新能源汽车驱动电机与控制技术模块二电机学基础知识.ppt
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新能源汽车电机板块培训 ppt课件
14
二、电机介绍
3、分类 永磁无刷直流电动机：
• 现状：在电动车中有一定应用。 • 案例：如BWM EI • 优点：没有励磁损耗、散热容易，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。永磁无刷直流电动机与其它电动机系统相比具有更高的能量密 度和更高的效率。 • 缺点：驱动控制系统复杂, 造价高。而且永磁电动机受到永磁材料工艺的影响和限制,使得永 磁电动机的功率范围较小，电动机本身价格较高，可靠地控制器价格也较高。
9
二、电机介绍
2、性能特性
控制信号流
动力电源流向 机械方式连接
10
二、电机介绍
2、性能特性
11
二、电机介绍
3、类
汽车常用电动机：
• 直流电动机 • 永磁同步电机 • 交流三相感应电动机 • 永磁无刷直流电动机 • 开关磁阻电动机 • 外转子双凸极永磁电动机
12
二、电机介绍
3、分类 永磁同步电机：
• 换向器：换向极是安装在两相邻主磁极之间的一个小磁极，它的作 用是改善直流电机的换向情况，使电机运行时不产生有害的火花。
• 电刷：电枢电路的引入装置 • 电枢铁芯：是主磁路的组成部分，又是电枢绕组支撑部分； • 电枢绕组：由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接组成，他是直
流电动机的电路部分，产生电磁转矩进行机电能量转换的部分 • 励磁：为电机等“利用电磁感应原理工作的电气设备”提供工作磁
• 现状：目前在小型电动车及混合动力车中应用较多的电机大型车中也有部分应用 • 案例：丰田的Prius、福田 BJ6123EVCA8 • 优点：永磁同步电动机具有高的功率/质量比, 比其他类型的电动机有更高的效率,更大的输出
转矩, 电动机的极限转速和制动性能等优于其他类型的电动机。结构更加简单, 性能更加可靠、 体积更小, 质量更轻。 • 缺点：永磁同步电动机的功率范围较小, 最大功率仅为几十千瓦。永磁材料在受到振动、高温 和过载电流作用时, 其导磁性能可能会下降或发生退磁现象, 将严重降低永磁同步电动机的性 能, 甚至损坏电动机。大功率永磁同步电机驱动、控制系统复杂，造价较高。
二、电机介绍
3、分类 永磁无刷直流电动机：
• 现状：在电动车中有一定应用。 • 案例：如BWM EI • 优点：没有励磁损耗、散热容易，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。永磁无刷直流电动机与其它电动机系统相比具有更高的能量密 度和更高的效率。 • 缺点：驱动控制系统复杂, 造价高。而且永磁电动机受到永磁材料工艺的影响和限制,使得永 磁电动机的功率范围较小，电动机本身价格较高，可靠地控制器价格也较高。
9
二、电机介绍
2、性能特性
控制信号流
动力电源流向 机械方式连接
10
二、电机介绍
2、性能特性
11
二、电机介绍
3、类
汽车常用电动机：
• 直流电动机 • 永磁同步电机 • 交流三相感应电动机 • 永磁无刷直流电动机 • 开关磁阻电动机 • 外转子双凸极永磁电动机
12
二、电机介绍
3、分类 永磁同步电机：
• 换向器：换向极是安装在两相邻主磁极之间的一个小磁极，它的作 用是改善直流电机的换向情况，使电机运行时不产生有害的火花。
• 电刷：电枢电路的引入装置 • 电枢铁芯：是主磁路的组成部分，又是电枢绕组支撑部分； • 电枢绕组：由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接组成，他是直
流电动机的电路部分，产生电磁转矩进行机电能量转换的部分 • 励磁：为电机等“利用电磁感应原理工作的电气设备”提供工作磁
• 现状：目前在小型电动车及混合动力车中应用较多的电机大型车中也有部分应用 • 案例：丰田的Prius、福田 BJ6123EVCA8 • 优点：永磁同步电动机具有高的功率/质量比, 比其他类型的电动机有更高的效率,更大的输出
