1、電機(jī)及其控制器系統(tǒng)知識(shí)培訓(xùn),一、基本介紹 二、工作原理 三、應(yīng)用范圍 主講人：劉世偉 2015/04,一、基本介紹,1、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 2、電機(jī)及其控制器概述 3、電機(jī)及其控制器分類,1、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,我國(guó)作為汽車消費(fèi)大國(guó)，汽車行業(yè)的發(fā)展關(guān)乎到民生、環(huán)保、能源等重要方面。從2012年的不足1萬(wàn)輛，到2013年的兩萬(wàn)輛，再到2014年的7.4萬(wàn)輛，我國(guó)新能源汽車的發(fā)展速度有目共睹。粗略估算，若要實(shí)現(xiàn)2020年保有量500萬(wàn)輛的目標(biāo)，我國(guó)新能源汽車年銷量增長(zhǎng)率要保持近100%的水平。新能源汽車的推廣任重道遠(yuǎn)，需要解決的問(wèn)題還有很多。,政策依賴明顯用車環(huán)境有待提升 比如在2014年下半年表現(xiàn)得尤為突出

2、，根據(jù)工信部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，新能源汽車免收購(gòu)置稅政策出臺(tái)后，2014年9-12月的平均月產(chǎn)量超過(guò)了1.3萬(wàn)輛，而1-8月的平均月產(chǎn)量只有不足4千輛。,純電動(dòng)為未來(lái)大方向混合動(dòng)力是否繞不開 目前，國(guó)家重點(diǎn)扶持純電動(dòng)汽車，但業(yè)內(nèi)也存在質(zhì)疑的觀念，認(rèn)為在新能源汽車的發(fā)展過(guò)程中，混合動(dòng)力是繞不過(guò)去的一條路。 但綜合分析中國(guó)的能源結(jié)構(gòu)和國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀，混合動(dòng)力車型迎來(lái)爆發(fā)性發(fā)展機(jī)遇的可能性并不大，堅(jiān)持走純電動(dòng)路線才是我國(guó)既定的國(guó)策和長(zhǎng)期的戰(zhàn)略。中國(guó)如果學(xué)習(xí)日本走混合動(dòng)力路線，根本繞不開技術(shù)專利的壁壘，從源頭上就會(huì)受制于人，難以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立發(fā)展。而純電動(dòng)路線中國(guó)與日本、歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家站在同一起跑線上，雖然仍存在很多

3、技術(shù)和市場(chǎng)的問(wèn)題，但中國(guó)的純電動(dòng)汽車發(fā)展正在慢慢走向成熟。,微型電動(dòng)車市場(chǎng)需求大亟待規(guī)范標(biāo)準(zhǔn) 由于價(jià)格便宜、停車方便，近幾年來(lái)微型電動(dòng)車銷量增速明顯，尤其在三四線城市受到青睞。但微型電動(dòng)車一直存在標(biāo)準(zhǔn)缺失、無(wú)準(zhǔn)入門檻的問(wèn)題。 微型電動(dòng)車市場(chǎng)亟待規(guī)范，這一點(diǎn)業(yè)內(nèi)的意見(jiàn)是一致的。但隨著老百姓生活水平的提高，以及豪華品牌、合資品牌車型、價(jià)格、渠道的不斷下探，在未來(lái)的數(shù)十年里微型電動(dòng)車發(fā)展成“國(guó)民車”的可能性似乎并不大。微型電動(dòng)車何去何從，仍有待研究。,新能源客車推廣相對(duì)容易銷量持續(xù)猛增 2014年，在客車行業(yè)整體下降的情況下，新能源客車逆市上揚(yáng)，全年共計(jì)銷售新能源客車18637輛，同比增長(zhǎng)80.54

