新能源汽车驱动电机与控制技术模块二电机学基础知识
新能源汽车驱动电机基础知识
学习任务2 电机的基本知识
问题1：电动汽车对驱动电机的特性要求有哪些？ 1）体积小质量轻：为了充分利用有限的车载空间，减小车辆质量，降低运行中的能量消耗，应尽量 减小驱动电机的体积和质量。电机可以采用铝合金外壳，各种控制装置和冷却系统等也要求尽可能轻 量化和小型化。 2）全速段高效运行：一次充电续航里程长，特别是在车辆频繁起停或变速运行的情况下，驱动电机 应具有较高的效率。 3）低速大转矩及宽范围的恒功率特性：即使没有变速器，驱动电机本身应能满足所需的转矩特性， 以获得在起动、加速、行驶、减速、制动等各种运行工况下的功率和转矩要求。驱动电机应具有自动 调速功能，可以减轻驾驶员的操作强度，提高驾驶的舒适度，并且能够达到与传统内燃机汽车同样的 控制响应。
知识准备：电机术语和定义。 9）持续功率：规定的最大、长期工作的功率。 10）工作电压范围：能够正常工作电压范围。 11）转矩-转速特性：转速特性一般是形容频率的曲线，转矩特性确定电压上升的曲线。 12）峰值转矩：该电机可以达到的并可以短时工作而不出现故障的最大转矩值。 13）堵转转矩：当机械设备转速为零（堵转）时的力矩。 14）最高工作转速：达到最高功率而呈现出来的最高速度。
问题2：电动汽车驱动电机主要分为哪几类？
学习任务2 电机的基本知识
问题2：电动汽车驱动电机主要分为哪几类？
有刷电机
永磁直流电机 直流电机
驱动电机
异步电机
无刷电机 问题3：新能源汽车用电动机如何选择？
同步电机 永磁无刷电机 开关磁阻电机
串励直流电机 并励直流电机 他励直流电机 感应式 绕线式 电励磁式 永磁同步 磁阻式
奥斯卡冯·米勒在法兰克福世界博览会上宣布：他与多里沃合作架设的从劳芬到法兰克 福的三相交流发电机的电流经三相变压器提高到万伏，输送175千米顺利通电，从此三相 交流电机很快代替了工业用直流电机。
新能源汽车驱动电机与控制技术 模块二 电机学基础知识
4000-6000
1.0 1.0 良 差 一般 4000-6000 最好 差 差 大、重 高 低
4000-10000
1.0-1.5 2.5 良 好 好 4000-15000 好 一般 一般 小、轻 高 高
9000-15000
0.8-1.2 3.5 优 一般 好 9000-15000 好 好 好 一般、一般 低 高
<15000
0.6-1.0 4.5 优 一般 好 〉15000 好 好 好 小、轻 最低 一般
二、新能源汽车常用电机驱动系统 （七）各种电机的比较 各种电机在我国的发展现状：
（1）交流异步电机驱动系统我国已建立了具有自主知识产权异步电机驱动 系统的开发平台，形成了小批量生产的开发、制造、试验及服务体系；产品 性能基本满足整车需求，大功率异步电机系统已广泛应用于各类电动客车； 通过示范运行和小规模市场化应用，产品可靠性得到了初步验证。
二、新能源汽车常用电机驱动系统 （8）瞬时功率大，过载能力强，要保证汽车具有4~5倍的过载能力，以满足短 时内加速行驶与最大爬坡的要求。 （9）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。 （10）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。 （11）其他：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。 （12）与一般工业用电机不同，用于汽车的驱动电机应具有调速范围宽、起动转 矩大、后备功率高、效率高的特性，此外，还要求可靠性高、耐高温及耐潮、结 构简单、成本低、维护简单、适合大规模生产等。未来我国电动汽车用驱动电机 系统将朝着永磁化、数字化和集成化方向发展。
