǎo)通壓降大。于是有人提出將這兩類器件的優(yōu)點(diǎn)，即GTR的低導(dǎo)通壓降與MOSFET的高輸入阻抗結(jié)合起來，制成復(fù)合型器件，通常稱為BiMOS器件，即IGBT。它綜合了GTR和MOSFET的優(yōu)點(diǎn)，具有低導(dǎo)通壓降和高輸入阻抗的綜合優(yōu)點(diǎn)。自投入市場以來，IGBT應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，現(xiàn)已成為中、大功率電力電子設(shè)備的主導(dǎo)器件。資訊四絕緣柵雙極型晶體管1.IGBT的結(jié)構(gòu)和工作原理IGBT也是三端器件，具有柵極G、集電極C和發(fā)射極E。圖4-8（a）所示為一種由N溝道型MOSFET與雙極型晶體管組合而成的IGBT的基本結(jié)構(gòu)，與MOSFET對照可以看出，IGBT比MOSFET多一層P+注入?yún)^(qū)，因而形成了一個(gè)大面積的PN結(jié)J3。這樣使得IGBT導(dǎo)通時(shí)由P+注入?yún)^(qū)向基區(qū)發(fā)射少量載流子，從而對漂移區(qū)電導(dǎo)率進(jìn)行調(diào)制，使得IGBT具有很強(qiáng)的通流能力，其簡化等效電路如圖4-8（b）所示。IGBT的電氣圖形符號如圖4-8（c）所示。資訊四絕緣柵雙極型晶體管圖4-8IGBT的結(jié)構(gòu)、簡化等效電路和電氣圖形符號2.IGBT的基本特性1）靜態(tài)特性圖4-9（a）所示為IGBT的轉(zhuǎn)移特性，它描述的是集電極電流IC與柵射電壓UGE之間的關(guān)系，與MOSFET的轉(zhuǎn)移特性類似。開啟電壓UGE（th）是IGBT能實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)調(diào)制而導(dǎo)通的最低柵射電壓。UGE（th）隨溫度升高而略有下降，溫度每升高1℃，其值下降5mV左右。在25℃時(shí)，UGE（th）的值一般為2～6V。圖4-9（b）所示為IGBT的輸出特性，也稱伏安特性，它描述的是以柵射電壓為參考變量時(shí)，集電極電流IC與集射極間電壓UCE之間的關(guān)系。此特性與GTR的輸出特性相似，不同的是參考變量，IGBT為柵射電壓UGE，而GTR為基極電流IB。IGBT的輸出特性也分為3個(gè)區(qū)域：正向阻斷區(qū)、有源區(qū)和飽和區(qū)，這分別與GTR的截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)相對應(yīng)。資訊四絕緣柵雙極型晶體管資訊四絕緣柵雙極型晶體管圖4-9IGBT的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性2）動(dòng)態(tài)特性圖4-10所示為IGBT開關(guān)過程的波形圖。IGBT的開通過程與MOSFET的開通過程很相似，這是因?yàn)镮GBT在開通過程中大部分時(shí)間是作為MOSFET來工作的。如圖4-10所示，從驅(qū)動(dòng)電壓UGE的前沿上升至其幅值的10％的時(shí)刻起，到集電極電流IC上升至其幅值的10％的時(shí)刻止，這段時(shí)間為開通延遲時(shí)間td（on）。而IC從10％ICM上升至90％ICM所需時(shí)間為電流上升時(shí)間tr。同樣，開通時(shí)間為開通延遲時(shí)間與電流上升時(shí)間之和。開通時(shí)，集射電壓UCE的下降過程分為tfv1和tfv2兩段。資訊四絕緣柵雙極型晶體管IGBT關(guān)斷時(shí)，從驅(qū)動(dòng)電壓UGE的脈沖后沿下降到其幅值的90％的時(shí)刻起，到集電極電流下降至90％ICM止，這段時(shí)間為關(guān)斷延遲時(shí)間td（off）。集電極電流從90％ICM下降至10％ICM的這段時(shí)間為電流下降時(shí)間tf。二者之和為關(guān)斷時(shí)間toff。電流下降時(shí)間可以分為tfi1和tfi2兩段。其中，tfi1對應(yīng)IGBT內(nèi)部的MOSFET的關(guān)斷過程，這段時(shí)間集電極電流IC下降較快；tfi2對應(yīng)IGBT內(nèi)部的PNP型晶體管的關(guān)斷過程，這段時(shí)間內(nèi)MOSFET已經(jīng)關(guān)斷，IGBT又無反向電壓，所以N基區(qū)內(nèi)的少數(shù)載流子復(fù)合緩慢，造成IC下降較慢。