新能源汽車電機及控制系統(tǒng)檢修- -課件 項目一 新能源汽車驅動電機發(fā)展史及基礎知識認知

新能源汽車電機及控制系統(tǒng)檢修項目

一

新能源汽車驅動

電機發(fā)展史及

基礎知識認知任務一

認知新能源汽車驅動電機的基礎知識項目描述

了解驅動電機的基本知識可提高對驅動電機整體的認識。本任務從驅動電機系統(tǒng)的組成、驅動電機的結構形式、驅動電機的類型和電動汽車對驅動電機的基本要求進行介紹。學習目標理論知識

一、驅動電機系統(tǒng)的組成

驅動電機系統(tǒng)的基本組成框圖如圖1-1-1所示。驅動電機系統(tǒng)是電動汽車的心臟，它由電機、功率轉換器、整車控制器VCU、各種檢測傳感器信號和動力電池組成,其任務是在駕駛人的控制下，高效率地將動力蓄電池的電量轉化為車輪的動能，或者將車輪的動能反饋到蓄電池中。理論知識

１.電機2.功率變換器3.整車控制器4.能源系統(tǒng)理論知識

二、驅動電機的結構形式

采用不同的驅動電機系統(tǒng)可構成不同結構形式的電動汽車。根據(jù)驅動電機系統(tǒng)的不同，可以分為一下6種結構形式，如圖1-1-5所示。C為離合器，D為差速器，F(xiàn)G為固定速比變速器，GB為變速器，M為驅動電機。理論知識

三、驅動電機的類型

電機又稱馬達，是一種驅動性的電氣裝備，能夠把電能轉化為機械能，再使其轉化為動能。電動汽車驅動電機按照結構、工作原理及常用電源性質(zhì)的不同，可分為直流電機、交流異步電機、永磁同步電機和開關磁阻電機等。早期應用的直流電機雖易于控制，調(diào)速性能好，但由于存在換向裝置，可靠性較低，維修成本也較高。

隨著交流變頻調(diào)速技術和機械制造技術的發(fā)展，交流異步電機、開關磁阻電機、各種永磁同步電機的優(yōu)勢逐漸凸顯，在電動汽車領域獲得了廣泛應用。電動汽車用驅動電機的分類如圖1-1-7所示。理論知識

1.直流電機2.感應式電機4.開關磁阻電機3.永磁同步電機5.扁線電機與圓線電機理論知識

四、四種驅動電機的性能比較

直流電機有著結構簡單、價格低廉、控制簡單、起動和調(diào)速性能好等優(yōu)點，早期電動汽車均采用直流電機作為動力源，目前直流電機是低速小型電動汽車的首選。同時，直流電機也有一些缺點。首先，其轉速范圍較窄，最高僅為600Or/min左右;其次，其功率密度和效率都不高，而且其尺寸、質(zhì)量也相對較大，增加了整備質(zhì)量。這些缺點都制約了直流電機在中大型電動汽車上的應用。

交流電機是目前電動汽車領域運用最廣泛的電機，開關磁阻電機目前還未得到廣泛應用，但其具有很大的開發(fā)潛力。開關磁阻電機不僅結構簡單、體積和質(zhì)量小，而且調(diào)速范圍寬。但其控制系統(tǒng)復雜，而且在負載時會產(chǎn)生振動噪聲，負載效率不高。目前,這些問題還未得到很好的解決。理論知識

永磁同步電機目前主要應用在高端電動汽車上，具有效率高、體積和質(zhì)量小、調(diào)速范圍寬等優(yōu)點。其最大的特點是電機起動時電流沖擊小，電流隨負載變化小，從而提高了高端車型的乘坐舒適性。但其高昂的成本、復雜的控制系統(tǒng)也拉高了使用門檻。例如圖1-1-9特斯拉ModelXPlaid:三電機四驅版，前置電機采用永磁同步電機，后置電機采用交流異步電機，并且特斯拉旗下Model3、ModelY車型均是采用采用永磁同步電機方案。理論知識

扁線電機優(yōu)勢在于功率密度較大且成本亦有降低，從Model3到ModelY，特斯拉已完成由圓線電機向扁線電機的切換。特斯拉擁有5種型號的驅動電機，包括3臺圓線電機和2臺扁線電機如圖1-2-6，相比圓線電機，扁線電機槽滿率提升近30%可使電機體積減小，寬截面使其繞組溫升降低17.5%，能讓電機輸出功率更高，有效降低材料成本和功率密度。當ModelY搭載扁線電機后，電機體積和功率密度皆有所優(yōu)化。理論知識

