新能源汽車驅(qū)動電機控制技術主講：XXX2024.5目錄CONTENTS01020304驅(qū)動電機認知永磁同步電機拆裝與檢測驅(qū)動電機減速器高壓電控總成拆裝與檢測新能源汽車驅(qū)動電機控制技術05驅(qū)動電機及控制器熱管理系統(tǒng)檢修01驅(qū)動電機認知新能源汽車驅(qū)動電機控制技術情景引入

一家新能源汽車4S店招聘了一批實習生，今天的任務是安排到售后維修車間進行新能源汽車驅(qū)動電機的基本知識培訓，假設你是這家新能源汽車4S店技術總監(jiān)，領導把這項任務交給你，請思考如何完成這項任務。學習單元一

驅(qū)動電機認知驅(qū)動電機系統(tǒng)驅(qū)動電機驅(qū)動電機控制器直流母線電壓1.1術語和定義額定電壓最高工作電壓工作電壓范圍持續(xù)功率持續(xù)轉(zhuǎn)矩輸入輸出特性轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性峰值轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最高工作轉(zhuǎn)速學習單元一

驅(qū)動電機認知1.2電動汽車驅(qū)動電機的特性要求體積小質(zhì)量輕全速段高效運行低速大轉(zhuǎn)矩及寬范圍的恒功率特性高電壓高可靠性使用壽命長高轉(zhuǎn)速安全性能學習單元一

驅(qū)動電機認知學習單元一

驅(qū)動電機認知

在選擇新能源汽

車的驅(qū)動電機時可以向電機生產(chǎn)廠家提出所需要的各種性能參數(shù)，以作為電機設計的依據(jù)。實際上大多數(shù)情況下是新能源汽車制造商根據(jù)電機生產(chǎn)廠家提供的技術性能參數(shù)選擇現(xiàn)成的電機?？晒╇妱悠囘x用的電機種類繁多功率范圍很廣。新能源汽車對于驅(qū)動電機的調(diào)速范圍、可靠性、在惡劣環(huán)境下的工作能力等方面有比較高的要求。1.額定電壓的選擇：電機電壓的選擇主要依據(jù)車輛總體參數(shù)的要求來設計，車輛的自重、電池等相關參數(shù)確定后，才能確定電機的電壓、轉(zhuǎn)速等參數(shù)。2.額定轉(zhuǎn)速的選擇：根據(jù)電動汽車的速度、動力性能的要求，需要選擇不同轉(zhuǎn)速的驅(qū)動電機。1.3新能源驅(qū)動電機如何選擇基本原理

電機中機電能量轉(zhuǎn)換是基于下列兩個基本原理：磁通在繞組中感應電壓；磁通與電流相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。基本特性1.體積小，質(zhì)量輕，功率轉(zhuǎn)矩密度大2.效率高，高效區(qū)域廣3.具有較大的起動轉(zhuǎn)矩以及較寬廣的調(diào)速范圍4.高安全性5.能量轉(zhuǎn)化1.4驅(qū)動電機的基本原理及特性學習單元一

驅(qū)動電機認知項目類別在工業(yè)方面的應用在車輛方面的應用在封裝尺寸方面使用空間不受限，可在標準分裝配套各種應用布置空間受限制，必須根據(jù)具體產(chǎn)品進行特殊設計在工作環(huán)境方面環(huán)境溫度相對適中（-20～+40℃），靜止應用，振動相對較小溫度變化范圍較大（-40～+105℃）可靠性能方面為保證生產(chǎn)效率，可靠性要求較高為保證乘車者的安全，可靠性要求特別高冷卻方式方面因為體積較大，一般以風冷為主因為體積較小，通常以水冷為主控制性能方面對動態(tài)性能響應要求不高為了具有較好的動態(tài)性能，需要快速的力矩響應控制功率性能方面相對較低，僅為0.2kw/kg相對較高，一般1-1.5kw/kg重量、體積占比方面體積大且重量大相對于工業(yè)電機體積減小70%、重量減輕60%表

1-1車輛用電機與工業(yè)用電機的區(qū)別學習單元一

驅(qū)動電機認知“九五”以來,我國在電動汽車的研究中投入了更多的關注和支持，電動汽車驅(qū)動電機得到了快速發(fā)展并取得了一系列科研成果。目前，這些科研成果正逐步被應用到電動汽車的生產(chǎn)實際中，有效促進了我國電動汽車技術水平的不斷提升。技術科研的最終目的還是要落實到生產(chǎn)實際之中。如今，我國的永磁同步機、開關磁阻電機等已先后實現(xiàn)了與電動汽車生產(chǎn)的結(jié)合,并取得了良好的生產(chǎn)效果。1.5驅(qū)動電機的發(fā)展學習單元一

