《新能源汽车技术》课件-第三章 新能源汽车驱动系统

新能源汽车技术NEWTECHNOLOGY第一节新能源汽车驱动系统组成及要求知识目标：1、掌握电机驱动系统的作用与组成2、熟悉电机分类及基本概念3、掌握新能源汽车对电机的要求4、了解新能源汽车电机的发展能力目标：1、能够写出电机驱动系统的作用与组成2、能够说出电机分类及基本概念3、能理解新能源汽车对电机的要求

职业素养目标：

了解时事政治和经济发展趋势，愿意为经济社会发展作出贡献第一节新能源汽车驱动系统组成及要求一、电机驱动系统的作用与组成电动汽车电机驱动系统是新能源汽车的核心技术之一，它的主要任务是按驾驶员的驾驶意图，将动力电池的化学能高效地转化为机械能，经过变速器、驱动轴等机构驱动车轮。电动机驱动系统主要有电动机、功率器件和控制系统组成。第一节新能源汽车驱动系统组成及要求电机驱动系统基本组成框图一、电机驱动系统的作用与组成第一节新能源汽车驱动系统组成及要求1、电机电机，是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的电磁装置。它的主要作用是产生驱动转矩，作为车用电器或各种机械的动力源。通常指电动机与发电机。2、电机的关键参数：转速

