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1、電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)第六章 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)PPT模板下載：行業(yè)PPT模板：節(jié)日PPT模板：PPT素材下載：PPT背景圖片：PPT圖表下載：優(yōu)秀PPT下載：PPT教程：Word教程：Excel教程：資料下載：PPT課件下載：范文下載：試卷下載：教案下載：PPT論壇：6.1 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述新能源汽車與傳統(tǒng)汽車相比，有那些不同？新能源汽車與傳統(tǒng)汽車相比，有那些不同？新能源汽車一般情況下，是將驅(qū)動(dòng)電機(jī)取代發(fā)動(dòng)機(jī)，使用電機(jī)控新能源汽車一般情況下，是將驅(qū)動(dòng)電機(jī)取代發(fā)動(dòng)機(jī)，使用電機(jī)控制器將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車行駛。制器將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車行駛。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)底盤底盤車身車身電器電

2、器電機(jī)電機(jī)底盤底盤車身車身電器電器控制器控制器（ECUECU）傳統(tǒng)汽汽車新能源汽新能源汽車6.1 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述6.1 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由哪些部分組成？新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由哪些部分組成？機(jī)械系機(jī)械系統(tǒng)：機(jī)械：機(jī)械傳動(dòng)、車輪等等電氣系氣系統(tǒng)：電機(jī)、功率機(jī)、功率轉(zhuǎn)換器、器、電子控制器子控制器6.1 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)原理分類：電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)原理分類：電動(dòng)汽車電動(dòng)汽車：主要以動(dòng)力電池為能源源、全部或部分由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車。：主要以動(dòng)力電池為能源源、全部或部分由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車。電動(dòng)汽汽車純電動(dòng)汽汽車（EVEV）混合混合動(dòng)力力電動(dòng)汽汽車（

3、HEVHEV）燃料燃料電池池電動(dòng)汽汽車（FCEVFCEV）插插電式（式（PHEVPHEV）非插非插電式式6.1 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)蓄電池蓄電池逆變器逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)軸6.1 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述蓄電池蓄電池逆變器逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)軸蓄電池蓄電池發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車特點(diǎn)：?jiǎn)我坏膭?dòng)力裝置，兩個(gè)以上能量源特點(diǎn)：?jiǎn)我坏膭?dòng)力裝置，兩個(gè)以上能量源6.1 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述串聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意圖串聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意圖6.1 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述串聯(lián)式典型車型介紹串聯(lián)式典型車型介紹Coaster SHEVCoas

4、ter SHEV的外形的外形6.1 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車蓄電池蓄電池逆變器逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)軸發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)耦合器耦合器并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意圖并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意圖6.1 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述6.1 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組合驅(qū)動(dòng)方式并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組合驅(qū)動(dòng)方式6.1 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 概念：概念：可以利用電力網(wǎng)（包括家用電源插座）進(jìn)行補(bǔ)充充電可以利用電力網(wǎng)（包括家用電源插座）進(jìn)行補(bǔ)充充電的混的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。合動(dòng)力電動(dòng)汽車。特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1 1）低噪音、低排放）低噪

5、音、低排放 （2 2）介于常規(guī)混合動(dòng)力和純電動(dòng)之間）介于常規(guī)混合動(dòng)力和純電動(dòng)之間 （3 3）利用晚間）利用晚間“谷電谷電”，降低使用成本，降低使用成本 （4 4）動(dòng)力電池需要具有深充和深放的能力）動(dòng)力電池需要具有深充和深放的能力6.1 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述燃料電池電動(dòng)汽車燃料電池電動(dòng)汽車組成：組成：燃料電池發(fā)電機(jī)、燃料儲(chǔ)存裝置、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池等。燃料電池發(fā)電機(jī)、燃料儲(chǔ)存裝置、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池等。6.1 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述燃料電池電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)燃料電池電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)6.1 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述6.1 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述6.1 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述帕薩特領(lǐng)馭燃