4、%。根據(jù)預(yù)測(cè)，2015年新能源客車的銷量還將增加一倍。,蘋果等巨頭攪局新能源汽車概念將持續(xù)火熱 2014年，“特斯拉效應(yīng)”引發(fā)A股市場(chǎng)中的新能源汽車和鋰電池等“特斯拉概念股”全面啟動(dòng)，便顯示出了資本市場(chǎng)對(duì)新能源汽車板塊的熱情。 媒體推測(cè)，蘋果公司已經(jīng)在組建汽車開發(fā)團(tuán)隊(duì)，設(shè)立秘密研究室，Apple Car的最遲面世時(shí)間會(huì)是 2020 年。,2、電機(jī)及其控制器概述,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是新能源車核心部件之一。電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)是新能源汽車車輛行駛中的主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)，其驅(qū)動(dòng)特性決定了汽車行駛的主要性能指標(biāo)，它是電動(dòng)汽車的重要部件。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由電機(jī)、控制器、各種檢測(cè)傳感器以及電源等部分構(gòu)成。,國(guó)內(nèi)主要廠商（電機(jī)

5、及其控制器） 上海電驅(qū)動(dòng)，上海大郡，北京精進(jìn)電機(jī)，北京大洋電機(jī)，深圳大地和等。,3、電機(jī)及其控制器分類,電動(dòng)汽車的電機(jī)及其控制器系統(tǒng)有二種主要形式： 永磁同步電機(jī)及其控制器系統(tǒng) 異步電機(jī)及其控制器系統(tǒng),永磁同步電機(jī)及其控制器系統(tǒng) 永磁同步電機(jī)是利用永磁體建立勵(lì)磁磁場(chǎng)的同步電動(dòng)機(jī)，其定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子用永磁材料制成。同步發(fā)電機(jī)為了實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，需要有一個(gè)直流磁場(chǎng)而產(chǎn)生這個(gè)磁場(chǎng)的直流電流，稱為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。根據(jù)勵(lì)磁電流的供給方式，凡是從其它電源獲得勵(lì)磁電流的發(fā)電機(jī)，稱為他勵(lì)發(fā)電機(jī)，從發(fā)電機(jī)本身獲得勵(lì)磁電源的，則稱為自勵(lì)發(fā)電機(jī)。,異步電機(jī)及其控制器系統(tǒng) 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又稱“異步電動(dòng)機(jī)”，即轉(zhuǎn)子

6、置于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，獲得一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，因而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。 轉(zhuǎn)子是可轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)體，通常多呈鼠籠狀。定子是電動(dòng)機(jī)中不轉(zhuǎn)動(dòng)的部分，主要任務(wù)是產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并不是用機(jī)械方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。而是以交流電通于數(shù)對(duì)電磁鐵中，使其磁極性質(zhì)循環(huán)改變，故相當(dāng)于一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。,永磁同步電機(jī)系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、損耗小、效率高，永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高動(dòng)態(tài)性能、大范圍的調(diào)速或定位控制。 缺點(diǎn)：成本高、起動(dòng)困難等。,異步電機(jī)系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)迅速，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，價(jià)格便宜，運(yùn)行方便。 缺點(diǎn)：功率因數(shù)滯后，輕載功率因數(shù)低，調(diào)速性能稍差。,二、工作原理,同步電機(jī)轉(zhuǎn)子本身產(chǎn)

7、生固定方向的磁場(chǎng)(用永磁鐵或直流電流產(chǎn)生),定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)拖著轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)(轉(zhuǎn)子)轉(zhuǎn)動(dòng),因此轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一定等于同步速,也因此叫做同步電機(jī)。 異步電機(jī)(感應(yīng)電機(jī))的工作原理是通過(guò)定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流,產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)子中并不直接產(chǎn)生磁場(chǎng).因此,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一定是小于同步速的(沒(méi)有這個(gè)差值,即轉(zhuǎn)差率,就沒(méi)有轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流),也因此叫做異步電機(jī)。,永磁同步電機(jī)工作原理 主磁場(chǎng)的建立：勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流，建立極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng)，即建立起主磁場(chǎng)。 載流導(dǎo)體：三相對(duì)稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢(shì)或者感應(yīng)電流的載體。 切割運(yùn)動(dòng)：原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電機(jī)輸入機(jī)械能），極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng)隨軸