資訊四絕緣柵雙極型晶體管資訊四絕緣柵雙極型晶體管圖4-10IGBT開關(guān)過程的波形圖可以看出，IGBT中雙極型PNP型晶體管的存在，雖然帶來電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)的好處，但也引入少數(shù)載流子儲(chǔ)存現(xiàn)象，因而IGBT的開關(guān)速度要低于MOSFET。此外，IGBT的擊穿電壓、通態(tài)壓降和關(guān)斷時(shí)間也是需要折中的參數(shù)。高壓器件的N基區(qū)必須有足夠的寬度和較高的電阻率，這會(huì)引起通態(tài)壓降的增大和關(guān)斷時(shí)間的延長。資訊四絕緣柵雙極型晶體管（1）最大集射極間電壓UCES，這是由器件內(nèi)部的PNP型晶體管所能承受的擊穿電壓所確定的。（2）最大集電極電流，包括額定直流電流IC和1ms脈寬最大電流ICP。（3）最大集電極功率PCM，在正常工作溫度下允許的最大耗散功率。3.IGBT的主要參數(shù)除了前面提到的各參數(shù)之外，IGBT的主要參數(shù)還包括以下幾個(gè)。（1）IGBT開關(guān)頻率高，開關(guān)損耗小。有關(guān)資料表明，在電壓為1000V以上時(shí)，IGBT的開關(guān)損耗只有GTR的1/10，與MOSFET相當(dāng)。（2）在相同電壓和電流定額的情況下，IGBT的安全工作區(qū)比GTR大，而且具有耐脈沖電流沖擊的能力。（3）IGBT的通態(tài)壓降比MOSFET低，特別是在電流較大的區(qū)域。（4）IGBT的輸入阻抗高，其輸入特性與MOSFET類似。（5）與MOSFET和GTR相比，IGBT的耐壓和通流能力還可以進(jìn)一步提高，同時(shí)可保持開關(guān)頻率高的特點(diǎn)。資訊四絕緣柵雙極型晶體管1832年，斯特金發(fā)明了4.IGBT的性能特點(diǎn)IGBT的性能特點(diǎn)如下。1.交流調(diào)壓電路恒頻恒壓交流-恒頻變壓交流變換電路，通常稱為交流調(diào)壓電路，是指由晶閘管等電力半導(dǎo)體器件構(gòu)成的、把一種交流電變成另一種同頻率、不同電壓的交流電的變換裝置。按所變換的相數(shù)不同，交流調(diào)壓電路可分為單相交流調(diào)壓電路和三相交流調(diào)壓電路。資訊五交流電力電子開關(guān)（1）整周波通斷控制。在整周波通斷控制方式中，晶閘管是作為交流開關(guān)使用的，它把負(fù)載與電源接通幾個(gè)周波，再斷開幾個(gè)周波，通過改變通斷比來改變負(fù)載上的電壓有效值。資訊五交流電力電子開關(guān)交流調(diào)壓的控制方式有以下三種。（2）相位控制。在相位控制方式中，在電源電壓上、下半波的某一相位分別觸發(fā)相應(yīng)的晶閘管使其導(dǎo)通，改變觸發(fā)延遲角即可改變負(fù)載接通電壓的時(shí)間，從而達(dá)到調(diào)壓的目的。（3）斬波控制。在斬波控制方式中，晶閘管要帶有強(qiáng)迫關(guān)斷電路或采用IGBT等可自關(guān)斷器件。在每個(gè)電壓周波中，開關(guān)器件多次通斷，使電壓斬波成多個(gè)脈沖，改變通斷比即可實(shí)現(xiàn)調(diào)壓。三種控制方式的輸出電壓波形如圖4-11所示。相位控制交流調(diào)壓簡稱相控調(diào)壓，是交流調(diào)壓中的基本控制方式，應(yīng)用最廣泛。資訊五交流電力電子開關(guān)圖4-11交流調(diào)壓三種控制方式的輸出電壓波形2.晶閘管單相交流調(diào)壓電路圖4-12所示為晶閘管單相交流調(diào)壓電路圖及波形圖。其中圖4-12（a）所示為主電路，采用晶閘管VT1和VT2反并聯(lián)連接，也可以用一個(gè)雙向晶閘管VT代替，與負(fù)載電阻RL串聯(lián)接到交流電源u上。在交流電源u的正半周開始時(shí)刻觸發(fā)VT1，在負(fù)半周開始時(shí)刻觸發(fā)VT2，如同一個(gè)無觸點(diǎn)開關(guān)。若正、負(fù)半周以同樣的移相角分別觸發(fā)VT1和VT2，則負(fù)載電壓有效值隨之改變，實(shí)現(xiàn)了交流調(diào)壓。資訊五交流電力電子開關(guān)圖4-12晶閘管單相交流調(diào)壓電路圖及波形圖

