新能源汽车驱动电机及控制系统检修 课件 项目一 驱动电机的认知

上海电驱动402607600水冷9028010000水冷大洋电机301606500水冷西门子30~170100~26512000水冷日产802809800水冷美国Remy8232510600油冷美国UQM752408000水冷大众Kassel8527012000水冷六、电动汽车驱动电机的发展趋势三、收集信息（1）功率密度（2）材料方面（3）生产工艺永磁材料也是制约永磁同步电机性能提升的重要因素，目前常用的永磁材料钕铁硼主要存在温度稳定性差、不可逆损失和温度系数较高以及高温下磁性能损失严重等缺点，从而影响电机性能。永磁同步电机在生产工艺方面的难点是制约大规模配套乘用车的重要因素。功率的提升有两种途径，一种是提高扭矩，另一种是提高转速。2.永磁同步电机的发展瓶颈六、电动汽车驱动电机的发展趋势三、收集信息3.轮毂电机的发展（1）

技术现状国内外主要轮毂电机产品及其参数企业轮教电机产品重量(kg)峰值扭矩(N.m)峰值功率(kw)额定扭矩(N.m)額定功率(kw)福特与舍弗勒

70040

33三菱蓝瑟电动轮

51850

英国PmiranPDI83412507565054法WTM4MOTIVE26170012060037杭州依拉非M7002370075

六、电动汽车驱动电机的发展趋势三、收集信息3.轮毂电机的发展(2)

优缺点分析轮毂电机优缺点序号优点缺点1高效率：直接驱动车轮，避免传动损失，提效节能。簧下质量増加：影响操控，悬架响应变慢，加速响应变慢。2控制方便：直接控制车轮转速和扭矩.减少转弯半径，提高制动冋收率。散热难度大：制动时轮毂内会产生极大的热量，对内置的电机形成巨大的散热挑战。3

空间配置优：与轮毂集成，节省前舱布置空间，节能传动系统的空间。三防挑战大：电机内置在轮毂，工作环境恶劣，防震防水防尘的难度増大。4模块化：集成度高，容易实现模块化，可避免重复开发，缩短开发周期和费用。制动能耗高：电涡流制动容量不高，需耍配合机械制动系统共同工作，能耗大。六、电动汽车驱动电机的发展趋势三、收集信息(3)

性能提升对策序号项目对策1稳定性和舒适性①优化减振系统，匹配新的质量分配，提高车辆的舒造性；②建立垂向振动模型，将悬挂系统的刚度和阻尼的参数匹配与悬架、车轮逬行配合，可以降低簧下质量増加对舒适性和附着稳定性的影响2散热问题①采用液冷.利用髙导热系数环氧树脂对定子、机壳和液泠铝环进行浇注；②电机与减速器集成一体，转子上开槽，利用转子旋转带动电机内空气的循环流动；③采用水冷散热，水路为轴向螺旋型，设计在机売内，散热效果提升显著；④为电机加装散热翅片，设计冷却风道或者水道，提升高负荷工况下的散热效果3制动冋收将车速、轮毂电机的制动力矩、动力电池SOC和电机转連作为输入，通过控制策略分析，对电动汽车前后轴制动力进行合理分配4环境适应性①通过加强轮毂电机与整车性能匹配，消除震动对电机气隙的影响，减少电机的振动，提升车辆平顺性；②对轮毂电机的売体优化，提升电机的防护等级，避免水、尘对电机的影响

轮毂电机性能提升对策3.轮毂电机的发展六、电动汽车驱动电机的发展趋势三、收集信息(3)

性能提升对策不同行业主体对轮毂电机发展的观点市场主体主机厂传统电机企业合资电机企业代表企业长安新能源、比亚迪、江淮汽车等精进电机、巨一自动化、华域电动等杭州依拉菲、万安-Protean、泰特机电等主要观点轮毂电机属于前瞻技术，前景广阔；国内缺乏成熟的批量车型，成本及技术成熟度无法满足产业化轮毂电机系统复杂，控制难度大，成本高；对底盘结构变动大，不适合乘用车市场；技术不成熟技术已经成熟，希望主机厂打消顾虑，积极进行车型匹配开发和调试三、收集信息4.未来驱动电机发展趋势分析

根据《节能与新能源汽车技术路线图》分析，驱动电机的发展路线图如表1-1-6所示。总体上看，驱动电机的主要趋势包含以下几个方面：集成化——涵盖电力电子控制器的集成和机电耦合的集成；高效化——提高功率密度并降低成本；智能化和数字化——与控制器配合不断提升驱动系统的性能。

