新能源汽车电机及控制系统检修- -课件 项目一 新能源汽车驱动电机发展史及基础知识认知

新能源汽车电机及控制系统检修项目

一

新能源汽车驱动

电机发展史及

基础知识认知任务一

认知新能源汽车驱动电机的基础知识项目描述

了解驱动电机的基本知识可提高对驱动电机整体的认识。本任务从驱动电机系统的组成、驱动电机的结构形式、驱动电机的类型和电动汽车对驱动电机的基本要求进行介绍。学习目标理论知识

一、驱动电机系统的组成

驱动电机系统的基本组成框图如图1-1-1所示。驱动电机系统是电动汽车的心脏，它由电机、功率转换器、整车控制器VCU、各种检测传感器信号和动力电池组成,其任务是在驾驶人的控制下，高效率地将动力蓄电池的电量转化为车轮的动能，或者将车轮的动能反馈到蓄电池中。理论知识

１.电机2.功率变换器3.整车控制器4.能源系统理论知识

二、驱动电机的结构形式

采用不同的驱动电机系统可构成不同结构形式的电动汽车。根据驱动电机系统的不同，可以分为一下6种结构形式，如图1-1-5所示。C为离合器，D为差速器，FG为固定速比变速器，GB为变速器，M为驱动电机。理论知识

三、驱动电机的类型

电机又称马达，是一种驱动性的电气装备，能够把电能转化为机械能，再使其转化为动能。电动汽车驱动电机按照结构、工作原理及常用电源性质的不同，可分为直流电机、交流异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机等。早期应用的直流电机虽易于控制，调速性能好，但由于存在换向装置，可靠性较低，维修成本也较高。

随着交流变频调速技术和机械制造技术的发展，交流异步电机、开关磁阻电机、各种永磁同步电机的优势逐渐凸显，在电动汽车领域获得了广泛应用。电动汽车用驱动电机的分类如图1-1-7所示。理论知识

1.直流电机2.感应式电机4.开关磁阻电机3.永磁同步电机5.扁线电机与圆线电机理论知识

四、四种驱动电机的性能比较

直流电机有着结构简单、价格低廉、控制简单、起动和调速性能好等优点，早期电动汽车均采用直流电机作为动力源，目前直流电机是低速小型电动汽车的首选。同时，直流电机也有一些缺点。首先，其转速范围较窄，最高仅为600Or/min左右;其次，其功率密度和效率都不高，而且其尺寸、质量也相对较大，增加了整备质量。这些缺点都制约了直流电机在中大型电动汽车上的应用。

交流电机是目前电动汽车领域运用最广泛的电机，开关磁阻电机目前还未得到广泛应用，但其具有很大的开发潜力。开关磁阻电机不仅结构简单、体积和质量小，而且调速范围宽。但其控制系统复杂，而且在负载时会产生振动噪声，负载效率不高。目前,这些问题还未得到很好的解决。理论知识

永磁同步电机目前主要应用在高端电动汽车上，具有效率高、体积和质量小、调速范围宽等优点。其最大的特点是电机起动时电流冲击小，电流随负载变化小，从而提高了高端车型的乘坐舒适性。但其高昂的成本、复杂的控制系统也拉高了使用门槛。例如图1-1-9特斯拉ModelXPlaid:三电机四驱版，前置电机采用永磁同步电机，后置电机采用交流异步电机，并且特斯拉旗下Model3、ModelY车型均是采用采用永磁同步电机方案。理论知识

扁线电机优势在于功率密度较大且成本亦有降低，从Model3到ModelY，特斯拉已完成由圆线电机向扁线电机的切换。特斯拉拥有5种型号的驱动电机，包括3台圆线电机和2台扁线电机如图1-2-6，相比圆线电机，扁线电机槽满率提升近30%可使电机体积减小，宽截面使其绕组温升降低17.5%，能让电机输出功率更高，有效降低材料成本和功率密度。当ModelY搭载扁线电机后，电机体积和功率密度皆有所优化。理论知识