：额定转速：是指在额定功率下电机的转速。单位为

。电机转矩

：电机扭矩即电动机的输出扭矩，为电动机的基本参数之一。常用单位为NM。功率

：额定功率是指电机在额定电压额定环境等条件下电机轴上的输出功率。常用单位是Kw。二、电机基本概念第一节新能源汽车驱动系统组成及要求效率

：效率指的电机有效输出功率与总功率之率，不同类型电机效率曲线不同。对于电动汽车而言，电机的效率可以表示为：二、电机基本概念第一节新能源汽车驱动系统组成及要求三、新能源汽车对电机的要求1、高电压。在允许的范围内，尽可能采用高电压，可以减小电动机的尺寸和导线等装备的尺寸，特别是可以降低逆变器的成本。2、转速高。电动汽车所采用的感应电动机的转速可以达到8000-12000r/min，高转速电动机的体积较小，质量较轻，有利于降低装车的装备质量。3、质量轻，体积小。电动机可通过采用铝合金外壳等途径降低电动机的质量，各种控制装置和冷却系统的材料等也尽可能选用轻质材料。4、电动机应具有较大的启动转矩和较大范围的调速性能，以满足启动、加速、行驶、减速、制动所需的功率与转矩。能够实现快速充电。第一节新能源汽车驱动系统组成及要求5、电动汽车驱动电动机需要有4至5倍的过载，以满足短时加速行驶与最大爬坡度的要求，而工业驱动电动机只要求有2倍的过载就可以了。6、电动汽车驱动电动机应具有高的可控性、稳态精度、动态性能，以满足多部电动机协调运行，而工业驱动电动机只要求满足某一种特定的性能。7、电动机应具有高效率、低损耗，并在车辆减速时，可进行制动能量回收。8、电气系统安全性和控制系统的安全性应达到有关的标准和规定。9、电机能够在恶劣条件下可靠工作。电动机应具有高的可靠性、耐温和耐潮性，并在运行时噪声低，能够在较恶劣的环境下长期工作。10、结构简单，适合大批量生产，使用维修方便，价格便宜等。三、新能源汽车对电机的要求第一节新能源汽车驱动系统组成及要求四、不同类型的电机1、直流电动机有刷直流电动机的主要优点是控制简单、技术成熟。具有交流电机不可比拟的优良控制特性。由于存在电刷和机械换向器，不但限制了电机过载能力与速度的进一步提高，而且如果长时间运行，势必要经常维护和更换电刷和换向器。由于损耗存在于转子上，使得散热困难，限制了电机转矩质量比的进一步提高。鉴于直流电动机存在以上缺陷，在新研制的电动汽车上已基本不采用直流电动机。第一节新能源汽车驱动系统组成及要求四、不同类型的电机2、交流三相感应电动机交流三相感应电动机是应用得最广泛的电动机。其定子和转子采用硅钢片叠压而定子之间没有相互接触的滑环、换向器等部件。结构简单，运行可靠，经久耐用。交流感应电动机的功率覆盖面很宽广，转速达到12000～15000r/min。可采用空气冷却或液体冷却方式，冷却自由度高。对环境的适应性好，井能够实现再生反馈制动。与同样功率的直流电动机相比较，效率较高，质量减轻一半左右，价格便宜，维修方便。第一节新能源汽车驱动系统组成及要求四、不同类型的电机3、永磁无刷直流电动机永磁无刷直流电动机是一种高性能的电动机。具有直流电动机特性的无刷直流电动机，反电动势波形和供电电流波形都是矩形波，所以又称为矩形波同步电动机。它采用永磁体转子，没有励磁损耗：发热的电枢绕组又装在外面的定子上，散热容易，因此，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。它的转速不受机械换向的限制，如果采用空气轴承或磁悬浮轴承，可以在每分钟高达几十万转运行。永磁无刷直流电动机机系统相比具有更高的能量密度和更高的效率，在电动汽车中有着很好的应用前景。第一节新能源汽车驱动系统组成及要求四、不同类型的电机永磁无刷直流电动机的工作原理是利用电动机转子位置传感器输出信号控制电子换向线路去驱动逆变器的功率开关器件，使电枢绕组依次通电，从而在定子上产生跳跃式的旋转磁场，拖动电动机转子旋转。同时，随着电动机转子的转动，转子位置传感器又不断送出位置信号，以不断的改变电枢绕组的通电状态，使得在某一磁极下导体中的电流方向保持不变，这样电动机就旋转起来了。永磁无刷直流电动机的工作原理示意图第一节新能源汽车驱动系统组成及要求4、永磁同步电动机四、不同类型的电机永磁同步电动机实际上是一种凸极式电动机，一般其在定子结构上采用与三相交流电动机相似的三相对称绕组，交流电源通过交—直—交电压型逆变器或直—交电压电压型逆变器，调制为电压可变化的三相正弦波电压，输入永磁同步电动机三相对称绕组后，产生三相对称的三相电流，在正弦波定子电流和正弦波反电动势的作用下，气隙中产生旋转磁场，带动转子跟随旋转磁场同步旋转。第一节新能源汽车驱动系统组成及要求四、不同类型的电机4、永磁同步电动机——工作原理永磁同步电动机的结构示意图三相永磁同步电动机工作原理示意图第一节新能源汽车驱动系统组成及要求四、不同类型的电机5、开关磁阻电动机开关磁阻电动机是一种新型电动机，该系统具有很多明显的特点：它的结构比其它任何一种电动机都要简单，在电动机的转子上没有滑环、绕组和永磁体等，只是在定子上有简单的集中绕组，绕组的端部较短，没有相间跨接线，维护修理容易。开关磁阻电动机具有高度的非线性特性，因此，它的驱动系统较为复杂。它的控制系统包括功率变换器。但近年来的研究表明，采用合理的设计、制造和控制技术，开关磁阻电动机的噪声完全可以得到良好的抑制。开关磁阻电动机的工作原理示意图第一节新能源汽车驱动系统组成及要求四、不同类型的电机6、电动汽车采用的各种驱动电动机性能比较目前交流电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机以及它们的控制装置，成本还比较高，形成批量生产以后，这些电动机和单元控制装置的价格会迅速降低，将能够满足经济效益的要求，并使电动汽车整车价格降低。第一节新能源汽车驱动系统组成及要求五、新能源汽车电机的发展直流电机的效率和转速相对较低，其换向器维护困难，直流电机价格高、体积和重量大。随着控制理论和电力电了技术的发展，直流驱动系统与其它驱动系统相比，己大大处于劣势。因此，目前国外各大公司研制的电动车电气驱动系统己逐渐淘汰了直流驱动系统。20世纪90年代后，交流电机驱动系统的研制和开发有了新的突破。相比直流电机，交流电机体积小、质量轻、效率高、调速范围宽、可靠性高、价格便宜、维修简单方便，在电动汽车上得到了广泛应用。交流电机包括异步电机、永磁电机以及开关磁阻电机。