驅(qū)動電機認知驅(qū)動電機的發(fā)展現(xiàn)狀

1.電機的功率密度不斷提高，永磁電機應用范圍不斷擴大

隨著用戶對于電動汽車的使用要求不斷提高，原有的電機性能顯然已無法滿足市場的需求，因此，筆者認為，電機將會向著功率不斷提升的趨勢發(fā)展。電機是電動汽車的“心臟”，過去由于功率密度不高，且體積尺寸較大，不利于電動汽車性能的提升。在將來,科研及生產(chǎn)機構(gòu)將著力進行高功率密度的電機研發(fā)。同時，隨著永磁電機性能的不斷改進，也將越來越多的被應用到電動汽車驅(qū)動之中。

驅(qū)動電機的發(fā)展趨勢學習單元一

驅(qū)動電機認知

2.電機的工作轉(zhuǎn)速不斷提高，回饋制動的高效區(qū)不斷拓寬

電機工作轉(zhuǎn)速的提升也是電動汽車電機發(fā)展的必然趨勢，目前在該領域的研發(fā)已初獲成果，但科研機構(gòu)將繼續(xù)投入更多的精力已促進該性能的進一步提升。此外，隨著混合動力電機的一體化發(fā)展，對于相應的回饋制動也提出了更高的要求，目前回饋制動的范圍正不斷拓寬，從而促進電動汽車的行車里程不斷延長。

3.電驅(qū)動系統(tǒng)的混合度與電功率比不斷增加

雖然目前市場上分布了輕混、中混、強混等各種混合程度的混合動力車型，但從各種混合度車型的節(jié)能減排效果來看，混合程度越高，汽車的節(jié)能能力越強。電功率占整車功率的比例正在混合動力汽車領域逐漸提高，電機已不再單單作為發(fā)動機的附屬設備。各車廠正在逐漸將小排量發(fā)動機和大功率電機運用在汽車驅(qū)動上。驅(qū)動電機的發(fā)展趨勢學習單元一

驅(qū)動電機認知

(1)電機的類型代號是表征電機的各種類型而采用的漢語拼音字母。如異步電機用Y表示；同步電機T表示；同步發(fā)電機TF表示；直流電機用Z

表示；

(2)電機的特點代號是表征電機的性能、結(jié)構(gòu)或用途，也采用漢語拼音字母表示。

(3)電機的設計序號是指電機產(chǎn)品設計的順序，用阿拉伯數(shù)字表示。對于第一次設計的產(chǎn)品不標注設計序號，對系列產(chǎn)品所派生的產(chǎn)品按設計的順序標注。

(4)電機的勵磁方式代號分別用字母表示，S表示三次諧波J表示晶閘管，X表示相復勵磁。驅(qū)動電機型號學習單元一

驅(qū)動電機認知1.6驅(qū)動電機型號及額定值（銘牌數(shù)據(jù)）

1.型號

表示電機的系列品種、性能、防護結(jié)構(gòu)形式、轉(zhuǎn)子類型等產(chǎn)品代號。2.功率

表示額定運行時電機軸上輸出的額定機械功率，單位kW或HP,1HP=0.736kW。3.電壓

表示額定運行時加在定子繞組上的線電壓(V),電機有Y形和△形兩種接法，其接法應與電機銘牌規(guī)定的接法相符，以保證與額定電壓相適應。

驅(qū)動電機額定值學習單元一

驅(qū)動電機認知

驅(qū)動電機額定值學習單元一

驅(qū)動電機認知4.電流

電機在額定電壓和額定頻率下，并輸出額定功率時定子繞組的三相線電流。5.頻率

指電機所接交流電源的頻率，中國工業(yè)用電機規(guī)定為50HZ,但在電動汽車上，頻率是由電機控制器調(diào)制的。6.轉(zhuǎn)速

電機在額定電壓、額定頻率、額定負載下，電機每分鐘的轉(zhuǎn)速(r/min)。7.工作定額

指電機運行的持續(xù)時間。8.絕緣等級

電機絕緣材料的等級，決定電機的允許溫升。9.標準編號

表示設計電機的技術文件依據(jù)。10.勵磁電壓

指同步電機在額定工作時的勵磁電壓(V)。11.勵磁電流

指同步電機在額定工作時的勵磁電流(A)。

驅(qū)動電機額定值學習單元一

驅(qū)動電機認知圖1-4常見四種電機性能對比學習單元一

驅(qū)動電機認知1.7驅(qū)動電機的分類直流電機

由直流電機結(jié)構(gòu)示意圖可以看到，直流電機的結(jié)構(gòu)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機工作運行時靜止不動的部分稱之為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場，由機座、主磁極、軸承、端蓋和電刷裝置等組成。