转矩, 电动机的极限转速和制动性能等优于其他类型的电动机。结构更加简单, 性能更加可靠、 体积更小, 质量更轻。 • 缺点：永磁同步电动机的功率范围较小, 最大功率仅为几十千瓦。永磁材料在受到振动、高温 和过载电流作用时, 其导磁性能可能会下降或发生退磁现象, 将严重降低永磁同步电动机的性 能, 甚至损坏电动机。大功率永磁同步电机驱动、控制系统复杂，造价较高。
电动汽车驱动电机ppt课件
26
第三章
驱动电机系统控制策略简介
驱动电机系统下电流程
27
第三章
驱动电机系统控制策略简介
驱动电机系统驱动模式
整车控制器根据车辆运行的不同情况，包括车速、挡位、电池 SOC值来决定，电机输出扭矩/功率。
当电机控制器从整车控制器处得到扭矩输出命令时，将动力电池 提供的直流电，转化成三相正弦交流电,驱动电机输出扭矩，通过机械 传输来驱动车辆。
9
第二章
驱动电机系统关键部件简介
C33DB 驱动电机控制器结构
10
第二章
驱动电机系统关键部件简介
C33DB 驱动电机控制器结构
11
第二章
驱动电机系统关键部件简介
C33DB 驱动电机控制器主要零件
12
第二章
驱动电机系统关键部件简介
C33DB驱动电机系统工作原理
在驱动电机系统中，驱动电机的输出动作主要是靠控制单元给定命令执 行，即控制器输出命令。控制器主要是将输入的直流电逆变成电压、频 率可调的三相交流电，供给配套的三相交流永磁同步电机使用。
CAN总线接口
29 CAN_SHIELD
10
TH
9
TL
电机温度传感器接口
28
屏蔽层
8
485+
7
485-
RS485总线接口
15 HVIL1(+L1) 26 HVIL2(+L2)
高低压互锁接口
19
第二章
驱动电机系统关键部件简介
检修——驱动电机控制器低压插件
建议检修时先确认插件是否连接到位，是否有“退针”现象。
20
第二章
驱动电机系统关键部件简介
检修——确认高压动力线束连接
新能源汽车概论课件 2.2认知新能源汽车电机及控制技术
13
任务2.2 认知新能源汽车电机及控制技术 五、驱动电机发展趋势
1.驱动电机的功率密度不断提高
驱动电机作为动力输出源，其自身的性能直接影响到了电动汽车的整体性能。除了需要 满足不同工况不同车型的需求，还要受车内空间的限制。这就需要电动轿车用电机向高性能 和小尺寸发展。不断提高电机本身的功率密度，用相对小巧的电机发挥出大的功率成为驱动 电机未来的发展趋势。永磁电机具有高转矩密度、高功率密度、高效率及高可靠性等优点。 我国具有世界最为丰富的稀土资源，因此高效节能、高性能、轻型化永磁电机是我国车用驱 动电机的发展方向。
14
任务2.2 认知新能源汽车电机及控制技术 五、驱动电机发展趋势
2.驱动电机高速化，回馈制动范围宽广高效化
通过提高电机的工作转速，减小电机的体积和质量，进而拓宽回馈制动的范围，采用适当 的变速系统及控制策略，可以使回馈制动的允许范围拓宽而适应更多工况，使整车节能更加 有效，延长行车里程。
15
任务2.2 认知新能源汽车电机及控制技术
电动汽车的再生制动发电系统组成
10
任务2.2 认知新能源汽车电机及控制技术 四、我国电机的应用
1.交流异步电机
2.开关磁阻电机
11
任务2.2 认知新能源汽车电机及控制技术 四、我国电机的应用
3.无刷直流电机
4.永磁同步电机
12
任务2.2 认知新能源汽车电机及控制技术 五、驱动电机发展趋势
1.驱动电机的功率密度不断提高 2.驱动电机高速化，回馈制动范围宽广高效化 3.驱动电机系统集成化和一体化 4.驱动电机控制系统数字化 5.开关磁阻电机市场化
5.开关磁阻电机市场化
未来为满足消费者对纯电动轿车的动力性、经济性需求，需要考虑到纯电动轿车的成本、效率 、续驶里程、100 km 能耗、最高速度等问题，在解决开关磁阻电机输出转矩脉动大的问题后，拥 有结构和控制简单、效率高、转速范围宽、成本低、质量轻等特点的开关磁阻电机将越来越会被汽 车企业重视，并运用在电动汽车上。
任务2.2 认知新能源汽车电机及控制技术 五、驱动电机发展趋势
1.驱动电机的功率密度不断提高
驱动电机作为动力输出源，其自身的性能直接影响到了电动汽车的整体性能。除了需要 满足不同工况不同车型的需求，还要受车内空间的限制。这就需要电动轿车用电机向高性能 和小尺寸发展。不断提高电机本身的功率密度，用相对小巧的电机发挥出大的功率成为驱动 电机未来的发展趋势。永磁电机具有高转矩密度、高功率密度、高效率及高可靠性等优点。 我国具有世界最为丰富的稀土资源，因此高效节能、高性能、轻型化永磁电机是我国车用驱 动电机的发展方向。