第一节新能源汽车驱动系统组成及要求五、新能源汽车电机的发展

美国以及欧洲研制的电动汽车多采用这种电动机，如Chrysler公司生产的EpicVan；Ford公司生产的RangerEV，通用汽车公司生产的IMPACT和EH电动汽车。国内也采用感应电动机作为电动汽车的驱动电机也比较多，如胜利SL6700DD电动客车，郑州华联ZK6820HG-1电动轻型客车。但其最大缺点是驱动电路复杂，相对永磁电机而言，其效率和功率密度偏低，因此有被其它新型永磁电机逐步取代的趋势。

第一节新能源汽车驱动系统组成及要求五、新能源汽车电机的发展永磁电机包括永磁无刷直流电机和永磁无刷同步电机两种。永磁无刷直流电机是在直流电机的基础上不再用电刷和换向器，起动转矩大、过载能力强，非常适合电动车的运行特性。随着稀土永磁材料的开发和应用，永磁无刷电机的性能有了很大的提高，是未来最有发展前景的驱动电机之一。开关磁阻电机(SRM)是英国于1983年首次正式推出的，经过多年的研制开发，己成为现代电动汽车交流驱动的又一个新支，它具有可控相数多、实现四象限控制方便、成本低。总之，电动汽车驱动电机总的发展趋势是由通用走向专用，由直流走向交流；电机的功率密度、可靠性及耐久性不断提高；驱动控制系统向集成化与一体化发展。第二节直流电动机知识目标：1、了解直流电机的分类2、熟悉直流电机的构造3、掌握直流电机的工作原理4、熟悉直流电机的调速方法能力目标：1、能够拆解直流电机2、能够利用直流电机工作原理排故3、能够说出直流电机调速方法

职业素养目标：1、

做到工位6S标准2、了解时事政治和经济发展趋势，愿意为经济社会发展作出贡献他励电动机并励电动机串励直流电动机复励电动机励磁电流是由独立的直流电源供给，仅取决于励磁电源的电压和励磁回路的电阻，与电枢端电压无关。励磁绕组与电枢绕组并联，励磁电流与励磁回路的电阻有关，还受电枢端电压的影响。励磁绕组与电枢绕组串联。磁极上有两个励磁绕组，一个与电枢绕组并联，另一个与电枢绕组串联。直流电动机绕组励磁式直流电动机大功率电动机永磁式直流电动机小功率电动机按照励磁方式分类第二节直流电动机一、直流电动机的分类1—风扇；2—机座；3—电枢；4—主磁极；5—电刷架；6—换向器；7—接线板；8—出线盒；9—换向磁极；10—端盖定子和转子之间的间隙称为气隙。直流电动机定子部分机座主磁极换相极电枢装置端盖转子部分电枢铁芯电枢绕组换向器二、直流电动机的构造第二节直流电动机二、直流电动机的构造（1）机座（2）主磁极定子机座一般由低碳钢铸成或用钢板焊接而成，是电动机磁路的一部分，用来安装主磁极、换向极、端盖等部件。主磁极主要由铁芯和励磁绕组两部分组成，通过螺钉固定在机座上，如图3-4所示。第二节直流电动机二、直流电动机的构造（3）换向极换向极是位于两个主磁极间的小磁极，由铁芯和套在铁芯上的换向极绕组组成，如图3-5所示。换向极的作用是产生换向磁场，减小电刷与换向器接触面上产生的火花，改善电动机的换向。第二节直流电动机二、直流电动机的构造（4）电刷装置电刷装置由电刷、刷握、刷杆和压力弹簧等部件组成,如图3-6所示。电刷一般用石墨和铜粉压制焙烧而成，放置在刷握内，由压力弹簧将其压紧在换向器上，电刷杆数一般等于主磁极的数目。电刷座是可以转动的，用来调整电刷在换向器上的位置，与端盖或者机座相连接。第二节直流电动机二、直流电动机的构造（5）端盖（6）转子端盖一般由铸钢制成，包括前端盖和后端盖，用来安装轴承、支撑整个转子的重量，避免外界杂物落进电动机。转子是直流电动机的旋转部件，通称为电枢。它由电枢铁芯、电枢绕组和换向器等部件组成，如图3-7所示。第二节直流电动机二、直流电动机的构造1）电枢铁芯2）电枢绕组3）换向器电枢铁芯一般由0.35~0.5mm厚的硅钢片叠装而成(可减少磁滞损耗和涡流损耗)，是电动机磁通通路的一部分。硅钢片的外部均匀分布着铁芯槽，轴向有轴孔和通风孔，电枢绕组放置在铁芯槽内。电枢绕组是由许多绕组元件按一定规律连接组成，是直流电动机的主要电路部分，其作用是产生感应电动势和电磁转矩,从而实现电能与机械能的相互转换。换向器由许多梯形铜排制成的彼此绝缘的换向片组装形成一个圆柱体。每一个换向片按一定规律与电枢线圈连接，片与片之间用0.4~1.2mm厚的云母片隔开，换向片的底部一般制成燕尾形状嵌放在V形铜环内。换向器的结构如图3-8所示。第二节直流电动机三、直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理通过电刷与换向器，使得处于N极下的线圈边内的电流总是从电刷向线圈流入，而处于S极下的线圈边内的电流总是从线圈向电刷流出，从而使线圈总是获得逆时针转动的转矩，而保持转动方向不变。第二节直流电动机三、直流电动机的工作原理第二节直流电动机1、直流电动机的驱动特性恒转矩区N＞nb在高速恒功率区，电枢电压不变，改变励磁电流或弱磁来控制转矩。恒功率区N＜nb励磁电流保持不变，改变电枢电压来控制转矩。三、直流电动机的工作原理2、直流电动机的特点调速性能好直流电动机的特点1234启动转矩大控制简单有易损件第二节直流电动机三、直流电动机的工作原理3、电动汽车用直流电动机的要求抗振动性对环境的适应性低损耗性抗负荷波动性小型、轻量化免维护性第二节直流电动机三、直流电动机的工作原理4、直流电动机的应用电动汽车用直流电动机主要是他励式直流电动机（包括永磁直流电动机）、串励式直流电动机、复励式直流电动机三种类型。应用功率应用直流电动机类型具体应用小功率（小于10kW）小型高效的永磁式直流电动机电动自行车、高尔夫球车、电动叉车、警用巡逻车中等功率（10～100kW）他励、串励或复励式直流电动机结构简单、转矩较大的电动货车大功率（大于100kW）串励式直流电动机要求低速、高转矩的大型专用电动汽车上，如电动矿石搬运车、电动玻璃搬运车等。第二节直流电动机四、直流电动机的调速方法转矩公式调速方法电枢回路串电阻（改变电枢回路总电阻Ra