电子课件新能源汽车驱动电机与控制技术学习情境二新能源汽车电机驱动系统与传动系统
目前纯电动汽车驱动电机分为传统驱动布置形式、电机与驱动桥组合驱动布 置形式、电机与驱动桥集成驱动布置形式、轮边电机驱动布置形式、轮毂电机 驱动布置形式等。
1.霍尔传感器 霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应 的一种，这一现象是美国物理学家霍尔（E.H.Hall，1855—1938）于1879年 在研究金属的导电机构时发现的。后来人们发现半导体、导电流体等也有这 种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这一现象制成的各种霍尔 元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。
学习情境二
新能源汽车电机驱动系统与传动系统
学习情景描述
大家都知道新能源汽车依靠电机驱动，那么它的电机驱动系统与传动系统 和传统汽车相比会有哪些不一样的地方呢？作为一种新车型，新能源汽车到 底有哪些方面的优势呢？
பைடு நூலகம்
目标和任务
学习目标
1.了解电机驱动系统的特点和技术参数； 2.掌握新能源汽车的传动系统的种类； 3.了解电机驱动系统的控制策略； 4.掌握转子位置传感器的工作原理。
图2-3电机与驱动桥组合驱动布置形式
资讯二 新能源汽车传动系统简介
3.电机与驱动桥集成驱动布置形式
把电机、固定速比减速器和差速器 集成为一个整体，并与驱动轴同轴， 通过两根半轴驱动车轮，称为电机与 驱动桥集成驱动系统，其布置形式如 图2-4所示。把集成系统组成后驱动桥， 安装在后车轴位置。这种布置形式有 同轴式和双联式两种。
资讯二 新能源汽车传动系统简介
4.轮边电机驱动布置形式
新能源汽车电机基础知识培训
插槽插 绝缘纸
嵌线模 具嵌线
嵌线进 定子
理线、放测温元件、 层间绝缘、穿套管等
预整 形
端子焊 接
中间 整形
端面 绑扎
最终 整形
测试
下线
绝缘 浸漆
馨联新能源集团
【一】插纸机
立式插纸机 卧式插纸机
定子铁芯
插纸效果
馨联新能源集团
【一】绕线机ຫໍສະໝຸດ 张力调节绕线模具馨联新能源集团
【一】嵌线机
馨联新能源集团
馨联新能源集团
转子来 料
装配转 子轴承
转子端 盖合装
翻转90° 上总装线
压装 油封
翻转 180°
后端盖 在上
定转子 合装
上螺钉 拧紧
人工将定子电 缆穿过后端盖
、人工对沉孔 与螺纹位
后端盖 压进止 口
馨联新能源集团
【一】总成装配检测线
电机立 式输送
人工装 配接线 盒
装配 旋变 转子、 定子
安全性 能测试
翻转 90°
绕组对地耐压泄露电流1780V@60S
＞500MΩ ＞500MΩ 13.61~15.05mΩ ＜5mA
＜20mA
馨联新能源集团
【一】定子浸漆
连续式真空浸漆设备
传统罐式真空浸漆设备
馨联新能源集团
【一】机壳+定子组件
固定定子 组件
机壳放入 加热机
合装热 套
加热至 指定温 度
冷却至 常温
水道 测漏
不合 格件 返修
【一】电机检测
电机出厂特性测试：
检测三相线电阻、旋变电阻、测温元件电 阻、旋变调零、空载电机电流、空载反电 势、人工检查电机表观、进行机械堵转检 测、振动检测
【新能源汽车技术】第五章 电动汽车驱动电机及控制系统
3. 新能源汽车对电机的要求
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。
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。
逆变器