序号2020年2025年2030年1乘用车20s有效比功率≥4kw/kg；商用车30s有效比转矩≥18N·m/kg乘用车20s有效比功率≥4.5kw/kg；商用车30s有效比转矩≥19N·m/kg乘用车20s有效比功率≥5kw/kg;商用车30s有效比转矩≥20N·m/kg2高输出密度、高效率永磁电机技术轮毂/轮边电机技术高压化、高速化电机技术3低损耗硅钢、高性能磁钢、成型绕组、汇流排、磁钢定位封装等先进工艺关键材料和部件采用国内资源，自主工艺开发及生产线建设能力达到国际先进水平，先进工艺材料推动自主进步的格局基本形成出口份额达到自主总产量的20%驱动电机技术路线图三、收集信息七、电动汽车驱动电机控制器的发展趋势图1-1-15电机控制器原理图

1.电机控制器技术发展现状三、收集信息

电机控制器国产品牌在功率密度上和海外标杆产品仍有一定的差距，此外在与驱动电机匹配过程中对电机高效区间的扩大、噪声与振动的抑制等方面仍有提升空间。国内外电机控制器参数对比生产企业Bosch苏州汇川上海电驱动上海大郡功率体积比(km/L）24.014.020.021.7功率重量比（KW/kg)21.512.018.019.0功率器件IGBTIGBTIGBTIGBT直流电压(V)300-480300-420300-480300-480器件电流(A)800800800800器件封装定制定制定制定制

国内外电机控制器参数对比三、收集信息2.电机控制器发展趋势

（1）性能指标如耐压达20kV、工作频率超100kHz、工作结温逾250℃，均优于传统硅器件；（2）模块体积减小到1/10，系统物料成本下降；（3）降低能耗：据英飞凌的数据，SiC由于电阻小而功率损耗降低60-80%；根据采埃孚的数据，应用SiC后车辆续航里程提高了10%。随着SiC技术逐渐承成熟，IGBT有望在2025年被SiC全面替代。七、电动汽车驱动电机控制器的发展趋势三、收集信息三、收集信息图1-1-17特斯拉及比亚迪的电驱动系统

图1-1-18SiC电阻、频率、工作温度上比IGBT有优势2.电机控制器发展趋势七、电动汽车驱动电机控制器的发展趋势四、制定方案本次实训任务主要是认识新能源汽车驱动电机。分组查阅相关资料，学习新能源汽车基本结构知识，制订任务方案。五、任务实施SETP1找到新能源汽车铭牌，了解车辆基本参数。五、任务实施SETP2

打开新能源汽车机舱，查找驱动电机及电机控制器安装位置五、任务实施SETP3举升车辆，查找驱动电机及电机型号信息并记录。五、任务实施SETP4观察不同车辆的驱动电机，了解不同种类的驱动电机的外观差异。六、任务总结1.了解电动汽车电机控制和驱动技术发展与现状2.掌握电动汽车电机的种类及基本结构3.掌握电动汽车电机控制和驱动技术性能指标谢谢！！认知电传动系统的典型结构教学目标1.了解电动汽车电传动系统的典型结构;2.了解电动汽车电机控制系统结构组成

。重点：电传动系统的典型结构；一任务描述二任务分析三信息收集四制定方案五任务实施六总结评价教学流程一、任务描述

王先生最近购买了一辆纯电动汽车，纯电动汽车主要使用电机驱动车辆行驶，取代了传统汽车中的发动机。那么驱动电机是如何传递动力从而使车辆行驶的呢？请你根据你所学的知识结合市面上的电动汽车进行资料收集。二、任务分析1.电动汽车驱动形式有哪些？2.电动汽车驱动控制系统的结构组成是怎样的？一、传统车与新能源车动力总成对比

纯电动：纯电动汽车的动力总成由电机、电控和减速器构成，一般称为“电驱动”系统，是电动车的心脏，相当于传统燃油车中的发动机+变速箱，其作用都是把化学能转变成汽车动能，也是决定车辆动力、能耗等性能的核心部件。电驱动系统相比于发动机+变速箱具有结构简单、体积小、可有载启动的优势。如图1-2-1所示为传统燃油车与纯电动汽车动力总成对比。图1-2-1传统燃油车与纯电动汽车动力总成对比三、收集信息5.轮毂电机驱动系统6.双电机驱动系统1.传统的驱动形式3.电机与驱动桥整体式驱动系统二、电动汽车驱动形式布置2.电机与驱动桥组合式驱动系统4.轮边减速整体式

