新能源汽车电机驱动系统43页PPT
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新能源驱动电机课件ppt
高效能
提高电机的效率，降低能耗，是未来发展的主要方向。
轻量化
减轻电机重量，使其更适应电动汽车等移动设备的需要。
智能化
结合先进的控制算法，实现电机的智能化控制，提高其性 能和稳定性。
技术创新点
材料创新
新型材料如碳纤维、稀土永磁体的应用，可以提高电机的性能。
பைடு நூலகம்设计创新
优化电机结构设计，降低制造成本，提高生产效率。
集成化
电机与电力电子、控制系统的集成化程度越来越高，实现更高效 、紧凑的解决方案。
智能化
利用人工智能和大数据技术优化电机性能，实现预测性维护和智 能控制。
政策环境分析
1 2 3
政府支持
各国政府对新能源汽车产业给予政策支持，如补 贴、税收优惠等，促进新能源驱动电机市场的快 速发展。
排放法规
日益严格的排放法规推动汽车制造商加快新能源 汽车的研发和推广，对新能源驱动电机市场产生 积极影响。
分类
根据能源类型，新能源驱动电机 可分为直流电机、交流电机、永 磁同步电机、开关磁阻电机等。
工作原理与特性
工作原理
新能源驱动电机基于电磁感应原理， 通过磁场和电流的作用力产生旋转力 矩，从而驱动车辆或设备运动。
特性
高效、节能、环保、高扭矩、高可靠 性等。
新能源驱动电机的应用场景
新能源汽车
电动自行车
集成化设计
实现电机与其他动力系统的集 成化设计，提高整体效率。
成本问题
降低制造成本
通过优化生产工艺和降低材料成本，降低新 能源驱动电机的制造成本。
维护成本
提高电机的可靠性和耐久性，降低后期的维 护成本。
研发成本
加大研发投入，推动新能源驱动电机的技术 进步和产品升级。
新能源汽车--电动汽车电机驱动系统 ppt课件
第 12 页
4.2.1 直流电动机的分类
➢4．复励直流电动机 ➢复励直流电动机有并励和串励两个励磁绕组，电动机的磁通 由两个绕组内的励磁电流产生。若串励绕组产生的磁通势与 并励绕组产生的磁通势方向相同称为积复励。若两个磁通势 方向相反，则称为差复励。
➢复励直流电动机的永磁励磁部分采用高磁性材料钕铁硼，运 行效率高。由于电动机永磁励磁部分有稳定的磁场，因此用 该类电动机构成驱动系统时易实现再生制动功能。同时由于 电动机增加了增磁绕组，通过控制励磁绕组的励磁电流或励 磁磁场的大小，能克服纯永磁他励直流电动机不能产生足够 的输出转矩来满足电动汽车低速或爬坡时的大转矩要求，而 电动机的重量或体积比串励电动机的小。
第 11 页
4.2.1 直流电动机的分类
➢2．并励直流电动机 ➢并励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组相并联，共用同一电 源，性能与他励直流电动机基本相同。并励绕组两端电压就 是电枢两端电压，但是励磁绕组用细导线绕成，其匝数很多， 因此具有较大的电阻，使得通过它的励磁电流较小。 ➢3．串励直流电动机 ➢串励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组串联后，再接于直流 电源，这种直流电动机的励磁电流就是电枢电流。这种电动 机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。为了使励磁绕 组中不致引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好， 所以串励直流电动机通常用较粗的导线绕成，它的匝数较少。
第 25 页
4.3.2 无刷直流电动机结构与特点
➢(5) 再生制动效果好，因无刷直流电动机转子具有很高的永久 磁场，在汽车下坡或制动时电动机可完全进入发电机状态，给 电池充电，同时起到电制动作用，减轻机械刹车负担； ➢(6) 体积小、重量轻、比功率大，可有效地减轻重量、节省空 间； ➢(7) 无机械换向器，采用全封闭式结构，防止尘土进入电动机 内部，可靠性高； ➢(8) 控制系统比异步电动机简单。 ➢缺点是电动机本身比交流电动机复杂，控制器比有刷直流电 动机复杂。
4.2.1 直流电动机的分类
➢4．复励直流电动机 ➢复励直流电动机有并励和串励两个励磁绕组，电动机的磁通 由两个绕组内的励磁电流产生。若串励绕组产生的磁通势与 并励绕组产生的磁通势方向相同称为积复励。若两个磁通势 方向相反，则称为差复励。