逆变器（inverter）是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电。它 由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。
变频器
变频器（Varizble-frequency Drive,VFD）是应用变频技术与微电子技术 ，通过改变电动机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设 备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流） 、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。
实验证明，配备完善电源管理系统的电池组，其循环寿命 是不配管理系统电池组的3倍以上。
3.电源管理系统BMS
电池包的结构组成
4.制动能量回馈系统
制动能量回馈，又称回馈制动或再生制动，在电动汽车一 般采取电能式再生制动能量回收方法，是指在减速或制动 过程中，驱动电机工作于发电状态，将车辆的部分动能转 化为电能储存于储能装置中（如各种蓄电池、超级电容和 超高速飞轮），同时施加电机回馈转矩于驱动轴，对车辆 进行制动。
新能源汽车电机控制原理(二)
新能源汽车电机控制原理(二)新能源汽车电机控制原理简介•概念：新能源汽车电机控制是指对电动汽车中的电机进行精细控制的过程。
•目的：实现高效率、高可靠性以及智能化的驱动系统。
•重要性：对于新能源汽车的整体性能和续航能力有着重要影响。
电机控制的基本原理1. 电机类型不同类型的电机，其控制原理有所不同。
常见的电机类型包括：•直流电机（DC motor）•交流感应电机（AC induction motor）•永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）•双相异步电机（Two-phase asynchronous motor）2. 电机控制策略电机控制策略是指控制系统中的算法和方法，用于实现对电机的精确控制。
常见的控制策略包括：•电流控制•速度闭环控制•位置闭环控制3. 控制电路为了实现对电机的控制，需要设计和搭建相应的电路。
不同类型的电机，其控制电路也有所不同。
•直流电机控制电路包括：H桥驱动电路、PWM调速电路等。
•交流感应电机控制电路包括：变频器驱动电路、V/F控制电路等。
•永磁同步电机控制电路包括：电流矢量控制电路、空间矢量调制电路等。
新能源汽车电机控制现状1. 车载控制器车载控制器是新能源汽车电机控制系统的核心部件，通常由微处理器、功率模块和传感器组成。
2. 智能化控制随着人工智能和大数据技术的发展，新能源汽车电机控制系统正朝着智能化方向发展。
通过建立准确的模型和采用自适应控制算法，能够提高电机的效率和驱动系统的稳定性。
3. 能量回收系统新能源汽车电机控制系统还可以通过能量回收技术，将制动过程中产生的能量转化为电能，存储在电池中，从而延长续航里程。
结论新能源汽车电机控制原理是实现高效、可靠和智能驱动系统的关键。
通过对电机类型、控制策略和控制电路的合理选择，可以提高电机的性能和效率，从而实现更好的驱动体验和续航能力。
随着技术的不断发展，新能源汽车电机控制系统将日益完善，为新能源汽车的普及和推广提供更强有力的支持。
新能源汽车驱动电机与控制技术课程标准
新能源汽车驱动电机与控制技术》课程标准、课程信息：二、课程性质和功能定位1、课程的性质本课程是高职高专院校新能源汽车技术专业的一门专业核心课。
通过本课程要使学生掌握驱动电机及电机控制器的基本工作原理、常见故障诊断方法等方面知识，使学生了解驱动电机系统的种类及特点，最终获得检修电动汽车驱动电机及控制系统检修的能力。
