5电机驱动系统
电机驱动系统(完整)
八、开关磁阻电机控制系统
1. 开关磁阻电机结构
定、转子为结构双凸结构。 定、转子齿满足错位原理， 即错开1/m转子齿距。 通电一周，转过一个转子齿。 需要转子位置传感器。
6/4极的开关磁阻电动机
2. 开关磁阻电动机工作原理
靠磁通收缩产生转矩
转矩：
开关磁阻电机的 转矩瞬时值正比于 电流的平方， 也正比于电感对转 子位置角的变化率。
+
+C
-C
PWM 输入
电动“1” 回馈制动“ 0”
驱动信号 输出
6. 无刷直流电机及其控制系统的优缺点
优点： 1. 具有直流电机的控制特性。 2. 控制相对简单。 3. 电机效率高，体积小。
缺点： 1. 由于永磁材料贵，电机价格较贵。 2. 过热容易导致永久性失磁。 3. 弱磁运行较困难。 4. 需要转子位置传感器。
功率变换器主电路
交流电机电枢绕组
六、无刷直流电机控制系统
1. 系统构成
三相功率 变换器
控制电路 控制器
永磁 同步电机
转子位置 传感器
自控式永磁 同步电机
2.无刷直流电机与永磁同步电机差别
B0(e0)
永磁同步电机
0
无刷直流电机
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
S
Z
iC
C
FAC
F0
N
FCB
Y
iB
bmw第五代电力驱动系统工作原理
第一部分：概述1.1 引入宝马第五代电力驱动系统的重要性宝马作为世界知名的汽车制造商，一直致力于推动电动汽车技术的发展。
其第五代电力驱动系统是一项重要的突破，将为电动汽车市场带来重大影响。
1.2 本文的意义和目的本文将对宝马第五代电力驱动系统的工作原理进行深入解析，以帮助读者更好地理解这一重要技术，并为未来的电动汽车技术发展提供参考。
第二部分：概述宝马第五代电力驱动系统2.1 宝马第五代电力驱动系统的概念和特点宝马第五代电力驱动系统是基于先进的电动汽车技术研发而成，它具有高效、高性能和高可靠性的特点，能够为电动汽车提供强大的动力支持。
2.2 系统的组成部分该系统包括电动机、电力电子、高压电池、充电系统等多个组成部分，各部分共同协作，实现电动汽车的动力输出和能量管理。
第三部分：电动车的工作原理3.1 电动机的工作原理电动车的动力来源是电动机，宝马第五代电力驱动系统采用了最先进的永磁同步电动机，其工作原理是利用电磁感应产生转矩，驱动汽车的运动。
3.2 电力电子的作用电力电子是控制电动机运行的核心部件，它能够将电能转换成适合电动机使用的形式，并对电机进行精准的调控。
3.3 高压电池的作用和优势高压电池是电动汽车的能量存储单元，宝马第五代电力驱动系统采用了先进的锂离子电池技术，具有能量密度高、充放电效率高、循环寿命长等优势。
第四部分：能量管理和充电系统4.1 能量管理的重要性能量管理是电动汽车系统中至关重要的一环，它负责合理分配和利用电池储存的能量，以最大程度地提高汽车的续航里程和性能表现。
4.2 充电系统的工作原理充电系统包括车载充电器和外部充电设备两部分，它们共同协作，将外部的电能转化为电池储存的能量，为车辆提供充电服务。
第五部分：技术创新和未来展望5.1 技术创新和发展趋势宝马第五代电力驱动系统借助新一代的电动汽车技术，实现了多项重要的技术创新，并有望为未来的电动汽车发展带来更多突破。
5.2 对未来的展望宝马第五代电力驱动系统的问世标志着电动汽车技术的进一步进步，未来，它将在电动汽车市场中发挥越来越重要的作用，为环境保护和汽车产业的可持续发展做出更大的贡献。
电机及驱动系统 ppt课件
4)电力电子器件。向全控型电力电子控制器件发展。
5)控制策略。由低效有级控制；过渡到低效无级控制；向着高效 无级控制及智能控制的高性能系统发展。而控制方法有最优控制、 滑模控制、鲁棒控制、模糊控制、自适应控制、神经网络控制等。
限制，通常在低于基速前采用降压恒转矩调速，高于基速后采用弱磁 恒功率调速来增大nmax，而弱磁调速与电机类型相关:永磁电机因弱磁 较难使转速因子x=2、而交流异步电机x=4、开关磁阻电机x=6。
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第一节 概 述
