汽車直流控制電路主講人：張博峰汽車電工電子技術主講人：張博峰01電動機介紹01電動機介紹

電機是電能的變換裝置包括旋轉電機和靜止電機。靜止電機

根據(jù)電磁感應定律和磁勢平衡原理實現(xiàn)電壓變化的一種電磁裝置，也稱其為變壓器。旋轉電機

根據(jù)電磁感應原理實現(xiàn)電能與機械能之間相互轉換的一種能量轉換裝置；靜止電機旋轉電機

眾所周知，電機是傳動及控制系統(tǒng)中的重要組成部分，隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，電機在實際應用中的重點已經(jīng)從過去簡單的傳動向復雜的控制轉移；

但電機根據(jù)不同的應用會有不同的設計和驅動方式。因此人們根據(jù)旋轉電機的用途，進行了基本的分類。速度位置轉矩02電動機分類02電動機分類

旋轉電機分為控制電機、功率電機、信號電機?？刂齐姍C包括伺服電機、步進電機、力矩電機、開關磁阻電機、直流無刷電機。

功率電機包括直流電機和交流電機，交流電機分為異步電機和同步電機。

永磁電機分為稀土永磁電機、鐵氧體永磁電機、鋁鎳鈷永磁電機。

電磁電機分為串勵直流電機、并勵直流電機、他勵直流電機、復勵直流電機。

直流電機分為有刷電機和無刷電機。有刷電機按照磁場產(chǎn)生的方式分為永磁電機和勵磁電機。03直流電動機從上面的分類我們知道，直流電機包括有刷電機和無刷電機。有刷電機又稱直流電機或碳刷電機，常說的直流電機就是指有刷直流電機，有刷電機采用機械換向，磁極不動，線圈旋轉。電機工作時，線圈和換向器旋轉，磁鋼和碳刷不轉，線圈電流方向的交替變化是隨電機轉動的換相器和電刷來完成的。相互滑動，會摩擦碳刷，造成損耗，需要定期更換碳刷;碳刷與線圈接線頭之間通斷交替，會發(fā)生電火花，產(chǎn)生電磁破，干擾電子設備。無刷電機采取電子換向，線圈不動，磁極旋轉。無刷電機，是使用一套電子設備，通過霍爾元件，感知永磁體磁極的位置，根據(jù)這種感知，使用電子線路，適時切換線圈中電流的方向，保證產(chǎn)生正確方向的磁力，來驅動電機。消除了有刷電機的缺點。無刷直流電機由電動機主體和驅動器組成，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。由于無刷直流電動機是以自控式運行的，所以不會象變頻調(diào)速下重載啟動的同步電機那樣在轉子上另加啟動繞組，也不會在負載突變時產(chǎn)生振蕩和失步。03有刷電機與無刷電機調(diào)速方式的區(qū)別

實際上兩種電機的控制都是調(diào)壓，只是由于無刷直流采用了電子換向，所以要有數(shù)字控制才可以實現(xiàn)了，而有刷直流是通過碳刷換向的，利用可控硅等傳統(tǒng)模擬電路都可以控制，比較簡單。03有刷電機與無刷電機調(diào)速方式的區(qū)別1、有刷馬達調(diào)速過程是調(diào)整馬達供電電源電壓的高低。調(diào)整后的電壓電流通過整流子及電刷地轉換，改變電極產(chǎn)生的磁場強弱，達到改變轉速的目的。這一過程被稱之為變壓調(diào)速。2、無刷馬達調(diào)速過程是馬達的供電電源的電壓不變，改變電調(diào)的控制信號，通過微處理器再改變大功率MOS管的開關速率，來實現(xiàn)轉速的改變。這一過程被稱之為變頻調(diào)速。03有刷電機與無刷電機差異

