混合动力汽车的电机驱动系统
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一、混合动力汽车电机驱动系统的组合形式
驱动电机及其控制系统是新能源汽车的核心部件（电 池、电机、电控）之一，其驱动特性决定了汽车行驶 的主要性能指标
混合动力汽车电机驱动系统的组合形式:机械驱动式、 机电集成化驱动系统、机电一体化驱动系统、轮毂点 击驱动。
二、混合动力汽车的电机驱动系统的要求
磁极铁心上套有磁场绕组，4个（6个）绕组按一 定方向连接，绕组通电后产生磁场，将磁极磁化，各 磁极的内侧形成N、S极相间排列的形式，在磁极、 外壳和电枢铁心之间形成磁路
磁场绕组的连接方式有两种方式：
一种是四个绕组依次串联后再与电枢绕组串联；
另一种是磁场绕组两两串联后再并联，然后与电枢绕 组串联，这一种电动机内阻小，可以获得更大的电枢 电流。
2、换向磁极：
由磁极铁心和绕组两部分组成
产生附加磁场，在电动机换向时，减小电刷与换 向器之间的火花，避免烧坏换向器。
3、电刷和电刷架
与换向器保持滑动接触，是将电流引入电枢使之 产生定向转矩
电刷一般是四个，相对安装是同极，分别为绝缘 电刷和搭铁电刷。
4、前后端盖与轴承
前端盖用钢板压制，内装电刷架。
关的周期的比值）有关。 开关电源可以用于升压和降压。
DC/AC的转换器（逆变器）
将电池组的直流电源转化成输出电压和频率稳定的交流电源。
PWM（脉冲宽度调节）
通过调节脉冲宽度实现电压的调节 指利用电容、电感的储能的特性，通过可控开关进行高频开关的
动作，将输入的电能储存在电容（感）里，当开关断开时，电能 再释放给负载，提供能量。
后端盖用灰铸铁或用铝合金铸造，内装电机传 动机构，设拨叉座及驱动齿轮行程调整螺钉。
5、机壳
机壳为基础件，并起导磁作用，用钢管制成，其 一端开有窗口，作为观察电刷与换向器之用，壳 上只有一个与外壳绝缘的电源接线柱，并在机壳 内部与磁场绕组的一端相接。
（二）电枢（转动部分）： 电枢又称转子，它用来产生电磁转矩 由铁心、电枢绕组、电枢轴及换向器组成
三、电机驱动系统的电机及其控制器
电机是应用电磁感应原理运行的旋转电磁机械，用于 实现电能与机械能的转换。
电动机一般按要求具有电动和发电两项功能，按类型 可选用直流电动机、感应电动机、永磁同步电动机、 开关磁阻电动机四大类
三、电机驱动系统的电机及其控制器
电机的控制系统主要起到调节电机运行状态，使其满 足整车不同运行要求的目的。
（1）机电集成：电动机与发动机集成、电动机与变速器 （2）控制元件集成：电机驱动系统所有控制元件集成
活动二 直流电机及其控制系统
直流电机是指能将直流电能转换成机械能（直流电动 机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋 转电机。
它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。
作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能； 作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。
功率转换器按所选电机类型，有DC/DC、DC/AC、 PWM功率转换器。其作用按电动机驱动电流要求，将 蓄电池的直流电转换为相应电压等级的直流、交流或 脉冲电源
DC/DC是直流斩波电路
将直流电变为另一固定电压的直流电或可调电压的直流电。 其输出的功率或电压的能力与占空比（由开关导通时间与整个开
１、转矩、功率密度大
无论是纯电动汽车还是混合动力汽车，动力总成结构都非常紧 凑，留给电机驱动系统的空间非常小，在减小电机体积的同时， 还要求电机具有足够的转矩和功率。
２、电机工作速域宽
在电机和输出到轮毂的轴之间设有主减速齿轮，要达到车辆的 最高转速，驱动电机的理想机械特性是：
基速以下输出大转矩，以适应车辆的启动、加速、负荷爬坡、频 繁起停等复杂工况；
二、直流电动机的工作原理
（一）直流电动机的作用与基本原理
直流电动机是将电能转化为机械能的装置，其 作用是产生发动机起动时所需要的电磁转矩。
直流电动机是利用载流导体在磁场中受力运动 的原理制造的。