➢复励直流电动机的永磁励磁部分采用高磁性材料钕铁硼，运 行效率高。由于电动机永磁励磁部分有稳定的磁场，因此用 该类电动机构成驱动系统时易实现再生制动功能。同时由于 电动机增加了增磁绕组，通过控制励磁绕组的励磁电流或励 磁磁场的大小，能克服纯永磁他励直流电动机不能产生足够 的输出转矩来满足电动汽车低速或爬坡时的大转矩要求，而 电动机的重量或体积比串励电动机的小。
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4.2.1 直流电动机的分类
➢2．并励直流电动机 ➢并励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组相并联，共用同一电 源，性能与他励直流电动机基本相同。并励绕组两端电压就 是电枢两端电压，但是励磁绕组用细导线绕成，其匝数很多， 因此具有较大的电阻，使得通过它的励磁电流较小。 ➢3．串励直流电动机 ➢串励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组串联后，再接于直流 电源，这种直流电动机的励磁电流就是电枢电流。这种电动 机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。为了使励磁绕 组中不致引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好， 所以串励直流电动机通常用较粗的导线绕成，它的匝数较少。
第 25 页
4.3.2 无刷直流电动机结构与特点
➢(5) 再生制动效果好，因无刷直流电动机转子具有很高的永久 磁场，在汽车下坡或制动时电动机可完全进入发电机状态，给 电池充电，同时起到电制动作用，减轻机械刹车负担； ➢(6) 体积小、重量轻、比功率大，可有效地减轻重量、节省空 间； ➢(7) 无机械换向器，采用全封闭式结构，防止尘土进入电动机 内部，可靠性高； ➢(8) 控制系统比异步电动机简单。 ➢缺点是电动机本身比交流电动机复杂，控制器比有刷直流电 动机复杂。
新能源汽车驱动电机及其控制(PPT 54页)
驱动电机的结构原理-三相异步电机原理
小结
• 本节讲述了永磁同步电动机的结构和原理，需要注 意的是电机的不同运行状态。
2020/5/30
33
驱动电机的结构原理-直流电机
2020/5/30
34
驱动电机的结构原理-开关磁阻电机
2020/5/30
35
分组演练、测试
第1、2组按照工单完成电机控制台架的认识和测试任务； 第3、4组使用实车操作。操作内容： 1、举升比亚迪e5轿车，观察电机及电机控制器的安装 位置； 2、举升车辆，分别变换前进、倒档，加速，松开加速踏 板，踩下制动踏板，观察电机的各种运行状态。
2020/5/30
40
逆变器的结构原理
2020/5/30
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逆变器的结构原理
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逆变器的结构原理
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逆变器的结构原理
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逆变器的结构原理
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驱动电机的结构原理-三相异步电机原理
小结
• 本节讲述了使用IGBT进行逆变的原理，需要注意的 是了其基本原理。
6
汽车驱动电机概述—电机分类
1、直流电机
优点：调速性能良好；起动性能好；具有较宽的恒功率范围；控制较为简单； 价格便宜。缺点：效率低；维护工作量大；转速低；质量和体积大
应用：巡逻车、电动观光车、电动叉车等
2、交流异步电机：
优点：效率高、成本低 、结构简单、制造方便、可靠性好；缺点：体积大、质 量大、功率密度低
目前电动汽车基本上使用交流异步电机和永磁同步电机两种。
2020/5/30
7
汽车驱动电机概述—电机控制系统
4新能源汽车驱动电机及控制系统 PPT
（2）环境适应性 直流电动机作为新能源汽车的驱动电机时, 与在室外使用时