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任务2.2 认知新能源汽车电机及控制技术 五、驱动电机发展趋势
2.驱动电机高速化，回馈制动范围宽广高效化
通过提高电机的工作转速，减小电机的体积和质量，进而拓宽回馈制动的范围，采用适当 的变速系统及控制策略，可以使回馈制动的允许范围拓宽而适应更多工况，使整车节能更加 有效，延长行车里程。
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任务2.2 认知新能源汽车电机及控制技术
电动汽车的再生制动发电系统组成
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任务2.2 认知新能源汽车电机及控制技术 四、我国电机的应用
1.交流异步电机
2.开关磁阻电机
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任务2.2 认知新能源汽车电机及控制技术 四、我国电机的应用
3.无刷直流电机
4.永磁同步电机
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任务2.2 认知新能源汽车电机及控制技术 五、驱动电机发展趋势
1.驱动电机的功率密度不断提高 2.驱动电机高速化，回馈制动范围宽广高效化 3.驱动电机系统集成化和一体化 4.驱动电机控制系统数字化 5.开关磁阻电机市场化
5.开关磁阻电机市场化
未来为满足消费者对纯电动轿车的动力性、经济性需求，需要考虑到纯电动轿车的成本、效率 、续驶里程、100 km 能耗、最高速度等问题，在解决开关磁阻电机输出转矩脉动大的问题后，拥 有结构和控制简单、效率高、转速范围宽、成本低、质量轻等特点的开关磁阻电机将越来越会被汽 车企业重视，并运用在电动汽车上。
新能源车辆电机知识PPT
发电机
直流发电机 交流发电机
同步发电机
永磁同步发电机
电机
异步发电机
电动机
直流电动机 交流电动机
同步电动机 异步电动机
永磁同步电动机
磁阻同步电动机
单相异步电动机 三相异步电动机
电机基础知识➠工作原理
交流电机是一种用来实现电能和机械能相互转换的旋转电磁机械。 交流电机进行能量转换时，必须具备能做相对运动的两大部件：
19、金属电缆防水接头 20、定子 21、后轴承 22、波形弹簧片 23、后端盖 24、进水口 25、出水口
永磁同步电机➠驱动电机介绍 100kw电机爆炸图
1、甩水环II 2、甩水环I 3、防护罩 4、传动法兰 5、胀紧连接套 6、前端盖 7、接线盒 8、吊环 9、骨架密封圈
10、前轴承压套 11、前轴承 12、前轴承内盖 13、转子 14、定子 15、旋转变压器转子 16、旋转变压器压板 17、后轴承 18、波形弹簧片
一般指三相电机定子绕组的接线方式，区分为Y接与△ 接。
电机基础知识➠常用名词
IP防护等级：指电机防护固体级液体进入电机内部的等级标注方式
防护等级 (第1个数字)
含义 (防止固体物体进入内部的等级)
0
无防护
1
防护大于50mm的固体进入内部
2
防护大于12mm的固体进入内部
3
永磁同步电机➠驱动电机介绍 50kw电机爆炸图
1、传动法兰压板 2、传动法兰 3、传动法兰定位套 4、制动器安装座 5、前端盖 6、前轴承 7、前轴承内盖 8、前轴承压套 9、转子 10、转轴 11、机座 12、接线盒 13、航空插座 14、底角 15、进出水口 16、后轴承 17、旋转变压器转子 18、旋转变压器转子压板 19、后端盖 20、旋转变压器定子 21、旋转变压器定子压板 22、端盖盖板
新能源汽车驱动电机及其控制培训课件(ppt 54页)
应用：大功率、低速车辆，尤其是驱动系统功率需求较大的大型电动客车、特 斯拉等（矢量变频控制，缩小与同步电机差距），调速范围大
3、永磁同步电机
优点：小体积、轻量化、功率密度高，能耗小20%；缺点：成本高。应用广泛
4、开关磁阻电机
优点：结构简单，效率高（>85%）,成本低，调速灵活（可以通过改变电压， 导通和关断角度，拥有很好的调速范围和能力）；缺点：转矩脉动较大，噪音 大。在电动汽车上在试验阶段
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。
2020/4/20
7
汽车驱动电机概述—电机控制系统
2020/4/20