8、一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組（相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵(lì)磁磁場(chǎng)）。 交變電勢(shì)的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場(chǎng)之間的相對(duì)切割運(yùn)動(dòng)，電樞繞組中將會(huì)感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三 相 對(duì)稱交變電勢(shì)。通過(guò)引出線，即可提供交流電源。 交變性與對(duì)稱性：由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)極性相間，使得感應(yīng)電勢(shì)的極性交變；由于電樞繞組的對(duì)稱性，保證了感應(yīng)電勢(shì)的三相對(duì)稱性。,異步電機(jī)工作原理 主磁場(chǎng)的建立：勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流，建立極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng)，即建立起主磁場(chǎng)。 該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體有相對(duì)切割運(yùn)動(dòng),根據(jù)電磁感應(yīng)原理,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生感應(yīng)電流。 根據(jù)電磁力定律，載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，

9、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上帶機(jī)械負(fù)載時(shí)，便向外輸出機(jī)械能。,電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)外部接線圖,數(shù)字信號(hào)處理（ Digital Signal Processing)是指利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ迷O(shè)備，以數(shù)值計(jì)算的方式對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)進(jìn)行采集、變換、綜合、估計(jì)與識(shí)別等加工處理，從而達(dá)到提取信息和便于應(yīng)用的目的。 而DSP芯片（數(shù)字信號(hào)處理器（Digital Signal Processors）就是這樣的一種微處理器。其中TI公司推出的TMS320F28X處理器具有較高的信號(hào)處理和控制功能，在數(shù)字控制領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。 CCS（Code Composer Studio）：我們可以稱之為代碼創(chuàng)作室。它是DSP開發(fā)所需

10、的最主要的軟件開發(fā)環(huán)境，它主要用于軟件工程的創(chuàng)建、源程序文件的編輯、軟件的編譯、軟件的鏈接和軟件的仿真調(diào)試等。,開發(fā)環(huán)境,特性概述,高性能的32位CPU 采用高性能的靜態(tài)CMOS技術(shù) 支持JTAG邊界掃描接口 片內(nèi)存儲(chǔ)器 根只讀存儲(chǔ)器（Boot ROM）（4k16） 外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展接口 時(shí)鐘與系統(tǒng)控制 三個(gè)外部中斷 128位的密鑰 三個(gè)32位的CPU定時(shí)器,特性概述,馬達(dá)控制外圍設(shè)備 串口外圍設(shè)備 12位的ADC，16通道 最多有56個(gè)獨(dú)立的可編程、多用途通用輸入/輸出（GPIO）引腳 高級(jí)的仿真特性 低功耗模式和節(jié)能模式 封裝方式 溫度的選擇： A：-40到85 S：-40到125,三、應(yīng)用

11、范圍,主要應(yīng)用于新能源汽車或相關(guān)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，比如乘用車（如特斯拉），大巴車（如深圳電動(dòng)公交），混合動(dòng)力車（如比亞迪 秦），特種車（如環(huán)衛(wèi)車、物流車、觀光車）等。 下面重點(diǎn)介紹低速電動(dòng)車市場(chǎng),低速電動(dòng)車市場(chǎng)SWOT簡(jiǎn)析,優(yōu)勢(shì)STRENGTHS 劣勢(shì)WEAKNESS 機(jī)會(huì)OPPORTUNITY 威脅THREAT 基本性能PROPERTY 產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求REQUIREMENTS,優(yōu)勢(shì)STRENGTHS,低成本 低購(gòu)置成本 低使用成本 低端市場(chǎng) 城鄉(xiāng)結(jié)合部市場(chǎng)空間大 家用電充電,劣勢(shì)WEAKNESS,短途行駛 電池容量決定續(xù)航里程，提高容量成本會(huì)增加 充電時(shí)間長(zhǎng) 家用電充電慢 產(chǎn)品可靠性不夠 缺少可持續(xù)的成熟商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式,機(jī)會(huì)OPPORTUNITY,出口市場(chǎng) 歐美日等市