《混合动力电动汽车结构原理与检修》 课件 学习情景4 混合动力汽车动力系统结构原理

学习情景4混合动力汽车动力系统结构原理

学习任务1混合动力汽车动力系统电机介绍【学习目标】

1.了解混合动力汽车对电机的基本要求

2.掌握异步电动机在混合动力汽车中的应用

3.掌握永磁电动机在混合动力汽车中的应用

4.了解开关磁阻电动机的特点

【任务描述】客户委托:向客户介绍混合动力汽车的驱动电机一名客户想购买一辆混合动力汽车，但他并不了解混合动力汽车的动力系统，不知道混动车上使用的那种电机比较好。你作为一名技师负责给客户介绍混和动力汽车上的电机种类和特点。一、混合动力汽车对电机的基本要求混合动力汽车对电机对汽车电机具体要求如下：电机结构紧凑、尺寸小，封装尺寸有限，必须根据具体产品进行特殊设计。重量轻，以减轻车辆的整体重量。应尽量采用铝合金外壳，同时转速要高，以减轻整车的质量，增加电机与车体的适配性，扩大车体可利用空间，从而提高乘坐的舒适性。可靠性高、失效模式可控，以保证乘车者的安全。提供精确的力矩控制，动态性能较好。效率高，功率密度较高。要保证在较宽的转速和转矩范围内都有很高的效率，以降低功率损耗，提高一次充电的续驶里程。成本低，以降低车辆生产的整体费用。调速范围宽。应包括恒转矩区和恒功率区，低速运行输出的恒定转矩大，以满足汽车快速启动、加速、负荷爬坡等要求；高速运行输出恒定功率，有较大的调速范围，以满足平坦的路面、超车等高速行驶的要求。瞬时功率大，过载能力强。要保证汽车具有较高的过载能力，以满足短时内加速行驶与最大爬坡的要求。环境适应性好。要适应汽车本身行驶的不同区域环境，即使在较恶劣的环境中也能够正常工作，具有良好的耐高温、耐潮湿性能。制动再生效率高。在汽车减速时，能够实现反馈制动，将能量回收并反馈回电池，使得电动汽车具有最佳能量利用率。结构简单，价格低廉，适合大批量生产，运行时噪声低，使用维修方便。二、异步电动机(感应电动机)在新能源汽车中的应用1.异步电动机介绍感应电动机又称“异步电动机”，即转子置于旋转磁场中，在旋转磁场的作用下，获得一个转动力矩，因而转子转动。转子是可转动的导体，通常多呈鼠笼状。定子是电动机中不转动的部分，主要任务是产生一个旋转磁场。旋转磁场并不是用机械方法来实现，而是以交流电通于数对电磁铁中，使其磁极性质循环改变，故相当于一个旋转的磁场。这种电动机动机和三相电动机。（1）交流异步电动机的结构（2）交流异步电动机的工作原理在三相异步电动机中，定子三相对称绕组中通入三相对称电流，交流电流变化一个周期，合成磁场在空间也旋转了一周。电流持续变化，磁场也不断地旋转，从而在电机中产生了旋转磁场。旋转磁场在气隙中以同步转速n1旋转。根据电磁感应定律，转子导体受到旋转磁场的磁力线切割，就会在导体中产生感应电动势。

在感应电动势的作用下，在导体中产生了感应电流。根据电磁力定律，当在磁场中与磁力线垂直方向上存在载流导体时，将受到电磁力的作用，电磁力将产生与旋转磁场方向相同的电磁转矩，转子在电磁转矩的作用下，以n转速克服阻力转动起来，转动方向与旋转磁场的旋转方向相同。3.异步电动机的控制系统

由于交流三相感应电机不能直接使用直流电，因此需要逆变装置进行转换控制。新能源汽车减速或制动时，电机处在发电制动状态，给蓄电池充电，实现机械能转换为电能。在新能源汽车上，由功率半导体器件构成的PWM功率逆变器把蓄电池电源提供的直流电变换为频率和幅值都可以调节的交流电。小知识：特斯拉汽车使用异步电动机