的环境大致相同, 所以要求在设计时充分考虑密封的问题, 防止 灰尘和水汽侵入电动机, 另外还要考虑电动机的散热性能。
（3）抗振动性 由于直流电动机具有较重的电枢, 所以在颠簸的路况行驶时,
车辆振动会影响到轴承所承受的机械应力, 对这个应力进行监 控和采取相应的对策是很有必要的。 同时由于振动, 很容易影 响到換向器和电刷的滑动接触, 因此必须采取提高电刷弹簧预 紧力等措施。
3.电机及分类
4.驱动电机主要性能指标及特点 （1）主要性能指标
（2）各种驱动电机的基本性能比较
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
5.电机中所用的材料
电机中使用的材料主要包括:导电材料、导磁材料、绝缘 材料、结构材料等。导电材料为紫铜线、铝线，用于制成电 机绕组。导磁材料主要是0.35或0.5mm厚的硅钢片叠成,构成 电机磁路。绝缘材料用来把导电体之间、导电体与铁磁体之 间绝缘开来，绝缘等级与允许温度对应关系如表4-3所示。结 构材料是制造电机所需要的其它金属材料。
4.2 直流电机
直流电机由于存在调速性能好、过载能力强、控制简 单等优势，曾在调速电机领域独占鳌头，20世纪70年代前， 对调速性能要求较高场合均采用直流电机。也是电动车辆 应用最早较广泛的电机。但由于存在换向火花、电刷磨损 及电机本身结构复杂等问题，随着交流变频调速技术发展， 交流调速电机后来居上。目前城市无轨电车和电动叉车等 场合还较多采用直流驱动系统虽直流电机应用在逐年减少， 但它包含了电力调速系统最基础的理论，即仍有必要来分 析讨论。并对由蓄电池提供直流电源的车辆，也有可能设 法以适当简化驱动器来降低成本。
（4）易磨损 由于存在电刷、 换向器等易损件, 所以必须进行定期维护
的环境大致相同, 所以要求在设计时充分考虑密封的问题, 防止 灰尘和水汽侵入电动机, 另外还要考虑电动机的散热性能。
（3）抗振动性 由于直流电动机具有较重的电枢, 所以在颠簸的路况行驶时,
车辆振动会影响到轴承所承受的机械应力, 对这个应力进行监 控和采取相应的对策是很有必要的。 同时由于振动, 很容易影 响到換向器和电刷的滑动接触, 因此必须采取提高电刷弹簧预 紧力等措施。
3.电机及分类
4.驱动电机主要性能指标及特点 （1）主要性能指标
（2）各种驱动电机的基本性能比较
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
5.电机中所用的材料
电机中使用的材料主要包括:导电材料、导磁材料、绝缘 材料、结构材料等。导电材料为紫铜线、铝线，用于制成电 机绕组。导磁材料主要是0.35或0.5mm厚的硅钢片叠成,构成 电机磁路。绝缘材料用来把导电体之间、导电体与铁磁体之 间绝缘开来，绝缘等级与允许温度对应关系如表4-3所示。结 构材料是制造电机所需要的其它金属材料。
4.2 直流电机
直流电机由于存在调速性能好、过载能力强、控制简 单等优势，曾在调速电机领域独占鳌头，20世纪70年代前， 对调速性能要求较高场合均采用直流电机。也是电动车辆 应用最早较广泛的电机。但由于存在换向火花、电刷磨损 及电机本身结构复杂等问题，随着交流变频调速技术发展， 交流调速电机后来居上。目前城市无轨电车和电动叉车等 场合还较多采用直流驱动系统虽直流电机应用在逐年减少， 但它包含了电力调速系统最基础的理论，即仍有必要来分 析讨论。并对由蓄电池提供直流电源的车辆，也有可能设 法以适当简化驱动器来降低成本。
（4）易磨损 由于存在电刷、 换向器等易损件, 所以必须进行定期维护
新能源汽车概论 任务2 了解新能源汽车电机驱动系统 教学PPT课件
授之以技
（2） 在起动电池亏电时，DC会给 起动电池充电，保证起动电池一直有电。
授之以技
四、 电机
提供的动力蓄转矩经传动系统的 传递作用于驱动轮，驱动车轮行驶。
授之以技
五、 动力线
动力线用于所有电压电流的传递。
授之以技 模块二 以北汽EV160为例，讲述新能源高压驱动系统
授之以技
一、 电机
任务二 了解新能源汽车电机驱动系统
（二） 电机驱动系统相关术语