）调节电枢端电压（U）改变励磁回路电阻调速（调节励磁电流改变主磁通

Φ）可控直流电源1．旋转变流机组2．静止可控整流器3．直流斩波器或脉宽调制转换器第二节直流电动机四、直流电动机的调速方法（1）旋转变流机组用直流电动机和直流发电机组成机组以获得可调的直流电压。由交流电动机(原动机）拖动直流发电机G来实现变流，由直流发电机G给需要调速的直流电动机供电，调节发电机的励磁电流的大小，就能够方便地改变其输出电压，从而调节电动机的转速，如图3-11所示。第二节直流电动机四、直流电动机的调速方法（2）静止可控整流器用静止的可控整流器(如晶闸管整流装置)产生可调的直流电压。与旋转变流机组装置相比，品闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上有很大的提高，而且在技术性能上也显示出很大的优越性。晶闸管-电动机调速系统原理框图如图3-12所示。第二节直流电动机四、直流电动机的调速方法（3）直流斩波器或脉宽调制转换器用恒定直流电源或可控硅整流电源供电，利用直流斩波器或脉宽调制的方法产生可调的直流平均电压。直流斩波器又称直流调压器，它利用开关器件来实现通断控制,将直流电源电压断续地加到负荷上，通过通断时间的变化来改变负荷上的直流电压平均值，将固定电压的直流电源变成平均值可调的直流电源，也称DC/DC转换器，如图3-13所示。第二节直流电动机第三节三相异步交流电动机知识目标：1、熟悉直流电机的构造2、掌握直流电机的工作原理3、熟悉直流电机的调速方法能力目标：1、能够拆解三相异步交流电机2、能够利用三相异步交流电机工作原理排故3、能够说出三相异步交流电机调速方法