2、课程的功能定位本课程以为新能源汽车产业培养生产、服务第一线的应用型技能人才为立足点，面向新能源汽车技术相关企业培养全面发展的高素质、高技能人才。
通过该课程的学习，让学生掌握驱动电机的结构与工作原理、驱动电机控制器的工作原理等，熟悉国家现行的有关管理法规和政策，有一定的理论深度，培养学生综合素质能力，成为具有实用性、竞争性、开拓性的应用型人才，为今后从事新能源汽车实践、新能源汽车技术服务等方面的工作打下坚实的基础。
三、课程目标与内容1、课程总目标本课程要求学生掌握驱动电机及电机控制器的基本工作原理、常见故障诊断方法等方面知识，使学生了解驱动电机系统的种类及特点，最终获得检修电动汽车驱动电机及控制系统检修的能力。
2、课程具体目标（一）知识教学目标1.了解电机及电机控制器的结构组成；2.了解电机及电机控制器的基本工作原理；3.掌握电机及控制器常见故障；4.掌握电机及控制器故障检测方法；5.掌握基本工具设备和仪器设备的规范使用；6.掌握旋转变压器的基本作用及检测；7.掌握高压元器件的绝缘测试；8.了解电机相关性能测试。
（二）能力培养目标1.能正确使用测量工具对车辆进行检查；2.能运用摇表对电动汽车高压部分进行绝缘检查；3.能对驱动电机系统的故障进行分析；4.能就车更换驱动电机；5.能正确使用CAN卡对知豆H1车型读取报文；6.能看懂报文格式；7.能对照报文找出故障范围；8.能发现电路检测维护过程中的安全隐患；9.能正确使用常规的仪器,仪表工具；10.能识读汽车电路系统中常用英语词汇；345678四、教学资源1、教学团队（1）课程负责人熟悉新能源汽车技术和高职教育规律、实践经验丰富、教学效果好、在行业有一定影响、具有高级职称的“双师”教师。
车用驱动电机原理与控制基础PPT课件(200页)
10
2. 磁通量、高斯定理
2.1.1 磁场及其度量
定义通过面的磁通量为
= ∙ = cos
图2-1 通过平面的磁通量
在国际单位制中，的单位为韦伯（Wb），有1Wb＝1T・m2 。
通过任意曲面的磁通量为
.
.
.
= ඵ d = ඵ ∙ d = ඵ cosd
上式说明，安培力是作用在整个载流导线上，而不是集中作用于一
点的。
图2-7 载流导线在磁场中受力
15
2.2.1 法拉第电磁感应定律/楞次定律
2.2 电磁感应
法拉第电磁感应定律可表述为：当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，无论这种变化是什么原因引
起的，回路中都会产生感应电动势，感应电动势的大小与通过该回路的磁通量随时间的变化率成正比。
.
∙ d = න d =
得到：
= 0
14
1. 洛伦兹力； 2. 安培力
2.1.3 （电）磁力
运动的电荷在磁场中受到力的作用，即所谓的洛伦兹力。
= ×
图2-6 带电粒子在磁场中受力
有限长载流导线所受的安培力，等于各电流元所受安培力的矢量叠
加，即
.
= න d ×
闭合回路中感应电流产生的磁通总是反抗回路中原磁通的变化，这一规律称为楞次定律。
机MG2（或者MG1）同时驱动汽车。THS属于功率分
流混合动力，通过电动机或发动机控制其转矩比例，
从而实现传动比的无级调节，所以THS又被称为电动
无级变速器。
6
1.3 车用驱动电机的典型应用
图1-8 “三合一”电驱动总成
三合一纯电驱动总成
新能源汽车电器知识点总结
新能源汽车电器知识点总结随着全球对环保和可持续发展的重视，新能源汽车在各国得到了越来越多的支持和推广。
而新能源汽车中的电器系统是其重要组成部分之一，它对新能源汽车的性能、安全和舒适性等方面起着至关重要的作用。
因此，对新能源汽车的电器系统有深入的了解，对于提高新能源汽车的性能和使用寿命，以及减少故障和提高驾驶安全性都至关重要。
本文就对新能源汽车的电器知识点进行总结，以帮助读者更好地了解和使用新能源汽车。