3）静差率。电动机从理想空载(T=0)加到额定负载(T=Te)时， 由理想空载转速n0降为额定转速ne的转速降Δ ne与n0之比，即表示为：
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8、可兼作发电机使用
由于HEV结构的不同，有的HEV既有电动机，又有发电机，如97年款的Prius。 由于采用了混联式结构，电动机和发电机二者兼有，并且通过行星齿轮机构耦合在 一起。
为减少汽车的自重和节省空间，绝大部分HEV的电动机均可兼作发电机使用， 以回收汽车制动和减速时的能量。
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3、转矩密度和功率密度大、质量轻、体积小
转矩密度、功率密度分别是指最大转矩体积比和最大功率体积比
采用铝合金外壳等降低电动机的质量；各种控制装置和冷却系统的材料等也应 尽可能选用轻质材料。
TOYOTA HEV的电动机功率密度的变化
电动机的转矩重量比的比较
可以看出，SUV的转矩重量比与Prius相比增加了9%。
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五、电动机类型的选择
项目 过载能力
效率 寿命 转速范围 功率范围 可靠性 转矩/电流比 结构坚固性 电动机外形尺寸 电动机质量 电动机成本 驱动控制成本 转矩/惯量比
驱动电机系统工作原理
驱动电机系统工作原理1. 驱动电机系统简介驱动电机系统是指由电池组、电机、电控等部分组成的驱动系统，主要用于汽车、电动车、轮椅等各类电动交通工具中。
其工作原理是通过电量储存装置将电能转换为电力，再通过控制器对电机进行控制，使其输出扭矩并驱动车轮运动。
2. 电池组电池组是驱动电机系统的电源，负责储存电能供电机使用。
不同型号的电池组材料、结构和性能有着很大不同，如铅酸电池、锂离子电池、超级电容等。
但无论是何种电池，均需特殊的充放电管理系统作为支持。
3. 电机电机是驱动电动交通工具的心脏，是将电能转换为机械能的重要零部件。
常见的电机有直流电机、交流异步电机、交流同步电机等。
其中直流电机转速调节比较灵活，适用于小功率电动交通工具，而交流电机则适用于大功率电动交通工具，采用直流变交流的控制方法来实现调速和定位的功能。
4. 电控电控器是驱动电机系统的重要组成部分，主要功能是对电池组、电机的状态进行监测和控制。
通过内部现代化的芯片处理器，对电机的控制指令精准到微秒级别的调节。
电控器还具有相应的保护措施，当发生过流、过压、过温等异常情况时会自动保护，防止系单被损坏。
5. 工作原理驱动电机系统的工作原理是将电池组储存的电能转化为机械能，使车轮开始运动。
当驾驶员踩下油门时，电控器接收到控制信息，向电机发出指令，调节电机的输出功率扭矩大小和转速等参数。
通过驱动轴和传动装置传递力矩和动力，从而推动车轮前行。
当电池组放电至一定程度时，驱动电机系统需要进行充电，使电池组储存更多的电能，以便下一次使用。
6. 总结驱动电机系统是现代电动交通工具的关键部件，其技术的发展和进步将使电动交通工具更加普及和可靠。
未来，随着电动交通工具的不断更新换代，驱动电机系统也将持续发展，其制造和应用技术不断完善，为推动社会经济发展和环境保护发挥越来越重要的作用。
【新能源汽车技术】第五章 电动汽车驱动电机及控制系统
4. 不同类型的电机
2.交流三相感应电动机
U1 V2
W2
W1
V1
U2
笼型三相异步电动机的结构 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。
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。
4. 不同类型的电机
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。
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。