04有刷電機與無刷電機差異有刷電機結構簡單、開發(fā)時間久、技術成熟；1直流有刷電機響應速度快，起動扭矩大；直流有刷電機運行平穩(wěn)，起、制動效果好；直流有刷電機控制精度高；直流有刷電機使用成本低，維修方便。；直流無刷電機無電刷、低干擾；直流無刷電機噪音低，運轉順暢；直流無刷電機壽命長，低維護成本。234567803電動汽車驅動電機要求05電動汽車驅動電機要求高功率密度，高比功率：驅動電機需要作為動力能源要驅動整車進行運動，且相應速度要足夠快，故要求驅動電機具備高的功率密度。(2)高效率：

為提高電動汽車的續(xù)航行駛里程，需要降低電機各部分損耗值，并能夠在汽車減速制動時進行能量回收提高能源利用率。(3)高過載能力：

電機的啟動轉矩要足夠大，以滿足電動汽車的加速能力和爬坡能力。(4)寬調(diào)速范圍：為了滿足頻繁起動和停車、低速爬坡、高速行駛以及非常寬的運行速度范圍等特點，驅動電機輸出特性需要在電機低速與高速運行范圍內(nèi)都能達到精準的控制要求，而且不失去其他動力性指標要求。(5)高可靠性：新能源汽車的動力電池組及電機繞組中的電壓很容易到達300V以上范圍，故要求驅動電機的電氣系統(tǒng)的安全防護等級較高，以保證安全。(6)高動態(tài)相應性能：

以滿足汽車頻繁起停等復雜工況的要求及多臺電機協(xié)調(diào)運行的要求。(7)小體積，輕重量：

受到整車空間的限制，以及必須考慮與傳動系之間的連接與安裝等問題，要求牽引電機具有體積小、重量輕等特點。03電動汽車驅動電機對比(1）直流電機

早期新能源汽車驅動用電機大多是直流電機，因為其轉矩速度特性能夠較好滿足新能源汽車的性能要求，且控制簡單。但由于其結構的缺陷，導致其對使用環(huán)境要求高、壽命短、保養(yǎng)困難。隨著電子器件和微控制器的技術進步，目前交流電機已基本取代直流電機。(2）交流異步電機（也稱交流感應電機）

其結構簡單、可靠性高、控制技術相對成熟；但異步電機轉子容易發(fā)熱，在高速運行時需要較大的冷卻功率，對控制器技術要求較高；且低速性能不好，需要減速機構。由于美國本土缺少生產(chǎn)永磁同步電機的稀土資源，從其國家戰(zhàn)略考慮，美國生產(chǎn)的純電動汽車或混合動力汽車大多采用了交流感應電機作為其驅動電機。應用于新能源汽車驅動電機有以下幾種類型，不同電機類型有不同的優(yōu)劣勢：(3）永磁同步電機：

與傳統(tǒng)電勵磁同步電機不同，其轉子采用永磁體，該結構省去了傳統(tǒng)同步電機中的電刷、集電環(huán)以及勵磁繞組，從而無以上轉子部件所引起的銅耗，具有高效、高功率密度、高可靠性、體積小等優(yōu)點。(4）開關磁阻電機

是一種比較新型的電機，比之其他類型電機，在結構上沒有永磁體、電刷和滑環(huán)等零部件，其具有結構簡單、制造成本低、適于高速運行等優(yōu)點。但是，其扭矩性能低，轉矩脈動和噪聲水平較其他類型電機都大，因此開關磁阻電機電驅動系統(tǒng)在新能源汽車中的開發(fā)與應用受到一定限制。不同電機類型有不同的優(yōu)劣勢。從行業(yè)配套角度看，新能源汽車主要使用的是交流感應電機和永磁同步電機。

但高效、低損耗使得永磁同步電機相比異步電機更加節(jié)能。從裝機量角度看，永磁同步電機由于其優(yōu)異的綜合性能，一直占據(jù)最高比例，2019

年，我國新能源汽車中永磁同步電機的比例已超過

90%。近年來，持續(xù)選擇交流異步電機技術路徑的特斯拉，在其新推出的