一、新能源汽车电器系统概述新能源汽车的电器系统包括了动力电池、电机控制器、动力分配装置、电动机、充电机、高压配电系统、DC/DC模块、AC/DC模块、高压线束、保险盒、接触器、断路器、继电器、蓄电池等。
这些电器设备组成了新能源汽车的核心动力系统，是保障新能源汽车正常运行的关键。
1. 动力电池动力电池是新能源汽车的能量储存装置，其作用是储存电能以供电动机使用，其性能、寿命和安全性对整车的性能和安全性都有着重要的影响。
目前，新能源汽车采用的主要动力电池有镍氢电池、锂离子电池和钠硫电池等。
动力电池的管理系统需要根据动力电池组的实际情况进行配置，以确保其运行在最佳状态。
2. 电机控制器电机控制器是新能源汽车的动力控制中枢，其主要作用是控制电机的启动、加速、减速和停止等。
电机控制器采用先进的控制算法和模块化设计，以提高电机的效率和运行稳定性。
此外，电机控制器还负责电池的充电和能量回收等功能，以实现新能源汽车的能量高效利用。
3. 高压线束高压线束是新能源汽车电器系统的重要组成部分，其主要作用是将动力电池的电能输送到电机控制器和电动机，以保证整车的动力系统正常运行。
高压线束需要采用高压电缆和绝缘材料制成，以确保其在高压环境下的运行安全性。
4. 充电机充电机是新能源汽车的充电设备，其主要作用是将外部电源的电能转换成适合动力电池的直流电能，以完成对动力电池的充电。
充电机采用高效率的电能转换技术和智能化的充电管理系统，以提高充电效率和延长动力电池的使用寿命。
新能源汽车电机控制入门
02
直流电机结构
直流电机主要由定子和转子两部分组成。定子负责产生磁场，转子则在
该磁场中旋转。
03
直流电机调速原理
通过改变电机的输入电压或电流，可以改变电机的磁场强度，从而实现
对电机的速度和转矩的精确控制。
交流异步电机控制技术
交流异步电机控制技术概述
交流异步电机是一种广泛应用于新能源汽车的电机类型。 由于其结构简单、可靠性高、维护成本低等特点，被广泛 应用于各类新能源汽车中。
电机控制算法实现
控制算法分类
01
电机控制算法主要包括矢量控制、直接转矩控制等，根据实际
需求选择合适的算法。
算法实现流程
02
电机控制算法的实现流程包括信号采集、处理、计算和输出等
环节，需确保算法的实时性和准确性。
算法优化
03
针对实际运行中遇到的问题，对算法进行优化和改进，提高电
机控制性能。
05
新能源汽车电机控制的应用与发展
新能源汽车电机控制技术的挑战与机遇
技术挑战
新能源汽车电机控制技术面临的 主要挑战包括提高能效、降低成 本、减小体积和重量等。
机遇
随着新能源汽车市场的不断扩大 ，电机控制技术也面临着巨大的 发展机遇，特别是在节能减排、 环保政策以及市场需求等方面。
新能源汽车电机控制技术的未来发展趋势
1 2
高效能电机
电机控制器软件
软件功能
电机控制器软件主要实现电机的控制算法、故障 诊断、通信协议等功能，保障电机的正常运行。
软件开发工具
常用的软件开发工具包括MATLAB/Simulink、 CANoe等，用于电机控制器的建模、仿真和测试。
软件安全
软件安全是电机控制器的重要指标，需采取加密、 防火墙等措施，确保软件安全可靠。
电动汽车电机控制与驱动技术课件-项目二 直流电机类型及其控制技术
转矩Tf相平衡，平衡方程式为Te=TL +Tf。
(3)电磁功率 负载运行时，电磁绕组的感应电动势与电枢电流的乘积，称为 电磁功率，用Pe表示：
Pe= Eα*Iα 根据能量守恒定律，对于电动机，电磁功率应等于输出的机械 功率，即
Pe= Eα*Iα=T2*2兀n/60=Tω
2）直流电机工作原理
工作原理：直流电机里边固定有环状永磁体，电流通过转子上的线圈产生