工作運行時轉(zhuǎn)動的部分稱之為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應電動勢，是直流電機進行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心（轉(zhuǎn)子鐵心）、電樞繞組（轉(zhuǎn)子繞組）、換向器和風扇等組成，直流電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如圖1-5所示，直流電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)剖面圖如圖1-6所示。學習單元一

驅(qū)動電機認知

直流電機圖1-5直流電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖1-6直流電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)剖面圖學習單元一

驅(qū)動電機認知

交流感應電機

交流感應電機的定子及轉(zhuǎn)子基于電磁感應原理實現(xiàn)力矩的傳遞,也稱交流異步電機,其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠成本低廉,但控制系統(tǒng)相對復雜,存在調(diào)速范圍小、轉(zhuǎn)矩特性不理想等問題,但得益于微處理技術和交流電機控制技術的大力發(fā)展應用比較普遍，交流感應電機結(jié)構(gòu)圖如圖1-7所示。圖1-7交流感應電機結(jié)構(gòu)圖學習單元一

驅(qū)動電機認知永磁體作為轉(zhuǎn)子部分來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，而三相定子繞組在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下通過電樞反應，感應來產(chǎn)生三相對稱電流。將轉(zhuǎn)子的機械能(動能)轉(zhuǎn)化為電能，永磁同步電機被當做發(fā)電機(G)來使用；由于三相定子在空間位置上相差120°,當在定子側(cè)輸入三相對稱電流時，三相定子電流會在空間中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場，轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)的磁場中受到了電磁力作用產(chǎn)生運動，此時電能被轉(zhuǎn)化為動能，永磁同步電機可作電機(M)使用。

永磁同步電機圖1-8永磁同步電機剖面圖學習單元一

驅(qū)動電機認知

開關磁阻電機

開關磁阻電機轉(zhuǎn)子沒有繞組也沒有永磁體,定子只有少數(shù)幾個繞組,具備可靠性高、效率高、散熱特性好、起動轉(zhuǎn)矩大、電流小和調(diào)速范圍寬、適合高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)等優(yōu)點。缺點是轉(zhuǎn)矩脈動大,容易引起較大的震動,因為轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是由一系列脈沖轉(zhuǎn)矩疊加而成,由于合成轉(zhuǎn)矩并不是恒定轉(zhuǎn)矩,對該電機的低速運轉(zhuǎn)性能有所影響，雙凸極結(jié)構(gòu)的定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯如圖1-9所示。圖

1-9雙凸極結(jié)構(gòu)的定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯學習單元一

驅(qū)動電機認知

開關磁阻電機

由于定子與轉(zhuǎn)子都有凸起的齒極，這種形式也稱為雙凸極結(jié)構(gòu)。在定子齒極上繞有線圈（定子繞組），是向電機提供工作磁場的勵磁繞組，定子鐵芯上有勵磁繞組如圖1-10所示。圖1-10定子鐵芯上有勵磁繞組學習單元一

驅(qū)動電機認知

輪轂電機動力系統(tǒng)通常由電機、減速機構(gòu)、制動器、散熱系統(tǒng)和功率與控制電子模塊等組成，輪轂電機動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖如圖1-11所示。圖1-11輪轂電機動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖學習單元一

驅(qū)動電機認知1.8輪轂電機輪轂電機的結(jié)構(gòu)

輪轂電機的結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)子、定子、軸承、功率與控制電子模塊和端蓋組成，輪轂電機的結(jié)構(gòu)如圖所示1-12。圖1-12輪轂電機的結(jié)構(gòu)學習單元一

驅(qū)動電機認知輪轂電機的結(jié)構(gòu)

內(nèi)轉(zhuǎn)子型輪轂電機通常采用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電機，同時裝配固定傳動比的減速器，內(nèi)轉(zhuǎn)子型輪轂電機示意圖如圖1-13所示，內(nèi)轉(zhuǎn)子輪轂電機的優(yōu)點是電機運行在高速時，具有較高的功率的效率比；體積小、質(zhì)量輕，通過減速機構(gòu)的齒輪增矩后，轉(zhuǎn)矩大、爬坡性能好；電機一般在高速下運行，而且對于電機其他性能并沒有特殊要求，因此可選用普通的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機，此種輪轂電機成本較低。圖1-13內(nèi)轉(zhuǎn)子輪轂電機示意圖學習單元一

驅(qū)動電機認知輪轂電機的結(jié)構(gòu)形式

外轉(zhuǎn)子型輪轂電機通常采用低速外轉(zhuǎn)子電機，不