五、电动汽车对驱动电机性能的基本要求

汽车行驶时需要频繁地起动、加速、减速、停车等，在低速行驶和爬坡时需要大转矩，在高速行驶时需要降低转矩和功率。为了满足汽车行驶动力性的需要，获得较好的经济性和环境指标等，对电机提出了十分严格的要求。理论知识

六、基本术语

1.电机电机是将电能转换成机械能或机械能转换成电能的装置，是一种依靠电磁感应而运行的电气装置。2.驱动电机驱动电机是为车辆行驶提供驱动力的电机。3.电机效率电机效率是指驱动电机输出功率与输入功率的百分比。4.电机控制器电机控制器是控制动力电池与电机之间的能量传输的装置，由控制信号接口电路、电机控制电路和驱动电路组成。5.额定功率额定功率是指在额定条件下输出的功率。6.持续功率持续功率是指规定的最大、长期工作的功率。理论知识

7.额定转速额定转速是指额定功率下电机的最低转速。8.额定转矩额定转矩是指电机在额定功率和额定转速下的输出转矩。9.堵转转矩堵转转矩是指在所有角位堵住时所产生的转矩最小测得值。10.持续转矩持续转矩是指规定的最大、长期工作的转矩。11.矢量控制矢量控制是指将交流电机的定子电流作为矢量，经坐标变换分解成与直流电机的励磁电流和电枢电流相对应的独立控制电流分量，以实现电机转速/转矩控制的方式。12.弱磁控制弱磁控制是指通过减弱气隙磁场控制电机转速的控制方式。13.输出特性输出特性是指电机的转矩、输出功率与转速的关系。技能提升

1.车辆准备准备吉利EV450纯电动汽车一辆、龙门举升机如图1-1-11，并且整理上节所学电机参数名词意义，如额定功率、峰值功率、额定扭矩、峰值扭矩、最高转速、额定电压等。2.实践操作第一步：驾驶室认知如图1-1-12第二步：前机舱电驱动认知第三步：举升车辆底盘电驱动认知

1.驱动电机系统是电动汽车的心脏，它由电机、功率转换器、控制器、各种检测传感器和电源(动力蓄电池)组成,其任务是在驾驶人的控制下，高效率地将动力蓄电池的电量转化为车轮的动能，或者将车轮的动能反馈到蓄电池中；2.电机又称马达，是一种驱动性的电气装备，能够把电能转化为机械能，再使其转化为动能。电动汽车驱动电机按照结构、工作原理及常用电源性质的不同，可分为直流电机、交流异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机等；3.汽车行驶时需要频繁地起动、加速、减速、停车等，在低速行驶和爬坡时需要大转矩，在高速行驶时需要降低转矩和功率。为了满足汽车行驶动力性的需要，获得较好的经济性和环境指标等，对电机提出了十分严格的要求。学习小结知识巩固

一、填空题1.现目前电动汽车常使用占比最高的是

电机。2.永磁同步电机里里面制成永磁体的原材料是

。3.纯电动汽车驱动系统布置形式分别是那六种：①

。②

。③

。④

。⑤

。⑥

。其中目前市场中常见的是第

种布置结构。4.在电机的分类当中永磁同步电机是属于

电机，异步电动机是属于

电机。（交流或直流）5.特斯拉ModelXPlaid:三电机四驱版，前置电机采用

电机，后置电机采用

电机。

知识巩固

二、单项选择题１.新能源汽车上的驱动电机系统铭牌上标注的功率和电压参数一般是()。Ａ.最大功率、最大电压

Ｂ.最小功率、最小电压

Ｃ.额定功率、额定电压２.新能源汽车上的驱动电机系统铭牌上标注的转速和转矩参数一般是()。Ａ.峰值转速、峰值转矩

Ｂ.最小转速、最小转矩

Ｃ.最大转速、最大转矩三、判断题1.未来电动汽车驱动电机的发展方向主要偏向于，电机永磁化、绕组扁线化的趋势。（）2.圆线电机的电阻和电感较低，对动态性能和响应速度没有太大影响。（）3.电机效率是指驱动电机输出功率与输入功率的百分比。（