新能源汽车概论 课件 项目四 新能源汽车电机驱动系统 学习任务一 电动汽车电机驱动系统基础

项目四新能源汽车电机驱动系统学习任务一

电动汽车电机驱动系统基础目录目录电动汽车电动机驱动系统的组成一电驱动系统电机的布置形式二电驱动系统要求三复习题四学习任务1电动汽车电机驱动系统基础学习目标：✦知道电动汽车电动机驱动系统的组成。✦知道电动驱动系统电机的布置形式。✦了解电动驱动系统要求

素养目标：✦养成关注新能源汽车电驱动技术发展的习惯。✦培养学生分析电驱动系统技术特征的能力。一、电动汽车电动机驱动系统的组成驱动系统的功能是将动力电池包储存的高压直流电逆变成三相可调电压可变频率的交流电给电机供电，即将电能转化成机械能。驱动电机利用电磁线圈产生旋转磁场形成旋转的力矩，使驱动电机产生力矩驱动车辆行驶。并且能够在汽车减速或滑行时，驱动电机实现能量回收。一般地，驱动系统由电气和机械系统组成。电气系统由整车控制器（装有时，吉利、北汽等车型安装有，比亚迪集成在电机控制器内），功率变换器、驱动电动机组成；机械系统由机械传动装置和车轮组成，如图4-1-1所示。学习任务1电动汽车电机驱动系统基础图4-1-1电机驱动系统1.整车控制器（ECU）整车控制单元（ECU）作用是新能源汽车的正常行驶、制动能量回馈、整车发动机及动力电池的能量管理、网络管理、故障诊断及处理、车辆状态监控等，从而保证整车在较好的动力性、较高经济性及可靠性状态下正常稳定的工作，整车控制器性能的优劣直接决定了新能源汽车整车性能的好坏。如图4-1-2所示。学习任务1电动汽车电机驱动系统基础图4-1-2整车控制器（ECU）2.功率控制单元（PCU或MCU）功率控制单元又称电机控制器，主要的作用是根据车辆的挡位、油门、刹车等信号，将动力蓄电池所存储的电能逆变为驱动电机所需的三相可调电压，可变频率电能来控制电动车辆的启动运行、进/退速度、爬坡力度等行驶状态，或驾驶员在减速或滑行时，并将驱动电机的反电动势通过电机控制器整流后存储到动力蓄电池中，如图4-1-3所示。学习任务1电动汽车电机驱动系统基础图4-1-3驱动电机控制器DC-DC转换器将动力蓄电池内部的高压直流电通过DC-DC转换器后输出13.8V的低压直流电供低压用电系统使用或在低压蓄电池电量低于12.2V时给蓄电池充电。电机控制器内部的IGBT有DC-AC逆变器，用于高压蓄电池储存的高压直流电逆变成三相可调电压，可变频率的交流电供驱动电机使用。车辆在减速或滑行时，驱动电机的输出的三相交流电通过IGBT整流后给动力电池充电。学习任务1电动汽车电机驱动系统基础3.驱动电机驱动电机就相当于传统汽车上的发动机。驱动电机（如图4-1-4所示）的作用是将三相的交流电能转化为机械能，通过传动装置驱动或直接驱动车轮。目前主流的驱动电机以及集成了驱动电机、电机控制器以及减速器。如：比亚迪的驱动三合一、华为的驱动电机都属于三合一系统，当然比亚迪也有最新的高压八合一驱动系统。学习任务1电动汽车电机驱动系统基础图4-1-4驱动电机学习任务1电动汽车电机驱动系统基础素养教育比亚迪作为新能源汽车的代表性企业，一直坚持自主研发新能源汽车技术，将利润的很大比例都用于研发新能源汽车先进技术，并在2021年率先推出了拥有高压八合一驱动系统的海豚电动汽车。曾有日本媒体专门购入比亚迪电动汽车，以拆解调查的方式分析来自中国的电动汽车技术。拆解后的结论是：比亚迪的“八合一”电驱装得结实、为了提升性能也舍得选用较昂贵的零部件，且电驱系统大部分为比亚迪自产，体现出较强的垂直整合能力。而且电机定子的绕线使用的是扁线，扁线的成本比圆线高，但容易提高占积率（铜线在线圈截面积中的占比），有利于提高电机的效率。像日产汽车的聆风、特斯拉的ModelS、Model3还在使用成本较低的圆线。日本媒体发现在拆解比亚迪海豹的八合一电动驱动桥中，印有供应商名称的单独零部件很少。除了全球市场份额数一数二的电池之外，估计驱动电机、逆变器、其他高压零部件也大多由比亚迪自己开发。中国在新能源汽车的自主研发和创新能力不弱于世界上任何国家。混合动力电动汽车和纯电动汽车至少由一个电机驱动，可以是两轮驱动，也可以是四轮驱动。这里将介绍以下两种电机的布置形式：①用轮毂电机驱动；②用中央电机驱动。1.用轮毂电机驱动车轮直接连接至轮毂电机，如图4-1-5所示。学习任务1电动汽车电机驱动系统基础图4-1-5轮毂电机的布置形式二、电驱动系统电机的布置形式轮毂电机布置形式具有一下特点：学习任务1电动汽车电机驱动系统基础2.用中央电机驱动电机驱动变速箱、驱动轴，进而驱动车轮。对于纯电动汽车，一个减速器就足够了。四轮驱动可以通过万向轴由驱动前桥来实现。也可以使用第二个电机。用中央电机驱动的布置形式如图4-1-6所示。学习任务1电动汽车电机驱动系统基础图4-1-6中央电机的布置形式中央电机布置形式具有一下特点：学习任务1电动汽车电机驱动系统基础电力驱动系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电动汽车对驱动系统的要求很高。一般认为，一般说来，对电动汽车的电驱动系统具有以下特性要求：①瞬时功率大，短时过载能力强，以满足爬坡、急加速的需求。②调速范围宽广。③在运行的全部速度范围和负载范围内具有较高的效率，也就是在电机所有工作范围内综合效率高，以尽量提高电动汽车一次续驶里程。④可靠性高，使用方便简单，价格低廉。⑤功率密度高，体积小，质量小。⑥快速的转矩响应特性，在各种车速范围内能快速而柔和地控制驱动和制动转矩，在多电机系统中，要求电机可控性高、稳态精度和动态特性好。⑦安全，稳定，防一定冲击，寿命长。学习任务1电动汽车电机驱动系统基础三、电驱动系统要求一、选择题（1）（

）由整车控制器，功率变换器、驱动电动机组成。Ａ、行驶系统Ｂ、电池管理系统Ｃ、电驱动系统Ｄ、转向系统（2）机械系统由机械传动装置和（

）组成。Ａ、车轮Ｂ、悬架Ｃ、换向器Ｄ、差速器（3）（

）是将高压蓄电池中的直流逆变成三相可调电压，可变频率的交流电供驱动电机使用。Ａ、BMSＢ、MCUＣ、ESPＤ、ECU（4）（

）用于实现DC-DC转换和DC-AC转换。Ａ、电池管理系统Ｂ、IGBTＣ、驱动电机Ｄ、整车控制系统（5）驱动电机就相当于传统汽车上的（

）。Ａ、变速器

Ｂ、邮箱C、发动机D、差速器

学习任务1电动汽车电机驱动系统基础复习题二、判断题（1）驱动系统的功能是将储存在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能进而推进汽车行驶，并能够在汽车减速制动或者下坡时，实现再生制动。（

）（2）一般地，电动机驱动系统由电气系统、机械系统和电池管理系统组成。（

）（3）驱动电机的作用是将电源的电能转化为