8
汽车驱动电机概述—电机控制系统
2020/4/20
9
汽车驱动电机概述—电机控制系统
2020/4/20
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汽车驱动电机概述—电机控制系统
2020/4/20
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汽车驱动电机概述—电机控制系统
2020/4/20
4
汽车驱动电机概述—驱动电机的特性 （1）体积小，质量轻，功率密度大； （2）效率高，高效区广； （3）恒功率范围广； （4）高安全性、舒适性； （5）可有效回收能量
2020/4/20
5
汽车驱动电机概述—电机分类
正弦波无刷直流电机（BLAC）=三相交流永磁同步电机（PMSM）
2020/4/20
小结
•本节讲述了驱动电机的类型及电机控制系统的总 体结构，本节需要注意的是电机控制系统总体构造。
2020/4/20
12
主要内容
1
汽车驱动电机概述
2
驱动电机的结构原理
3
逆变器的结构原理
4
电机检测与故障分析
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
41
逆变器的结构原理
2020/5/30
42
逆变器的结构原理
2020/5/30
43
逆变器的结构原理
2020/5/30
44
逆变器的结构原理
2020/5/30
45
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
(完整PPT)新能源汽车驱动电机及其控制
40
逆变器的结构原理
2020/2/6
41
逆变器的结构原理
2020/2/6
42
逆变器的结构原理
2020/2/6
43
逆变器的结构原理
2020/2/6
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逆变器的结构原理
2020/2/6
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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
2020/2/6
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主要内容
1
汽车驱动电机概述
2
驱动电机的结构原理
3
逆变器的结构原理
4
电机检测与故障分析
2020/2/6
47
电机检测与故障分析（比亚迪e5）
2020/2/6
48
电机检测与故障分析（知豆D2）
2020/2/6
49
电机检测与故障分析（知豆D2）
2020/2/6
50
电机检测与故障分析（EV200）
2020/2/6
18
驱动电机的结构原理-三相异步电机原理
2020/2/6
19
驱动电机的结构原理-三相异步电机原理
2020/2/6
20
驱动电机的结构原理-三相异步电机原理
2020/2/6
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
模块二 电动汽车基础知识
学习单元一 电动汽车基础认知
（1）交流感应电动机的定义
学习单元一 电动汽车基础认知
（2） 交流感应电动机的特点
交流感应电动机具有结构简单、坚固耐用、成本低廉、 运行可靠、低转矩脉动和低噪声的特点，近年来被广泛应用 于汽车。其最大缺点是驱动电路复杂，相对于永磁电动机而 言，感应电动机（异步电动机）效率和功率密度偏低。
学习单元二 蓄 电 池
②酸性蓄电池
酸性蓄电池主要指以硫酸水溶液为介质，如锌锰干蓄电 池（也称为酸性蓄电池）、海水蓄电池等。
学习单元二 蓄 电 池
③有机电解液蓄电池
有机电解液蓄电池主要以有机溶液为介质的蓄电池，如 锂蓄电池、锂离子蓄电池等。
学习单元二 蓄 电 池
（2）根据工作性质分类 蓄电池按工作性质可以分为一次蓄电池和二次蓄电池。
4 永磁电动机
（1）永磁电动机的分类
①永磁电动机按反电动势的类型可以分为反电动势为方 波的无刷直流电动机和反电动势为正反弦波的永磁同步电动 机。
学习单元一 电动汽车基础认知
4 永磁电动机
（1）永磁电动机的分类
②永磁同步电动机按定、转子的内外关系可分为外转子 结构和内转子结构两类。
学习单元一 电动汽车基础认知
学习单元二 蓄 电 池
3 蓄电池的分类