6、料電動(dòng)車動(dòng)力源帕薩特領(lǐng)馭燃料電動(dòng)車動(dòng)力源6.1 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述控制信號(hào)流控制信號(hào)流動(dòng)力力電源流向源流向機(jī)械方式機(jī)械方式連接接6.1 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述電動(dòng)汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能要求電動(dòng)汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能要求1 1、體積小、重量輕、體積小、重量輕2 2、在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)的高效率、在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)的高效率3 3、低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩特性及寬范圍內(nèi)的恒定功率特性、低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩特性及寬范圍內(nèi)的恒定功率特性4 4、高可靠性、高可靠性5 5、低價(jià)格、低價(jià)格6 6、高電壓、高電壓7 7、高轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)速鋁制外殼鋁制外殼DCDCDCDC6.2 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī) 電動(dòng)汽汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系機(jī)及其控制系統(tǒng)

7、是是電動(dòng)汽汽車的的心心臟，是把，是把電能能轉(zhuǎn)化化為機(jī)械能機(jī)械能來(lái)來(lái)驅(qū)動(dòng)車輛的部件。它的任的部件。它的任務(wù)是在是在駕駛?cè)说目刂葡?，人的控制下，高效率高效率地地將將?dòng)力力電池的能量池的能量轉(zhuǎn)化化為車輪的的動(dòng)能，或者將能，或者將車輪上的上的動(dòng)能反能反饋到到動(dòng)力力電池池中。中。電能和機(jī)械能的相互能和機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化在化在電機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)子和定子子和定子間的氣隙形成。的氣隙形成。目前目前電動(dòng)汽汽車常用的常用的電機(jī)及其機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系控制系統(tǒng)有有4種：種：1）直流）直流電機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)，電機(jī)控制一般采用脈機(jī)控制一般采用脈寬調(diào)制（制（PWM)控制控制方式。方式。要點(diǎn)：要點(diǎn)：電源源-直流，控制方式直流，控制方式-PW

8、M脈脈寬調(diào)制制勵(lì)磁方式：勵(lì)磁方式：1.永久磁永久磁鐵 2.勵(lì)磁勵(lì)磁繞組6.2 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)6.2 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)6.2 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)6.2 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)什么是直流什么是直流電機(jī)？機(jī)？6.2 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)l定定義：將直流：將直流電能和機(jī)械能相互能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的旋化的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，機(jī)，它可用作它可用作電動(dòng)機(jī)或機(jī)或發(fā)電機(jī)機(jī)直流直流電機(jī)的用途機(jī)的用途1.1.作作電源用源用直流直流發(fā)電機(jī)機(jī) 2.2.作作動(dòng)力用力用直流直流電動(dòng)機(jī)機(jī) 3.3.信號(hào)的信號(hào)的傳遞作作為測(cè)量元件量元件直流直流測(cè)速速發(fā)電機(jī)機(jī)作作為執(zhí)行元件行元件直流伺服直流伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)直流直流電機(jī)的機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)q優(yōu)點(diǎn)：點(diǎn)：直流直流

9、發(fā)電機(jī)的機(jī)的電勢(shì)波形波形較好，好，電磁干磁干擾較小。小。直流直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)的調(diào)速范速范圍寬廣，廣，調(diào)速特性平滑。速特性平滑。直流直流電動(dòng)機(jī)機(jī)過(guò)載能力能力較強(qiáng)，起，起動(dòng)和制和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩矩較大。大。q缺點(diǎn)缺點(diǎn)：由于存在由于存在換向器，其制造、向器，其制造、維護(hù)復(fù)復(fù)雜，價(jià)格，價(jià)格較高。高。6.2 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)6.2 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)他勵(lì)：他勵(lì)：勵(lì)磁繞組與電樞繞組勵(lì)磁繞組與電樞繞組無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)他勵(lì)式他勵(lì)式發(fā)電機(jī)機(jī)nrfI=IaI Ia a電樞電流電樞電流I If f勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流I If fI Ia aR Rf fR RL LI IU UE Ea a并勵(lì)式電動(dòng)機(jī)并勵(lì)式電動(dòng)機(jī)6.2 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)串勵(lì)