电流方向为：蓄电池正极 →正电刷→换向片A→线 圈abcd→换向片B→负电 刷→蓄电池负极。电流方 向为a→d，由左手定则可 以确定，线圈受到逆时针 方向的转矩作用, 电枢绕 组及换向片在电磁力矩的
一、直流电动机结构
主要由电枢、磁极、电刷及电刷架、壳体及前后 端盖等组成
现代汽车起动机一般使用直流串励式电动机， 这种直流电动机其励磁绕组与电枢绕组串联。
电枢
磁极
电刷及 电刷架
换向器
（一）定子（静止部分):产生主磁场和电动机的机 械支撑
1、磁极 由磁极铁心和磁场绕组两部分组成 磁极是用来产生电动机的磁场
５、电磁兼容性好
电机驱动系统在汽车上是比较大的干扰源，在电机和驱动器设计 及整车布置上要充分考虑电磁兼容和屏蔽，尽量避免和减小驱动 系统对其他电器的影响。另外也要避免和减小点火系统等干扰源 对电机驱动系统的影响。
６、性价比高
电机驱动系统作为整车的一个元件，在保证性能的前提下，造价 不能太高，尤其是当前世界汽车行业竞争激烈的环境下，提高驱 动电机的性价比才能为电动车的产品化铺平道路。
四、驱动电机及控制系统的发展趋势
1、电机永磁化
永磁电机效率高、比功率大、功率因数高、可靠性高、便于维 护
2、逆变器数字化
电动汽车中，蓄电池直流电通过逆变器转换成交流电给电动机， 其核心原件为TGBT和电容占电机驱动控制器成本的50%以上
3、系统集成化
在电动汽车中，系统集成化是降低成本的需要。电机驱动系统 的集成化包括两个方面：
1、电枢铁心
电枢铁心由多片互相绝缘的硅钢片叠成，借内圆 面的花键槽压装在电枢轴上，其外圆表面有槽， 用来安装电枢绕组。
2、电枢绕组
励磁绕组通电后，在磁场的作用下，产生感应 电流，产生电磁转矩，实现电能转化为机械能
3、换向器
压装在电枢轴上，作用是把电刷的直流电转变 为电枢绕组中的导体所需要的交变电流。
基速以上为恒功率运行，以适应最高车速、超车等要求。
３、系统效率高
电动车供电电源能量有限，提高电驱动系统的效率是提高汽车 续航里程和经济型的重要手段。
４、系统适应环境能力强
电机及其驱动器要防水、防尘、防震，具有很强Leabharlann Baidu适应环境能力。 电机结构要坚固、体积尽可能小、重量尽可能轻、具有良好的环 境适应性和高可靠性。
驱动电机及其控制系统是新能源汽车的核心部件（电 池、电机、电控）之一，其驱动特性决定了汽车行驶 的主要性能指标
混合动力汽车电机驱动系统的组合形式:机械驱动式、 机电集成化驱动系统、机电一体化驱动系统、轮毂点 击驱动。
二、混合动力汽车的电机驱动系统的要求
磁极铁心上套有磁场绕组，4个（6个）绕组按一 定方向连接，绕组通电后产生磁场，将磁极磁化，各 磁极的内侧形成N、S极相间排列的形式，在磁极、 外壳和电枢铁心之间形成磁路
磁场绕组的连接方式有两种方式：
一种是四个绕组依次串联后再与电枢绕组串联；
另一种是磁场绕组两两串联后再并联，然后与电枢绕 组串联，这一种电动机内阻小，可以获得更大的电枢 电流。
2、换向磁极：
由磁极铁心和绕组两部分组成
产生附加磁场，在电动机换向时，减小电刷与换 向器之间的火花，避免烧坏换向器。
3、电刷和电刷架
与换向器保持滑动接触，是将电流引入电枢使之 产生定向转矩
电刷一般是四个，相对安装是同极，分别为绝缘 电刷和搭铁电刷。
4、前后端盖与轴承
前端盖用钢板压制，内装电刷架。
关的周期的比值）有关。 开关电源可以用于升压和降压。
DC/AC的转换器（逆变器）
将电池组的直流电源转化成输出电压和频率稳定的交流电源。
PWM（脉冲宽度调节）
通过调节脉冲宽度实现电压的调节 指利用电容、电感的储能的特性，通过可控开关进行高频开关的
动作，将输入的电能储存在电容（感）里，当开关断开时，电能 再释放给负载，提供能量。
后端盖用灰铸铁或用铝合金铸造，内装电机传 动机构，设拨叉座及驱动齿轮行程调整螺钉。
5、机壳
机壳为基础件，并起导磁作用，用钢管制成，其 一端开有窗口，作为观察电刷与换向器之用，壳 上只有一个与外壳绝缘的电源接线柱，并在机壳 内部与磁场绕组的一端相接。
（二）电枢（转动部分）： 电枢又称转子，它用来产生电磁转矩 由铁心、电枢绕组、电枢轴及换向器组成
三、电机驱动系统的电机及其控制器
电机是应用电磁感应原理运行的旋转电磁机械，用于 实现电能与机械能的转换。