职业素养目标：1、

做到工位6S标准2、了解时事政治和经济发展趋势，愿意为经济社会发展作出贡献第三节三相异步交流电动机三相异步电动机的主要结构部件异步交流电动机定子部分机座定子铁芯定子绕组转子部分转子铁芯转子绕组端盖轴承机座风扇风罩接线盒吊环一、三相异步交流电动机的结构第三节三相异步交流电动机一、三相异步交流电动机的结构机座一般由铸铁或铸钢浇铸成型，其主要作用是固定定子铁芯和定子绕组。（2）定子铁芯定子铁芯装在机座里，是异步电动机主磁通的一部分。它由0.35~0.5mm,厚的硅钢片叠压而成，有良好的导磁性能，且表面涂有绝缘漆,能够减少交变磁,通通过铁芯时引起的涡流损耗。定子铁芯的内圆上冲有均匀分布的槽口，槽内嵌放定子绕组，如图3-15所示。（1）底座第三节三相异步交流电动机一、三相异步交流电动机的结构（3）定子绕组三相异步电动机的三个绕组是相互独立的，每个绕组为一相，在空间上相差120°，其结构完全对称，一般有六个出线端，即U1，U2,V1，V2，W1，W2，出线端均接在引线盒内，绕组的排列如图3-16所示，可以接成星形（Y)或三角形(D)。第三节三相异步交流电动机（4）转子铁芯（5）转子绕组转子铁芯一般由0.35~0.5mm厚的硅钢片叠压而成，是电动机主磁通磁路的一部分，其外圆上也均匀分布着槽孔，用来安放转子绕组。一般小型异步电动机的转子铁芯直接套压在转轴上，大、中型异步电动机的转子铁芯先套压在转子支架上，然后再套装在转轴上。转子绕组可以切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。根据绕组的形式不同，转子可分为两种:笼型转子和绕线型转子，三相笼型异步电动机和三相绕线型异步电动机的命名便由此而来。一、三相异步交流电动机的结构第三节三相异步交流电动机二、三相异步交流电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理三相定子绕组通入三相交流电后将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组从而在转子绕组中产生感应电动势，电动势的方向由右手定则来确定。由于转子绕组是闭合通路，转子中便有电流产生，电流方向与电动势方向相同，而载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电动机旋转方向与旋转磁场方向相同。三相异步交流电动机的转子转速不等于定子旋转磁场的同步转速，这是三相异步交流电动机的主要特点。第三节三相异步交流电动机

转子转速与定子磁场的同步转速之间存在转速差，它的大小决定着转子电动势及其频率的大小，直接影响三相异步交流电动机的工作状态。通常将转速差与同步转速的比值用转差率表示，即式中，s——转差率；n1——定子旋转磁场的同步转速；n——转子转速。三相异步交流电动机运行时，转差率s的取值范围为0<s<l。在额定负载条件下运行时，一般额定转差率s为0.01～0.06。二、三相异步交流电动机的工作原理第三节三相异步交流电动机三、电动汽车用异步交流电动机的性能特点性能特点小型轻量化。易实现转速超过1000r/min的高速旋转。高速低转矩时运转效率高。性能特点低速时有高转矩，以及有宽泛的速度控制范围。可靠性高（坚固）。制造成本低。控制装置简单化。第三节三相异步交流电动机调速控制方法矢量控制定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量（励磁电流）和产生转矩的电流分量（转矩电流）分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位直接转矩控制以转矩为中心来进行磁链、转矩的综合控制。转速控制变频恒压控制自适应控制效率优化控制四、三相异步交流电动机的控制方法第三节三相异步交流电动机五、三相异步交流电动机的应用实例山东中文沂星电动汽车有限公司的中文牌纯电动客车，电池使用的是磷酸铁锂电池，其容量为200A·h，电池总电压为576V，3h快速充电，额定载客88人，一次充电续航里程高达371.9km，百千米能耗64.8kW•h，0～50km加速时间为13.2s。第四节永磁同步交流电动机知识目标：1、熟悉永磁同步交流电动机的构造2、掌握永磁同步交流电动机的工作原理3、熟悉永磁同步交流电动机的调速方法能力目标：1、能够拆解永磁同步交流电动机2、能够利用永磁同步交流电动机工作原理排故3、能够说出永磁同步交流电动机调速方法