驱动系统三、收集信息1.传统的驱动形式

该驱动系统仍然采用内燃机汽车的驱动系统布置方式，包括离合器、变速器、传动轴和驱动桥等总成，只是将内燃机换成电机，属于改造型电动汽车。这种布置方式可以提高纯电动汽车的起动转矩，增加低速时纯电动汽车的储备功率。这种驱动系统布置形式有电机前置-驱动桥前置（FF)、电机前置-驱动桥后置（FR)等驱动模式。但是，这种驱动系统布置形式结构复杂、效率低，不能充分发挥驱动电机的性能。在此基础上，还有一种简化的传统驱动系统布置形式，如图1-2-2所示，采用固定速比减速器，去掉离合器，这种形式可减少机械传动装置的质量，缩小其体积。图1-2-2传统的驱动形式三、收集信息2.电机与驱动桥组合式驱动系统这种布置形式的机械传动机构紧凑，传动效率较高，便于安装。但这种布置形式对驱动电机的调速要求较高。

按传统汽车的驱动模式来说，可以分为驱动电机前置-驱动桥前置（FF)，如图1-2-3所示。图1-2-3

驱动电机前置-驱动桥前置三、收集信息2.电机与驱动桥组合式驱动系统驱动电机后置-驱动桥后置（RR)两种方式，如图1-2-4所示。这种驱动系统布置形式具有良好的通用性和互换性，便于在现有的汽车底盘上安装，使用、维修也较方便。图1-2-4驱动电机后置-驱动桥后置三、收集信息2.电机与驱动桥组合式驱动系统

电机与驱动桥组合后驱动布置形式采用的驱动桥与内燃机汽车驱动桥不同，需要电动汽车专用后驱动桥，如图1-2-5所示。图1-2-5电动汽车专用后驱动桥（后置后驱电动汽车底盘结构）三、收集信息3.电机与驱动桥整体式驱动系统

这种驱动系统布置形式与发动机横向前置、前轮驱动的传统汽车的布置方式类似，把电机、固定速比减速器和差速器集成为一个整体，两根半轴连接驱动车轮。如图1-2-6所示为电机与驱动桥整体式驱动系统。

a)

b)

图1-2-6电机与驱动桥整体式驱动系统a)

比亚迪E5驱动三合一总成；

b)同轴式整体驱动系统三、收集信息4.轮边减速整体式驱动系统

轮边减速驱动系统也称为双电机驱动系统，如图1-2-7所示为比亚迪K9电动客车轮边减速驱动桥，由左右两台永磁电机直接通过固定速比减速器分别驱动两个车轮，左右两台电机由中间的电控差速器控制，每个驱动电机的转速可以独立地调节控制，便于实现电子差速，不必选用机械差速器。轮边减速驱动系统将驱动电机安装在副车架的驱动轮旁边，与固定速比的减速器连接，通过半轴实现对车轮的驱动，是从集中式驱动到轮毂电机驱动之间的过渡形式。轮边电机驱动的汽车传动链和传动空间进一步减小，底盘机械结构更简单，整车质量减小且布置更合理，可提高传动效率。图1-2-7比亚迪K9电动客车轮边减速驱动桥三、收集信息5.轮毂电机驱动系统

轮毂电机驱动系统又称车轮内装电机技术（in-wheelmotor），如图1-2-8所示，通过将驱动电机设计安装在车轮内部，输出转矩直接传输到车轮，全部或部分舍弃传统的离合器、减速器、驱动桥等机械传动部件，因此将电动汽车的机械部分大为简化。图1-2-8轮毂电机驱动系统三、收集信息5.轮毂电机驱动系统

下面为传统汽车、纯电动车和轮毂电机驱动纯电动车驱动系统性能对比情况，见表1-2-1。项目传统汽车纯电动车轮毂电机驱动纯电动车动力传动系统零件数量超过500个零部件超过300个零部件不超过80个零部件能量转化（利用）效率最高20%最高80%大于90%温室气体排放有零排放零排放动力传动系统的维护费用高昂的维护费用较高的维护费用较低的维护费用A0级车型测试工况能耗（百公里）7-8升1升油≈8千瓦时15-16千瓦时1千瓦时=1度电8-9千瓦时A0级车型测试等速能耗（百公里）5-6升10-12千瓦时6-7千瓦时A0级车型整车综合能源转换效率20-30%