五、電動汽車對驅動電機性能的基本要求

汽車行駛時需要頻繁地起動、加速、減速、停車等，在低速行駛和爬坡時需要大轉矩，在高速行駛時需要降低轉矩和功率。為了滿足汽車行駛動力性的需要，獲得較好的經(jīng)濟性和環(huán)境指標等，對電機提出了十分嚴格的要求。理論知識

六、基本術語

1.電機電機是將電能轉換成機械能或機械能轉換成電能的裝置，是一種依靠電磁感應而運行的電氣裝置。2.驅動電機驅動電機是為車輛行駛提供驅動力的電機。3.電機效率電機效率是指驅動電機輸出功率與輸入功率的百分比。4.電機控制器電機控制器是控制動力電池與電機之間的能量傳輸?shù)难b置，由控制信號接口電路、電機控制電路和驅動電路組成。5.額定功率額定功率是指在額定條件下輸出的功率。6.持續(xù)功率持續(xù)功率是指規(guī)定的最大、長期工作的功率。理論知識

7.額定轉速額定轉速是指額定功率下電機的最低轉速。8.額定轉矩額定轉矩是指電機在額定功率和額定轉速下的輸出轉矩。9.堵轉轉矩堵轉轉矩是指在所有角位堵住時所產(chǎn)生的轉矩最小測得值。10.持續(xù)轉矩持續(xù)轉矩是指規(guī)定的最大、長期工作的轉矩。11.矢量控制矢量控制是指將交流電機的定子電流作為矢量，經(jīng)坐標變換分解成與直流電機的勵磁電流和電樞電流相對應的獨立控制電流分量，以實現(xiàn)電機轉速/轉矩控制的方式。12.弱磁控制弱磁控制是指通過減弱氣隙磁場控制電機轉速的控制方式。13.輸出特性輸出特性是指電機的轉矩、輸出功率與轉速的關系。技能提升

1.車輛準備準備吉利EV450純電動汽車一輛、龍門舉升機如圖1-1-11，并且整理上節(jié)所學電機參數(shù)名詞意義，如額定功率、峰值功率、額定扭矩、峰值扭矩、最高轉速、額定電壓等。2.實踐操作第一步：駕駛室認知如圖1-1-12第二步：前機艙電驅動認知第三步：舉升車輛底盤電驅動認知

1.驅動電機系統(tǒng)是電動汽車的心臟，它由電機、功率轉換器、控制器、各種檢測傳感器和電源(動力蓄電池)組成,其任務是在駕駛人的控制下，高效率地將動力蓄電池的電量轉化為車輪的動能，或者將車輪的動能反饋到蓄電池中；2.電機又稱馬達，是一種驅動性的電氣裝備，能夠把電能轉化為機械能，再使其轉化為動能。電動汽車驅動電機按照結構、工作原理及常用電源性質(zhì)的不同，可分為直流電機、交流異步電機、永磁同步電機和開關磁阻電機等；3.汽車行駛時需要頻繁地起動、加速、減速、停車等，在低速行駛和爬坡時需要大轉矩，在高速行駛時需要降低轉矩和功率。為了滿足汽車行駛動力性的需要，獲得較好的經(jīng)濟性和環(huán)境指標等，對電機提出了十分嚴格的要求。學習小結知識鞏固

一、填空題1.現(xiàn)目前電動汽車常使用占比最高的是

電機。2.永磁同步電機里里面制成永磁體的原材料是

。3.純電動汽車驅動系統(tǒng)布置形式分別是那六種：①

。②

。③

。④

。⑤

。⑥

。其中目前市場中常見的是第

種布置結構。4.在電機的分類當中永磁同步電機是屬于

電機，異步電動機是屬于

電機。（交流或直流）5.特斯拉ModelXPlaid:三電機四驅版，前置電機采用

電機，后置電機采用

電機。

知識鞏固

二、單項選擇題１.新能源汽車上的驅動電機系統(tǒng)銘牌上標注的功率和電壓參數(shù)一般是()。Ａ.最大功率、最大電壓

Ｂ.最小功率、最小電壓

Ｃ.額定功率、額定電壓２.新能源汽車上的驅動電機系統(tǒng)銘牌上標注的轉速和轉矩參數(shù)一般是()。Ａ.峰值轉速、峰值轉矩

Ｂ.最小轉速、最小轉矩

Ｃ.最大轉速、最大轉矩三、判斷題1.未來電動汽車驅動電機的發(fā)展方向主要偏向于，電機永磁化、繞組扁線化的趨勢。（）2.圓線電機的電阻和電感較低，對動態(tài)性能和響應速度沒有太大影響。（）3.電機效率是指驅動電機輸出功率與輸入功率的百分比。（