职业素养目标：1、

做到工位6S标准2、了解时事政治和经济发展趋势，愿意为经济社会发展作出贡献第四节永磁同步交流电动机根据永磁体在转子上位置的不同分类按永磁体磁化方向的不同可分为径向式、切向式和混合式三种根据永磁体是否嵌入转子铁芯中可分为面贴式和插入式两种内置式永磁同步电动机外置式永磁同步电动机（a）面贴式（b）插入式（a）径向式（b）切向式

（c）混合式一、永磁同步电动机的结构第四节永磁同步交流电动机优点😊功率因数大效率高功率密度大缺点☹电磁结构中转子励磁不能随意改变，导致电动机弱磁困难永磁同步电动机理论还不如直流电动机和异步电动机完善，还有许多问题需要进一步研究，主要有以下两方面。电动机效率电动机的弱磁能力二、永磁同步电动机的性能特点第四节永磁同步交流电动机二、永磁同步电动机的性能特点运行特性永磁同步电动机的运行特性主要是机械特性和工作特性。永磁同步电动机稳态正常运行时，转速始终保持同步速不变，因此，其机械特性为平行于横轴的直线，调节电源频率来调节电动机转速时，转速将严格地与频率成正比例变化。第四节永磁同步交流电动机永磁同步电动机的工作特性是指当电源电压恒定时，电动机的输入功率、电枢电流、效率、功率因数等随输出功率变化的关系。二、永磁同步电动机的性能特点第四节永磁同步交流电动机控制原理是：以转子磁链旋转空间矢量为参考坐标，将定子电流分解为相互正交的两个分量，一个与磁链同方向，代表定子电流励磁分量，另一个与磁链方向正交，代表定子电流转矩分量，分别对其进行控制特性。矢量控制（磁场定向控制）转矩取代电流成为受控对象，电压矢量则是控制系统里唯一的输入，直接控制转矩和磁链的增加或减小，直接转矩控制控制变量为电压和频率。控制系统将参考电压和频率输入实现控制策略的调整，最后由逆变器产生一个交变的正弦电压施加在电动机的定子绕组上，使之运行在指定的电压和参考频率下。恒压频比开环控制三、永磁同步电动机的控制第四节永磁同步交流电动机长城汽车最新电动车产品哈弗M3纯电动汽车采用永磁同步电机，最大功率55kW，最大转矩150N•m，最高时速可以达到130km，最高续航里程为160km。

北汽集团BE701，采用永磁同步电机进行驱动，电机额定电压为336V，最高功率为110kW，最高转矩为300N·m。千米加速为15s左右，可使用民用220V电源进行充电，完全充电时间为10h，而快速充电只需1h左右，在充满电后最远续航行驶距离为160km。三、永磁同步电动机的应用实例知识目标：1、熟悉开关磁阻电动机的构造2、掌握开关磁阻电动机的工作原理3、熟悉开关磁阻电动机的调速方法能力目标：1、能够拆解开关磁阻电动机2、能够利用开关磁阻电动机工作原理排故3、能够说出开关磁阻电动机调速方法

职业素养目标：1、

做到工位6S标准2、了解时事政治和经济发展趋势，愿意为经济社会发展作出贡献第五节开关磁阻电动机第五节开关磁阻电动机开关磁阻电动机驱动系统开关磁阻电动机功率转换器传感器控制器开关磁阻电动机驱动系统是高性能机电一体化系统，主要由开关磁阻电动机、功率转换器、传感器和控制器四部分组成。一、开关磁阻电动机系统的组成第五节开关磁阻电动机开关磁阻电动机驱动系统的构成1、开关磁阻电动机:系统主要组成部分，用以实现电能向机械能的转换。4、控制器:是系统的中枢，起决策和指挥作用，主要针对传感器提供的转子位置、速度和电流反馈信息以及外部输入的指令，实时加以分析和处理，进而采取相应的控制决策，控制功率转换器中主开关器件的工作状态,实现对开关磁阻电动机运行状态的控制。2、功率转换器：是连接电源和电动机的开关器件，用以提供开关磁阻电动机所需的电能，功率转换器的结构形式一般与供电电压、电动机相数以及主开关器件种类有关。3、传感器:主要用来反馈位置及电流信号,并传送给控制器。一、开关磁阻电动机系统的组成第五节开关磁阻电动机二、开关磁阻电动机的结构与工作原理