（1）根据电解液种类分类 （2）根据工作性质分类 （3）根据储存方式分类 （4）根据蓄电池所用正、负极材料分类
学习单元二 蓄 电 池
（1）根据电解液种类分类
碱性蓄 电池
有机电解 液蓄电池
酸性蓄 电池
学习单元二 蓄 电 池
①碱性蓄电池
碱性蓄电池指电解质主要以氢氧化钾水溶液为主的蓄电 池，如碱性锌锰蓄电池（俗称碱锰蓄电池或碱性蓄电池）、 镉镍蓄电池、镍氢蓄电池等。
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。
车用驱动电机原理与控制基础(第2版)课件：机电能量转换与电磁转矩的生成
参考轴，电角度 为转子位置角，以转子逆时针旋转为正方向。电磁转
矩正方向定义为与转速正方向相同，也为逆时针方向（电动模式）。
AB r = BA r = AB cos r
图3-7 具有定、转子绕组和气
隙的机电装置
AB 为互感最大值(AB > 0)。当、轴线重合时（r = 0），绕组A和
逆时针方向。
在电机旋转过程中，一方面磁链发生变化，另一方面转子又有角位移，此时由角位移所引起的磁能变化将产
生电磁力，并使部分磁场储能释放出来变为机械能；由磁链变化所引起磁能变化，将通过线圈内的感应电动
势从电源输入等量的电能而不断地得到补充。这样，通过耦合磁场的作用，电能将不断地转换为机械能（或
反之）。电能变换与机械能变换同步进行。
0
《车用驱动电机原理与控制基础》 机电能量转换与电磁转矩的生成
A A′ , 0
dA′
B
+ න B A , B′ dB′
0
9
2．双线圈励磁
§ 3.2.2 磁路的磁能与磁共能
从数学上可以证明，磁能和磁共能满足如下关系
m A , B + c A , B = A A + B B
A = −
即：
若忽略漏磁场，则有
deA = −A A d = A dA
deA = A dmA
在没有任何机械运动情况下，由电源输入的净电能将全部变成磁场能量的
增量m ，于是
dm = deA = A dmA
积分后可以得到磁场能量为
mA
m = න
图3-4 双线圈励磁的铁心
90 的位置；
图a），当r = 0 时， e = 0，虽然气隙磁场轴线没有偏移，不会产生电磁转
矩正方向定义为与转速正方向相同，也为逆时针方向（电动模式）。
AB r = BA r = AB cos r
图3-7 具有定、转子绕组和气
隙的机电装置
AB 为互感最大值(AB > 0)。当、轴线重合时（r = 0），绕组A和
逆时针方向。
在电机旋转过程中，一方面磁链发生变化，另一方面转子又有角位移，此时由角位移所引起的磁能变化将产
生电磁力，并使部分磁场储能释放出来变为机械能；由磁链变化所引起磁能变化，将通过线圈内的感应电动
势从电源输入等量的电能而不断地得到补充。这样，通过耦合磁场的作用，电能将不断地转换为机械能（或
反之）。电能变换与机械能变换同步进行。
0
《车用驱动电机原理与控制基础》 机电能量转换与电磁转矩的生成
A A′ , 0
dA′
B
+ න B A , B′ dB′
0
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2．双线圈励磁
§ 3.2.2 磁路的磁能与磁共能
从数学上可以证明，磁能和磁共能满足如下关系
m A , B + c A , B = A A + B B
A = −
即：
若忽略漏磁场，则有
deA = −A A d = A dA
deA = A dmA
在没有任何机械运动情况下，由电源输入的净电能将全部变成磁场能量的
增量m ，于是
dm = deA = A dmA
积分后可以得到磁场能量为
mA
m = න
图3-4 双线圈励磁的铁心
90 的位置；
图a），当r = 0 时， e = 0，虽然气隙磁场轴线没有偏移，不会产生电磁转
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二、新能源汽车常用电机驱动系统 （三）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 （2）异步电动机的特点 （3）异步电动机的控制系统 （4）异步电动机的应用现状
二、新能源汽车常用电机驱动系统 （四）永磁无刷电动机在新能源汽车中的应用
（1）永磁同步电动机简介 （2）永磁同步电动机的特点 （3）永磁电机作为驱动电机的优越性 （4）永磁同步电机的控制系统 （5）永磁电机应用现状