特斯拉汽车的心脏是它的3相4极感应电动机，它的重量只有70磅。根据特斯拉的声明和独立测试，特斯拉汽车可在约四秒加速到60英里每小时，最高速度能达到大约130英里每小时。特斯拉汽车甚至可以在非常低的转速产生较大的扭矩，并使电动机维持在大马力状态，它可以达到13000转，这是大多数内燃机无法做到的。斯拉交流电机的转子和定子三、永磁电动机在新能源汽车中的应用

永磁无刷电机拥有功率密度大、体积小、效率高、结构简单牢固、易于维护等优点，且采用永磁无刷电机作为驱动元件的电动汽车驱动系统运行和维护成本较低；采用全数字化和模块化结构设计，使得驱动器接口灵活，控制能力更强，操作更加舒适；应用能量回馈制动技术，可以减少刹车片的磨损，同时又增加汽车续驶里程。1.永磁同步电动机简介

在电机内由永磁体来产生磁场，这种方法既可简化电机结构，又可节约能量。由永磁体产生磁场的电机就是永磁电机。它利用永磁体建立励磁磁场的同步电动机，其定子产生旋转磁场，转子用永磁材料制成。同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场而产生这个磁场的直流电流，称为发电机的励磁电流。根据励磁电流的供给方式，凡是从其它电源获得励磁电流的发电机，称为他励发电机，从发电机本身获得励磁电源的，则称为自励发电机。2.永磁同步电动机的特点3.永磁同步电机的结构及工作原理（1）永磁同步电动机的分类

永磁同步电机可分为交流永磁同步电机（PMSM），直流无刷永磁电机（BLDCM）和新型永磁电机（混合式永磁电机（HSM）、续流增磁永磁电机）三大类，目前电动汽车主要采用的是前2类。内置式永磁同步电机的永磁体位于转子内部结构图嵌入式永磁转子铁芯结构图（2）永磁同步电机的机械特性永磁同步电机的机械特性曲线（3）永磁同步电机的控制系统（4）永磁电机应用现状采用长方形横截面绕线的电动机四、奥迪Q5混合动力汽车动力系统电机介绍AudiQ5混合动力汽车动力系统是将一台大功率电机与内燃机组合在了一起，可以以纯电动方式来驱动车辆行驶。一旦条件许可，该电机会辅助内燃机来工作。AudiQ5混合动力汽车动力系统动力传递示意图（1）奥迪Q5的驱动电机奥迪Q5同步电机结构奥迪Q5电驱动装置的电机表性能（2）电驱动装置温度传感器G712电驱动装置温度传感器G712和位置传感器G713学习任务2通用汽车混合动力汽车动力系统结构及工作原理

【学习目标】

1.掌握通用汽车混合动力系统的技术特点

2.掌握动力驱动电控系统的结构及工作原理

3.掌握动力机械单元结构及驱动模式

【任务描述】客户委托：讲解通用混合动力汽车动力系统客户前来通用4S店展厅看上了一款通用混合动力汽车，他想做进一步的了解，请你作为一名销售人员为客户介绍通用混合动力汽车的动力系统。一、通用汽车混合动力系统技术概况通用最新一代模块化电驱系统由一台1.8L自然吸气发动机和两组永磁同步电机以及双排行星齿轮和两个离合器构成，并配以高度集成的TPIM电控模块。电池系统则选用了高性能的三元锂电池组，容量为1.5kWh。通用君越30H动力系统参数迈锐宝XL混动版动力系统布局1.动力驱动电控系统的工作原理君越30H上的电驱动系统主要有纯电机驱动、汽油发动机驱动以及油电混合驱动三种驱动模式，发动机与两台电动机之间通过两套离合器和两组行星齿轮相连接，并配合ECVT变速箱实现多种驱动模式之间的无缝切换。君越30H混合动力系统传递路线君越30H电驱动系统总成输入扭矩减震器实物图2.动力驱动电控系统的结构二．通用汽车动力机械单元结构及驱动模式1.动力系统机械单元结构电机2