10、式電動(dòng)機(jī)串勵(lì)式電動(dòng)機(jī)并勵(lì)：并勵(lì)：勵(lì)磁繞組與電樞繞組勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)并聯(lián) 串勵(lì)：串勵(lì)：勵(lì)磁繞組與電樞繞組勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)串聯(lián) 基本基本轉(zhuǎn)速速n ne e以下以下為恒恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，基本矩區(qū)，基本轉(zhuǎn)速速n ne e以上以上為恒功率區(qū)。在恒恒功率區(qū)。在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，勵(lì)磁矩區(qū)，勵(lì)磁電流保持不流保持不變，通，通過(guò)改改變電樞樞電壓來(lái)控制來(lái)控制轉(zhuǎn)矩。在高速恒矩。在高速恒功率區(qū)，功率區(qū)，電樞樞電壓不不變，通，通過(guò)改改變勵(lì)磁勵(lì)磁電流或弱磁來(lái)控制流或弱磁來(lái)控制轉(zhuǎn)矩。它的矩。它的這種特性很適合汽種特性很適合汽車對(duì)動(dòng)力源低速高力源低速高轉(zhuǎn)矩、高速低矩、高速低轉(zhuǎn)矩的要求，而且矩的要求，而且直流直流電機(jī)機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單，易

11、于平滑，易于平滑調(diào)速，控制技技速，控制技技術(shù)成熟。成熟。6.2 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)6.2 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)一、電流電樞繞組基本知識(shí)一、電流電樞繞組基本知識(shí)作用：作用：電樞樞繞組功率功率繞組。當(dāng)。當(dāng)電樞樞繞組在磁在磁場(chǎng)中旋中旋轉(zhuǎn)時(shí)將感將感應(yīng)電勢(shì)，當(dāng)，當(dāng)電樞樞繞組中流通中流通電流流時(shí)，電流和氣隙磁流和氣隙磁場(chǎng)相互作用將相互作用將產(chǎn)生生電磁磁轉(zhuǎn)矩。矩。通通過(guò)電樞樞繞組直流直流電機(jī)機(jī)進(jìn)行行電功率和機(jī)械功率的功率和機(jī)械功率的轉(zhuǎn)換。特點(diǎn)：特點(diǎn)：直流直流繞組是是閉合合繞組。每個(gè)元件的兩端點(diǎn)分。每個(gè)元件的兩端點(diǎn)分別連接在兩接在兩換向片上，每個(gè)向片上，每個(gè)換向片向片連接兩個(gè)元件，各元件依一定接兩個(gè)元件，各元件依一

12、定規(guī)律依次律依次連接，接，形成形成閉合回路。合回路。6.2 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)6.2 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)b)idOEudwtIdOwtaqd2）交流感）交流感應(yīng)電機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)，電機(jī)控制一般采用矢量控制或直接機(jī)控制一般采用矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩矩控制的控制的變頻調(diào)速控制方式。速控制方式。3）交流永磁）交流永磁電機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)，包括永磁同步，包括永磁同步電機(jī)控制系機(jī)控制系統(tǒng)和水磁光和水磁光明方波明方波電機(jī)控制系機(jī)控制系統(tǒng)，其中永磁同步，其中永磁同步電機(jī)控制一般采用矢量控制方法，機(jī)控制一般采用矢量控制方法，永磁無(wú)刷方波永磁無(wú)刷方波電機(jī)控制方法與直流機(jī)控制方法與直流電機(jī)控制相似。機(jī)控制相似。4)開(kāi)關(guān)磁阻開(kāi)關(guān)

13、磁阻電機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)，電機(jī)控制一般采用模糊滑?？刂品椒āC(jī)控制一般采用模糊滑?？刂品椒?。6.2 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)6.2 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)電動(dòng)汽汽車的的電機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)與與傳統(tǒng)工工業(yè)電機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)差差別較大，特點(diǎn)如下：大，特點(diǎn)如下：1）以）以電機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)矩或矩或轉(zhuǎn)速速為控制目控制目標(biāo)，加速踏板、制，加速踏板、制動(dòng)踏板和踏板和轉(zhuǎn)向向盤的的給定位置是定位置是電機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)矩或矩或轉(zhuǎn)速的目速的目標(biāo)值，要求，要求轉(zhuǎn)矩響矩響應(yīng)快，波快，波動(dòng)小，小，穩(wěn)定性好。定性好。2）要求）要求電機(jī)具有機(jī)具有較寬的的調(diào)速范速范圍，最高，最高轉(zhuǎn)速是基速的速是基速的2倍以上，倍以上，電機(jī)要能四象限機(jī)要能四象限工作。工作。3）為保保證