学习目标
１.时间要求:建议 8学时
２.知识目标： 掌握电机基本电磁定律； 熟悉电机的主要作用； 了解电机的分类； 了解电机的制造材料。
３.技能目标： 电机基本电磁定律、左手定则和右手定则的运用。
一、新能源汽车对驱动电机的性能要求
新能源汽车驱动电机在需要充分满足汽车运行功能的同时，还应 满足行驶的舒适性、环境适应性等性能以及对车辆依次充电续驶里程 的要求。新能源汽车驱动电机具有比普通工业电机更为严格的技术规 范和标准要求，其主要性能要求如下。
二、新能源汽车常用电机驱动系统
（七）各种电机的比较
电机类型 最高效率（%） 10%负荷时效率（%） 最高转速（r/min） 单位输出功率的相对成本比较 控制器相对价格比较 坚固及可靠性 功率密度 转矩转速特性 转速范围 易操作性 可靠性 结构坚固型 尺寸及质量 成本 控制器成本
直流有刷电机 85-89 80-87 4000-6000 1.0 1.0 良 差 一般 4000-6000 最好 差 差 大、重 高 低
新能源汽车
驱动电机与控制技术
2019/12/21
模块一 模块二 模块三 模块四 模块五
新能源汽车概述 电机学基础知识 新能源汽车驱动电机构造原理与检修 新能源汽车驱动电机与控制技术 新能源汽车其他类型电机结构原理检修
2019/12/21
模块二 电机学基础知识
1 新能源汽车对驱动电机的性能要求 2 新能源汽车常用电机驱动系统 3 电机基本电磁定律 4 电机的磁路 5 磁路和磁化 6 电磁感应定律和电磁力定律 7 电机的制造材料
（2）开关磁阻电机驱动系统已形成优化设计和自主研发能力，通过合理设 计电机结构、改进控制技术，产品性能基本满足整车需求；部分公司已具备 年产2000套的生产能力，能满足小批量配套需求，目前部分产品已配套整车 示范运行，效果良好。
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。
（一）体积小、质量轻 （二）全速段高效运行 （三）低速大转矩及宽范围的恒功率特性 （四）高可靠性 （五）高电压 （六）安全性能 （七）高转速 （八）使用寿命长
二、新能源汽车常用电机驱动系统
我国车用电机在全球资源条件下发展潜力较大。国内车用驱动电 机行业现状：电机业中的小行业、但制造门槛高，电机驱动系统还存 在较多差距与不足，但国内政策扶持将加快产业步伐。
二、新能源汽车常用电机驱动系统
（一）驱动电机系统简介
驱动电机及其控制系统
二、新能源汽车常用电机驱动系统
电动机驱动系统的基本组成框图
二、新能源汽车常用电机驱动系统
电机的分类(要求
（1）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。 （2）质量轻，以减轻车辆的整体质量，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。 （3）可靠性高、失效模式可控，以保证乘车者的安全。 （4）提供精确的力矩控制，动态性能较好。 （5）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。 （6）成本低，以降低车辆生产的整体费用。 （7）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。
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。
二、新能源汽车常用电机驱动系统 （五）开关磁阻电动机在新能源汽车中的应用
（1）开关磁阻电动机简介 （2）开关磁阻电机特点 （3）开关磁阻电动机的控制系统 （4）控制器 （5）位置检测器
二、新能源汽车常用电机驱动系统 （六）直流电动机在新能源汽车中的应用
（1）直流电动机简介 （2）直流电动机的特点 （3）直流电机的控制系统
永磁电机 90-97 90-92 4000-10000 1.0-1.5 2.5 良 好 好 4000-15000 好 一般 一般 小、轻 高 高
交流感应电机 94-95 79-85 9000-15000 0.8-1.2 3.5 优 一般 好 9000-15000 好 好 好 一般、一般 低 高
开关磁阻电机 90 78-86 <15000 0.6-1.0 4.5 优 一般 好 〉15000 好 好 好 小、轻 最低 一般