（a）6/4极

（b）8/6极

（c）12/8极开关磁阻电动机由双凸极的定子和转子组成，其定子和转子的凸极均由普通的硅钢片叠压而成。转子上既无绕组也无永磁体，一般装有位置检测器；定子上绕有集中绕组，径向相对的两个绕组串联构成一相绕组。根据相数和定子、转子极数的配比，开关磁阻电动机可以设计成不同的结构第五节开关磁阻电动机二、开关磁阻电动机的结构与工作原理当定子、转子极正对时，电感达到最大值;当定子、转子极完全错开时，电感达到最小值。开关磁阻电动机的运行遵循磁阻最小原理，如图3-24所示，当B相绕组施加电流时，由于磁通总是选择磁阻最小的路径闭合，为减少磁路的磁阻，转子将顺时针旋转，直到转子极2与定子极B的轴线重合，此时磁阻最小(电感最大);当切断绕组B的电流，给绕组A施加电流时，磁阻转矩使得转子极1与定子极A相对。由于转矩方向一般指向最近的一对定子、转子极相对的位置，根据转子位置传感器反馈的位置信号，电枢绕组B→A→D→C的顺序导通，转子便会沿顺时针方向连续旋转。开关磁阻电动机有多种不同的相数结构，如单相、二相、四相及多相等，低于三相的开关磁阻电动机一般没有自启动能力。相数多有利于减小转矩脉动，但会导致结构复杂，主开关器件多，成本高。目前应用较多的是四相8/6极结构和三相6/4极结构。第五节开关磁阻电动机开关磁阻电动机的运行特性开关磁阻电动机运行特性可分为三个区域：恒转矩区、恒功率区、自然特性区(串励特性区)，如图所示。二、开关磁阻电动机的结构与工作原理第五节开关磁阻电动机调速范围宽、控制灵活制造和维护方便运转效率高可四象限运行，具有较强的再生制动能力。结构简单、成本低、制造工艺简单。三、开关磁阻电动机的性能特点转矩方向与电流方向无关，从而减少功率转换器的开关器件数，降低了成本。损耗小。可控参数多、调速性能好。结构简单、成本低、制造工艺简单。advantages第五节开关磁阻电动机213电压保持不变而对开通角和关断角进行控制，通过对它们的控制来改变电流波形以及电流波形与绕组电感波形的相对位置。角度控制法（APC）某相绕组导通阶段，在主开关的控制信号中加入PWM信号，通过调节占空比来调节绕组端电压的大小，从而改变相电流值。电压控制法（VC）一般使电动机的开通角和关断角保持不变，而主要靠控制斩波电流限的大小来调节电流的峰值，从而调节电动机转矩和转速。实现方式有2种：限制电流上、下幅值的控制电流上限和关断时间恒定的控制电流斩波控制法（CCC）三、开关磁阻电动机的控制方法第五节开关磁阻电动机三、开关磁阻电动机的控制方法电压控制法（VC）第五节开关磁阻电动机东风混合动力城市公交车采用自主开发的11m东风混合动力电动城市客车专用底盘，驱动系统装载康明斯电控柴油发动机，风冷式开关磁阻电动机和高性能镍氢电池作为辅助动力，以并联方式参与驱动；具备停车断油和制动能量回馈功能；用户在使用过程中不需外接电源对车辆进行充电，整车动力性能相当，减少温室气体排放30%，降低燃油消耗30%。三、开关磁阻电动机的应用实例第六节轮毂电动机知识目标：1、熟悉轮毂电动机的构造2、掌握轮毂电动机的工作原理3、熟悉轮毂电动机的调速方法能力目标：1、能够拆解轮毂电动机2、能够利用轮毂电动机工作原理排故3、能够说出轮毂电动机调速方法

职业素养目标：1、

做到工位6S标准2、了解时事政治和经济发展趋势，愿意为经济社会发展作出贡献第六节轮毂电动机轮边电动机轮毂电动机轮毂电动机驱动电动汽车采用的轮毂电动机驱动属于分散式电动机驱动模式。所谓轮边电动机驱动模式，是指每个驱动车轮由单独的电动机驱动，但是电动机不是集成在车轮内，而是通过传动装置（如传动轴）连接到车轮。一、轮毂电动机类型第六节轮毂电动机轮殼电动机动力系统0204电动机减速机构制动器散热系统二、轮毂电动机的结构形式第六节轮毂电动机外转子型采用低