14、汽汽車動(dòng)力性好，要求力性好，要求電機(jī)低速大機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩矩輸出，并能具有出，并能具有較大的大的過(guò)載距力，距力，較長(zhǎng)的的過(guò)載時(shí)間，過(guò)載系數(shù)達(dá)系數(shù)達(dá)2倍以上，倍以上，過(guò)載時(shí)間達(dá)達(dá)3min以上，以上，為保保證最高最高車速，速，要求要求電機(jī)基速以上機(jī)基速以上處于一定恒功率于一定恒功率輸出出4），），電機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)要求有高的功率密度和要求有高的功率密度和寬轉(zhuǎn)速范速范圍高效工作區(qū)，系高效工作區(qū)，系統(tǒng)效生大效生大于于80%的的轉(zhuǎn)速區(qū)大于速區(qū)大于75%。5）電機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)可靠性好，可靠性好，電磁兼容性好，易于磁兼容性好，易于維護(hù)。矢量控制 由于異步由于異步電機(jī)的機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非

15、、非線性、性、強(qiáng)耦合的多耦合的多變量系量系統(tǒng)。上世。上世紀(jì)60年代末由達(dá)姆斯塔特工年代末由達(dá)姆斯塔特工業(yè)大學(xué)（大學(xué)（TU Darmstadt）的的K.Hasse提出矢量控制。在提出矢量控制。在70年代初由西年代初由西門子工程子工程師F.Blaschke在在布布倫瑞克工瑞克工業(yè)大學(xué)大學(xué)(TU Braunschweig)發(fā)表的博士表的博士論文中提出三相文中提出三相電機(jī)磁機(jī)磁場(chǎng)定向控制方法，通定向控制方法，通過(guò)異步異步電機(jī)機(jī)矢量控制矢量控制理理論來(lái)解決交流來(lái)解決交流電機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制矩控制問(wèn)題。矢量控制矢量控制實(shí)現(xiàn)的基本原理的基本原理是通是通過(guò)測(cè)量和控制異步量和控制異步電動(dòng)機(jī)機(jī)定子定子電流矢量流矢量，根

16、據(jù)磁，根據(jù)磁場(chǎng)定向原理分定向原理分別對(duì)異步異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流和流和轉(zhuǎn)矩矩電流流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步行控制，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。矩的目的。永磁同步永磁同步電機(jī)定子機(jī)定子鐵芯與芯與轉(zhuǎn)子子鐵芯芯6.3 永磁同步電機(jī)永磁同步永磁同步電機(jī)定子機(jī)定子鐵芯與芯與轉(zhuǎn)子子鐵芯立體芯立體圖6.3 永磁同步電機(jī)嵌好嵌好繞組的永磁的永磁電機(jī)定子機(jī)定子鐵芯芯6.3 永磁同步電機(jī)永磁同步永磁同步電機(jī)的剖機(jī)的剖視圖6.3 永磁無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）內(nèi)定子內(nèi)定子鐵芯與外永磁芯與外永磁轉(zhuǎn)子子6.3 永磁無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）有有線圈的內(nèi)定子與霍圈的內(nèi)定子與霍爾元件元件6.3 永磁無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）電機(jī)機(jī)組合在一起的的內(nèi)定子與外合在一起的的內(nèi)定子與外轉(zhuǎn)子子6.3 永磁無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）八八線制：控制器直流制：控制器直流電源源2根（根（REF+，REF-），霍），霍爾傳感器感器3根根 （HALL-A/B/C），），電機(jī)三機(jī)三對(duì)繞組3根（根（A/B/C）6.3 矢量控制（FOC）矢量控控制基本原理 FOC控制的基本思路基：模擬直流電機(jī)的控制方法進(jìn)行控制，根據(jù)線性變換以及變換前后