电动机一般按要求具有电动和发电两项功能，按类型 可选用直流电动机、感应电动机、永磁同步电动机、 开关磁阻电动机四大类
三、电机驱动系统的电机及其控制器
电机的控制系统主要起到调节电机运行状态，使其满 足整车不同运行要求的目的。
（1）机电集成：电动机与发动机集成、电动机与变速器 （2）控制元件集成：电机驱动系统所有控制元件集成
活动二 直流电机及其控制系统
直流电机是指能将直流电能转换成机械能（直流电动 机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋 转电机。
它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。
作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能； 作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。
功率转换器按所选电机类型，有DC/DC、DC/AC、 PWM功率转换器。其作用按电动机驱动电流要求，将 蓄电池的直流电转换为相应电压等级的直流、交流或 脉冲电源
DC/DC是直流斩波电路
将直流电变为另一固定电压的直流电或可调电压的直流电。 其输出的功率或电压的能力与占空比（由开关导通时间与整个开
１、转矩、功率密度大
无论是纯电动汽车还是混合动力汽车，动力总成结构都非常紧 凑，留给电机驱动系统的空间非常小，在减小电机体积的同时， 还要求电机具有足够的转矩和功率。
２、电机工作速域宽
在电机和输出到轮毂的轴之间设有主减速齿轮，要达到车辆的 最高转速，驱动电机的理想机械特性是：
基速以下输出大转矩，以适应车辆的启动、加速、负荷爬坡、频 繁起停等复杂工况；
二、直流电动机的工作原理
（一）直流电动机的作用与基本原理
直流电动机是将电能转化为机械能的装置，其 作用是产生发动机起动时所需要的电磁转矩。
直流电动机是利用载流导体在磁场中受力运动 的原理制造的。
电流方向为：蓄电池正极 →正电刷→换向片A→线 圈abcd→换向片B→负电 刷→蓄电池负极。电流方 向为a→d，由左手定则可 以确定，线圈受到逆时针 方向的转矩作用, 电枢绕 组及换向片在电磁力矩的
一、直流电动机结构
主要由电枢、磁极、电刷及电刷架、壳体及前后 端盖等组成
现代汽车起动机一般使用直流串励式电动机， 这种直流电动机其励磁绕组与电枢绕组串联。
电枢
磁极
电刷及 电刷架
换向器
（一）定子（静止部分):产生主磁场和电动机的机 械支撑
1、磁极 由磁极铁心和磁场绕组两部分组成 磁极是用来产生电动机的磁场
５、电磁兼容性好
电机驱动系统在汽车上是比较大的干扰源，在电机和驱动器设计 及整车布置上要充分考虑电磁兼容和屏蔽，尽量避免和减小驱动 系统对其他电器的影响。另外也要避免和减小点火系统等干扰源 对电机驱动系统的影响。
６、性价比高
电机驱动系统作为整车的一个元件，在保证性能的前提下，造价 不能太高，尤其是当前世界汽车行业竞争激烈的环境下，提高驱 动电机的性价比才能为电动车的产品化铺平道路。
四、驱动电机及控制系统的发展趋势
1、电机永磁化
永磁电机效率高、比功率大、功率因数高、可靠性高、便于维 护
2、逆变器数字化
电动汽车中，蓄电池直流电通过逆变器转换成交流电给电动机， 其核心原件为TGBT和电容占电机驱动控制器成本的50%以上
3、系统集成化
在电动汽车中，系统集成化是降低成本的需要。电机驱动系统 的集成化包括两个方面：
1、电枢铁心
电枢铁心由多片互相绝缘的硅钢片叠成，借内圆 面的花键槽压装在电枢轴上，其外圆表面有槽， 用来安装电枢绕组。
2、电枢绕组
励磁绕组通电后，在磁场的作用下，产生感应 电流，产生电磁转矩，实现电能转化为机械能
3、换向器
压装在电枢轴上，作用是把电刷的直流电转变 为电枢绕组中的导体所需要的交变电流。
基速以上为恒功率运行，以适应最高车速、超车等要求。
３、系统效率高
电动车供电电源能量有限，提高电驱动系统的效率是提高汽车 续航里程和经济型的重要手段。
４、系统适应环境能力强
电机及其驱动器要防水、防尘、防震，具有很强Leabharlann Baidu适应环境能力。 电机结构要坚固、体积尽可能小、重量尽可能轻、具有良好的环 境适应性和高可靠性。