新能源汽车电机板块培训-ppt课件

1、新能源汽车电机板块培训 V1.0,0,目录,概述,01,1,一、概述,新能源汽车一般情况下，是将驱动电机取代发动机，使用电机控制器将电能转换为机械能来驱动汽车行驶,1、电机驱动系统的定义,2,1、电机驱动系统的定义,一、概述,电动汽车驱动电机及其控制系统是电动汽车的心脏，是把电能转化为机械能来驱动车辆的部件。它的任务是在驾驶人的控制下，高效率地将动力电池的能量转化为车轮的动能，或者将车轮上的动能反馈到动力电池中。电能和机械能的相互转化在电机转子和定子间的气隙形成,3,2、电机驱动系统的构成,新能源汽车电机驱动系统主要由哪些部分组成,机械系统：机械传动、车轮等,电气系统：电机、功率转换器、电子控

2、制器,一、概述,4,3、电动汽车驱动原理分类,电动汽车：主要以动力电池为能源、全部或部分由电机驱动的汽车,一、概述,5,4、基本结构,一、概述,并联式驱动系统组合驱动方式,6,1、基本组成,二、电机介绍,电动机是由转子和定子两部分组成。 转子：电动机中的旋转部件，转子是用来实现机械能与电能的转换装置。 定子：定子是电动机静止不动的部分。定子由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。定子的主要作用是产生旋转磁场,7,1、基本组成,二、电机介绍,磁极：作用是建立主磁场，由主磁极铁心和套装在铁心上的励磁绕组构成。 换向器：换向极是安装在两相邻主磁极之间的一个小磁极，它的作用是改善直流电机的换向情况，使电

3、机运行时不产生有害的火花。 电刷：电枢电路的引入装置 电枢铁芯：是主磁路的组成部分，又是电枢绕组支撑部分； 电枢绕组：由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接组成，他是直流电动机的电路部分，产生电磁转矩进行机电能量转换的部分 励磁：为电机等“利用电磁感应原理工作的电气设备”提供工作磁场叫励磁,8,2、基本特性,二、电机介绍,额定功率 PN：指电机在铭牌规定的额定状态下运行时，电机的输出功率。 额定电压 UN： 指额定状态下电枢出线端的电压。 额定电流 IN： 指电机在额定电压、额定功率时的电枢电流值。 额定转速 nN： 指额定状态下运行时转子的转速。 额定励磁电流 If： 指电机在额定状态时的励磁

4、电流值。 电动机中还有效率N存在,即 PNUNINN,基本参数,9,2、性能特性,二、电机介绍,10,2、性能特性,二、电机介绍,11,3、分类,二、电机介绍,直流电动机 永磁同步电机 交流三相感应电动机 永磁无刷直流电动机 开关磁阻电动机 外转子双凸极永磁电动机,汽车常用电动机,12,3、分类,二、电机介绍,永磁同步电机,现状：目前在小型电动车及混合动力车中应用较多的电机大型车中也有部分应用 案例：丰田的Prius、福田 BJ6123EVCA8 优点：永磁同步电动机具有高的功率/质量比, 比其他类型的电动机有更高的效率,更大的输出转矩, 电动机的极限转速和制动性能等优于其他类型的电动机。结构

5、更加简单, 性能更加可靠、体积更小, 质量更轻。 缺点：永磁同步电动机的功率范围较小, 最大功率仅为几十千瓦。永磁材料在受到振动、高温和过载电流作用时, 其导磁性能可能会下降或发生退磁现象, 将严重降低永磁同步电动机的性能, 甚至损坏电动机。大功率永磁同步电机驱动、控制系统复杂，造价较高,13,3、分类,二、电机介绍,交流三相感应电机,现状：在大型纯电动汽车中应用较多、欧美小型纯电动车中有一定应用 案例：宇通公司ZK6100EGAAEV、申沃SWB6121EV5、BWM 的MINI E 优点：结构简单, 运行可靠, 经久耐用。交流三相感应电动机的功率容量覆盖面很宽广, 转速高于永磁电机, 冷却