3.交流電力電子開關(guān)的結(jié)構(gòu)與特性像晶閘管單相交流調(diào)壓電路這樣把晶閘管反并聯(lián)后串入交流電路中，代替電路中的機(jī)械開關(guān)，起接通和斷開電路的作用，這就是交流電力電子開關(guān)（見圖4-12）。交流調(diào)功電路也是控制電路的接通和斷開，但它以控制電路的平均輸出功率為目的，其控制手段是改變控制周期內(nèi)電路導(dǎo)通周波數(shù)和斷開周波數(shù)的比值。而交流電力電子開關(guān)并不去控制電路的平均輸出功率，通常也沒有明確的控制周期，而只是根據(jù)需要控制電路的接通和斷開。一般情況下，交流電力電子開關(guān)的控制頻率比交流調(diào)功電路的控制頻率低得多。資訊五交流電力電子開關(guān)

結(jié)合以上內(nèi)容，分析對功率半導(dǎo)體器件的認(rèn)知，學(xué)生分組，每個(gè)小組各自查資料、討論，制訂實(shí)訓(xùn)計(jì)劃，見表4-2。三、決策與計(jì)劃四、實(shí)施小組分工合作，按照所制訂的功率半導(dǎo)體器件的認(rèn)知計(jì)劃，對功率半導(dǎo)體器件進(jìn)行認(rèn)知。五、檢測與評估綜合整個(gè)學(xué)習(xí)過程，對學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行成績評定?？刹捎脤W(xué)生互評、教師評價(jià)相結(jié)合的方式。情景小結(jié)本情境主要介紹了二極管、場效應(yīng)晶體管、絕緣柵雙極型晶體管以及交流電力電子開關(guān)等內(nèi)容。

思考與練習(xí)一、判斷題1.從新能源汽車的應(yīng)用上看，MOSFET、IGBT具有較好的應(yīng)用前景。（）2.IGBT綜合了GTR和MOSFET的優(yōu)點(diǎn)，因而具有低導(dǎo)通壓降和高輸入阻抗的綜合優(yōu)點(diǎn)。（）3.和一機(jī)械開關(guān)相比，電力電子開關(guān)響應(yīng)速度快，沒有觸點(diǎn)，壽命長，可以頻繁控制通斷。（）二、選擇題1.（）是新能源汽車的調(diào)速和轉(zhuǎn)向等動(dòng)力控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。A.功率變換技術(shù)

B.新型材料技術(shù)

C.汽車智能技術(shù)2.把晶閘管反向并聯(lián)后串入交流電路中，代替電路中的機(jī)械開關(guān)，起接通和斷開電路的作用，這就是()。A.機(jī)械開關(guān)

B.交流電力電子開關(guān)

C.電磁開關(guān)3.()是指由晶閘管等電力半導(dǎo)體器件構(gòu)成的、把一種交流電變換成另一種同頻率、不同電壓的交流電的變換裝置。A.交流調(diào)壓電路

B.直流調(diào)壓電路

C.交流電力電子開關(guān)

思考與練習(xí)三、問答題1.功率變換技術(shù)的基本作用是什么？2.二極管的主要參數(shù)有哪些？3.什么是交流電力電子開關(guān)？其有何用途？

展示完畢感謝您的聆聽學(xué)習(xí)情境五功率變換電路對新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行控制離不開功率變換電路。那么有哪些功率變換電路呢？它們都有哪些方面的應(yīng)用呢？學(xué)習(xí)情景描述學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解AC-AC變換電路；2.了解AC-DC變換電路；3.了解DC-DC變換電路；4.了解DC-AC變換電路。工作任務(wù)1.在教師的指導(dǎo)下，制訂功率變換電路的認(rèn)知計(jì)劃；2.根據(jù)認(rèn)知計(jì)劃對功率變換電路進(jìn)行認(rèn)知。目標(biāo)和任務(wù)一、課前任務(wù)單根據(jù)查找的資料，完成下列課前任務(wù)單（見表5-1）。表5-1功率變換電路課前任務(wù)單學(xué)習(xí)內(nèi)容1.交流變頻電路的工作原理是怎樣的？

2.直流升壓斬波電路的工作原理是怎樣的？

3.逆變電路的工作原理是怎樣的？

交流-交流變換電路（AC—AC變換電路）典型類型如下。1.三相交流調(diào)壓電路若把三個(gè)單相交流調(diào)壓電路接在對稱的三相電源上，讓其互差2π/3相位工作，則構(gòu)成一個(gè)三相交流調(diào)壓電路。三相交流調(diào)壓器主電路的連接形式繁多，常見的有圖5-1所示的幾種。二、相關(guān)資訊資訊一交流—交流變換電路圖5-1三相交流調(diào)壓器主電路的連接圖5-1（a）所示為帶有中性線的星形連接，每個(gè)單相交流調(diào)壓電路分別接在自己的相電源上，每相的工作過程與單相交流調(diào)壓電路完全一樣。圖5-1（b）所示為無中性線的星形連接，它的波形正負(fù)對稱，負(fù)載中及線路中都無三次諧波電流，因此得到廣泛的應(yīng)用。圖5-1（c）所示為三角形連接，實(shí)際上也是三個(gè)單相交流調(diào)壓電路的組合，其優(yōu)點(diǎn)是由于晶閘管串接在三角形內(nèi)部，流過晶閘管的電流是相電流，故在同樣線電流情況下，晶閘管電流容量可以降低。圖5-1（d）、圖5-1（e）所示兩種電路的優(yōu)點(diǎn)是所用的晶閘管只要3只，其缺點(diǎn)是電壓、電流的正負(fù)半周不對稱，諧波分量大。資訊一交流—交流變換電路圖5-1（a）所示為帶有中性線的星形連