（1）额定功率： 在额定条件下的输出功率。 （2）峰值功率： 在规定的持续时间内，电机允许的最大输出功率。 （3）额定转速： 额定功率下电机的转速。 （4）最高工作转速： 相应于电动汽车最高设计车速的电机转速。 （5）额定转矩： 电机在额定功率和额定转速下的输出转矩。 （6）峰值转矩： 电机在规定的持续时间内允许输出的最大转矩。 （7）电机及控制器整体效率： 电机转输轴输出功率除以控制器输入功率再乘 以100%。
任务二 了解新能源汽车电机驱动系统
2. 下一代电驱动系统的研究与开发 （1） 开展电机、减速装置、制动器和轮毂的一体化结构设计技术研究，研究 高密度高效率控制技术、冷却与热管理技术、NVH技术、新结构新材料应用技术等。 （2） 研究多相电机高密度高效率设计技术、电机驱动及控制技术、系统集成 设计、热管理及容错技术等。 （3） 研究机电耦合动力系统总成及其控制单元、电机协调控制技术、电机与 变速器结构集成及其附件设计、系统热分析与热管理系统设计等。
任务二 了解新能源汽车电机驱动系统
电机驱动系统主要由电机、电机控制器、动力分配装置和冷却系统组成。
任务二 了解新能源汽车电机驱动系统
电机控制器主要是将外界输入的信号进行处理并转换成驱动电机功率信号。 电机是将电机控制器传输过来的电能转换成机械能传输给动力分配装置。 动力分配装置将电机传输过来的机械能分配给车轮行驶。 电驱冷却系统是对整个电机驱动系统进行冷却，保证电机驱动系统温度在正常 的工作范围内。
电机驱动系统PPT演示文稿
• 缺点： 1. 起动时的噪声脉动转矩较大。 2. 需要转子位置传感器。
九、电机及其控制系统的主要研究方向
• 电机与控制器一体化的优化设计研究
电机设计要考虑逆变器供电的特点：du/dt, 谐波。 逆变器设计要考虑电动汽车电机的特点：大过载。 安装空间有限，运行环境恶劣。
• 新的控制策略研究
更理想的转矩控制性能；更低的输出谐波含量， 更低的电机谐波损耗。
2π ωt
一对极下不同的气隙磁密分布图
3.无刷直流电机工作原理
• 有6个定子空间磁势。
A iA
• 根据转子位置传感器检
测到的转子位置和要求
FBA
FCA
转向来决定产生哪一个
X
磁势。 • 产生的平均转矩最大。 FBC
iC C
S Z
FAC
F0
N Y
FAB
FCB
iB B
• 定子磁势拉转子磁势旋转，为了使平均转矩最大。 两者的平均空间电角度为900。
高效异 步电机：
转子为铜 条和铝环。
低成本的 生产工艺。
电机及其控制系统追求的目标： 1、高性能； 2、高可靠； 3、低成本。
实现产业化！
谢谢大家
2
RI
0
2 2T
S2
稳态时 d /dt 0 所以 2
I 0 2M
L I
2
M 1M
• 矢量控制思路
转矩 TpI 2T 2
L I
2
M 1M
L I L I 2T
M 1T
2
控制如何实现？
I 和 2
2T
I I 1 M 和
1T
I I I (
2 2 和
1
1M
九、电机及其控制系统的主要研究方向
• 电机与控制器一体化的优化设计研究
电机设计要考虑逆变器供电的特点：du/dt, 谐波。 逆变器设计要考虑电动汽车电机的特点：大过载。 安装空间有限，运行环境恶劣。
• 新的控制策略研究
更理想的转矩控制性能；更低的输出谐波含量， 更低的电机谐波损耗。
2π ωt
一对极下不同的气隙磁密分布图
3.无刷直流电机工作原理
• 有6个定子空间磁势。
A iA
• 根据转子位置传感器检
测到的转子位置和要求
FBA
FCA
转向来决定产生哪一个
X
磁势。 • 产生的平均转矩最大。 FBC
iC C
S Z
FAC
F0
N Y
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FCB
iB B
• 定子磁势拉转子磁势旋转，为了使平均转矩最大。 两者的平均空间电角度为900。
高效异 步电机：
转子为铜 条和铝环。
低成本的 生产工艺。
电机及其控制系统追求的目标： 1、高性能； 2、高可靠； 3、低成本。
实现产业化！
谢谢大家
2
RI
0
2 2T
S2
稳态时 d /dt 0 所以 2
I 0 2M
L I
2
M 1M
• 矢量控制思路
转矩 TpI 2T 2
L I
2
M 1M
L I L I 2T
M 1T
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控制如何实现？
I 和 2
2T
I I 1 M 和
1T
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