安培力，当转子上的线圈与磁场平行时，再继续转动受到的磁场方向将改变， 因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触，从而线圈上的电流方向也改变， 产生的洛伦兹力方向不变，所以电机能保持一个方向转动。
通电线圈在磁场中要受到磁场力的作用。假设电刷A与电源的正极相连，电 刷B与电源的负极相连，电流经A→d→c→b→a→B形成回路。根据左手定则， 线圈ab受力向右，线圈cd受力向左。这样就形成 一个转矩，使电枢逆时针旋转 。当电枢转过90°时，此时通电线圈虽然受到电磁力的作用，但转矩为零。由 于电枢机械惯性的作用，电枢也能转动一定的角度，这时线圈中电流的方向也 发生了改变。当电枢转过180°时，这时电流经过A→a→b→c→d→B形成回路 ，线圈内电流的方向发生了改变，根据左手定则，线圈ab受力向左，线圈cd受 力向右，仍然形成一个逆时针转动的转矩，电枢按同一方向继续旋转，这样电
动机就可以连续旋转。
第三节 直流电机的性能特性及特点
1)直流电动机的机械特性 (1）并励电动机机械特性及应用 ①并励电动机具有硬的机械特性，即转速随负载变化较小，负载增大时， 转速下降不多； ②具有恒转速特性； ③可以空载或轻载运行； ④主磁通很小时可以造成飞车，并且主磁极绕组不允许开路。 ⑤与他励电动机性能相近，并励电动机适用于负载变化时要求转速比较稳 定的场合。 (2）串励电动机机械特性 ①串励电动机具有软的机械特性，负载较小时，转速较高，负载增大时， 转速迅速下降； ②具有恒功率特性； ③空载或轻载时转速很高，会造成换向困难或离心力过大而使电枢绕组损 坏，不允许空载起动及皮带传动。 ④串励电动机适用于恒功率负载和速度变化大的负载。而复励电动机性能 介于串励与并励之间。
《新能源汽车电机及控制系统检修》教案 第4课 驱动电机(二)
传授新知（28 min）【教师】通过大家的发言，引入新知，讲解永磁同步电机的结构、工作原理及永磁同步电机进行性能检测、故障诊断2.2.1 永磁同步电机概述1．永磁同步电机的结构永磁同步电机由定子、转子、位置传感器、温度传感器、高压导线、散热风扇（风冷型）、机壳、机座等组成。
1）定子定子主要由定子铁芯、定子绕组（见图）以及固定部件组成。
定子铁芯和定子绕组（1）定子铁芯一般采用0.5 mm厚的硅钢片叠压而成。
若要求永磁同步电机具有高效率或高频率，以减少定子铁芯的铁耗，则可以考虑使用0.35 mm厚的低损耗冷轧无取向硅钢片。
（2）定子绕组普遍采用分布式短距绕组。
定子绕组多按三相四极布置，通电产生四极旋转磁场。
对于定子绕组极对数较多的永磁同步电机，普遍采用分数槽绕组。
需要进一步改善电动势波形时，可以考虑采用正弦绕组或其他绕组。
（3）固定部件包括机座、铁芯压板、绕组支架等。
【知识链接】拓展知识面【教师】讲述什么是铁耗及极对数（1）铁耗：驱动电机运行时，因定子铁芯或端部铁件发热而产生的损耗。
（2）极对数：磁极的对数。
【学生】聆听、思考2）转子转子主要由永磁体、转子铁芯和转轴等组成。
其中，永磁体通常采用铁氧化永磁材料或钕铁硼永磁材料；转子铁芯可根据磁极结构的不同，选用实心钢，或由钢板、硅钢片冲制后叠压而成。
转子可分为表面式转子和内埋式转子两种。
（1）表面式转子是指永磁体通常呈瓦片形，并位于转子铁芯的外表面上，提通过讲解、图片展示、课堂互动等教学方法，让学生了解永磁同步电机的结构、工作原理及永磁同步电机进行性能检测、故障诊断II目录供磁通的方向为径向的转子。
如图所示，表面式转子可分为凸装式转子和嵌入式转子两种（详见教材）。
表面式转子III（2）内埋式转子是指永磁体位于内部的转子。
内埋式转子的动态性能和稳态性能都较好，广泛应用于要求有异步启动能力或较好动态性能的永磁同步电机中。
内埋式转子也存在转子磁路不对称所产生的磁阻转矩，有助于提高永磁同步电机的过载能力和功率密度。