6、自由度高, 对环境的适应性好。价格便宜, 维修简单方便。 缺点：耗电量较大, 转子容易发热, 在高速运转时需保证对交流三相感应电动机的冷却。功率因素较低, 变频变压装置的输入功率因素也较低, 需要采用大容量的变频变压装置，另外就电机调速性能而言交流机较差。交流三相感应电动机控制系统的造价远远高于交流三相感应电动机本身, 增加了电动汽车的成本,14,3、分类,二、电机介绍,永磁无刷直流电动机,现状：在电动车中有一定应用。 案例：如BWM EI 优点：没有励磁损耗、散热容易，永磁无刷直流电动机没有换向火花，没有无线电干扰，寿命长，运行可靠，维修简便。永磁无刷直流电动机与其它电动机系统相比具有更高的

7、能量密度和更高的效率。 缺点：驱动控制系统复杂, 造价高。而且永磁电动机受到永磁材料工艺的影响和限制,使得永磁电动机的功率范围较小，电动机本身价格较高，可靠地控制器价格也较高,15,4、直流电机原理,二、电机介绍,左图显示，根据左手定律，可以判断出ab段受力方向向左、cd段受力方向向右，从而带动转子以逆时针方向进行旋转； 当转子旋转180后，cd段受力方向向左、ab段受力方向向右，转子仍然维持逆时针方向旋转,16,4、特点,二、电机介绍,电动汽车的电机驱动系统与传统工业电机驱动系统差别较大，特点如下：1）以电机转矩或转速为控制目标，加速踏板、制动踏板和转向盘的给定位置是电机转矩或转速的目标值，

8、要求转矩响应快，波动小，稳定性好。2）要求电机具有较宽的调速范围，最高转速是基速的2倍以上，电机要能四象限工作。3）为保证汽车动力性好，要求电机低速大转矩输出，并能具有较大的过载距力，较长的过载时间，过载系数达2倍以上，过载时间达3min以上，为保证最高车速，要求电机基速以上处于一定恒功率输出。4）电机驱动系统要求有高的功率密度和宽转速范围高效工作区，系统效率大于80%的转速区大于75%。5）电机驱动系统可靠性好，电磁兼容性好，易于维护,17,1、设计计算,三、参数选择,以最高车速确定电机额定功率,式中: PN电机额定功率, kW; T传动系效率; m最大车重, kg; f滚动摩擦系数; Cd

9、风阻系数; A车辆迎风面积, m2; Umax最高车速, km/h,以常规车速确定电机额定转速,式中: nN电机额定转速, r/min; ig传动比; i0主减速比; uN常规车速, km/h; r滚动车轮半径, m,18,1、设计计算,三、参数选择,以额定功率/转速确定电机额定转矩 式中: MN额定转矩, Nm。 以最大爬坡度确定其短时工作线低速转矩,式中: Ft电动汽车驱动力, 此时也即为车辆所受的阻力; ig传动比; i0主减速比; T传动系效率; r滚动车轮半径, m,式中: PN电机额定功率, kW; nN电机额定转速, r/min,19,1、设计计算,三、参数选择,假定以匀速爬坡, 车辆所受阻力项中没有加速阻力, 则所需电机驱动力为: Ft=Ff+Fw+Fi 式中: Ft电动汽车驱动力, 此时也即为车辆所受的阻力; Ff电动汽车行驶时的滚动阻力, Ff=mgfcos(为坡道角度值); Fw电动汽车行驶时的空气阻力, Fi电动汽车行驶时的坡道阻力, Fi=mgsin,20,1、设计计算,三、参数选择,假定以匀速爬坡, 车辆所受阻力项中没有加速阻力, 则所需电机驱动力为: Ft=Ff+Fw+Fi 式中: Ft电动汽车驱动力, 此时也即为车辆所受的阻力; Ff电动汽车行驶时的滚动阻力, Ff=mgfcos(为坡道角度值); F