纯电动汽车的驱动电机系统详解
纯电动汽车的驱动电机系统详解驱动电机系统是电动汽车三大核心系统之一，是车辆行驶的主要驱动系统，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。
一、驱动电机系统介绍驱动电机系统由驱动电机、驱动电机控制器(MCU)构成，通过高低压线束、冷却管路与整车其他系统连接，如图1所示。
整车控制器(VCU)根据加速踏板、制动踏板、挡位等信号通过CAN网络向电机控制器MCU发送指令，实时调节驱动电机的扭矩输出，以实现整车的怠速、加速、能量回收等功能。
电机控制器能对自身温度、电机的运行温度、转子位置进行实时监测，并把相关信息传递给整车控制器VCU，进而调节水泵和冷却风扇工作，使电机保持在理想温度下工作。
驱动电机技术指标参数，如表1所示，驱动电机控制器技术参数如表2所示。
1、驱动电机永磁同步电机是一种典型的驱动电机(图2)，具有效率高、体积小、可靠性高等优点，是动力系统的执行机构，是电能转化为机械能载体。
它依靠内置旋转变压器、温度传感器(图3)来提供电机的工作状态信息，并将电机运行状态信息实时发送给MCU。
旋转变压器检测电机转子位置，经过电机控制器内旋变解码器解码后，电机控制器可获知电机当前转子位置，从而控制相应的IGBT功率管导通，按顺序给定子三个线圈通电，驱动电机旋转。
温度传感器的作用是检测电机绕组温度，并提信息供给MCU，再由MCU通过CAN线传给VCU，进而控制水泵工作、水路循环、冷却电子扇工作，调节电机工作温度。
驱动电机上有一个低压接口和三根高压线(V、U、W)接口，如图4所示。
其中低压接口各端子定义如表3所示，电机控制器也正是通过低压端口获取的电机温度信息和电机转子当前位置信息。
2、驱动电机控制器驱动电机控制器MCU结构如图5所示，它内部采用三相两电平电压源型逆变器，是驱动电机系统的控制核心，称为智能功率模块，它以IGBT(绝缘栅双极型晶体管)为核心，辅以驱动集成电路、主控集成电路。
5轴数控加工中心的主要驱动系统有哪些？
5轴数控加工中心的重要驱动系统有哪些？5轴数控加工中心采纳了先进的技术和创新的设计，具有高精度、高效率和多功能的特点。
它能够在一台机器上进行多种多而杂零件的加工，大大提高了生产效率和产品质量。
5轴数控加工中心的重要驱动系统包含以下几个部分：1.直线轴驱动系统：直线轴驱动系统负责驱动加工中心的X、Y、Z轴直线运动。
这些轴的运动通常由电机驱动，电机通过传动系统将动力传递到直线轴上，使其进行往复运动。
直线轴驱动系统一般采纳交流伺服电机或直流伺服电机作为动力源，利用数控机床中的掌控系统对电机进行精准明确掌控，从而实现高精度的加工操作。
2.旋转轴驱动系统：旋转轴驱动系统负责驱动加工中心的旋转运动，包含A、B、C 轴。
这些旋转轴通常由伺服电机驱动，通过齿轮或同步带将动力传递到旋转轴上，使其进行旋转运动。
旋转轴驱动系统需要充足高精度、高速度和大扭矩的要求，以确保工件的加工质量和精度。
3.主轴驱动系统：主轴驱动系统负责驱动加工中心的主轴进行旋转运动。
主轴是加工中心的核心部件，用于装夹和加工工件。
主轴驱动系统一般采纳交流电机或直流电机作为动力源，通过减速器将动力传递到主轴上，使其进行旋转运动。
主轴驱动系统需要具备高精度、高速度和强大的扭矩输出本领，以确保加工过程中的稳定性和精度。
4.进给轴驱动系统：进给轴驱动系统负责驱动加工中心的进给轴进行往复运动。
进给轴通常由伺服电机驱动，通过丝杠或同步带将动力传递到进给轴上，使其进行往复运动。
进给轴驱动系统需要充足高精度、高速度和大扭矩的要求，以确保工件的加工质量和精度。
总体来说，5轴数控加工中心的驱动系统需要具备以下特点：1.高精度：为了保证加工过程中的稳定性和精度，驱动系统需要具备高精度和低误差的特点，以确保工件的加工质量和精度。
2.高速度：为了提高加工效率和质量，驱动系统需要具备高速度和快速响应的特点，以实现高速、高效的加工操作。
3.大扭矩：为了充足重切削的需求，驱动系统需要具备大扭矩和强大的动力输出本领，以确保工件的加工质量和精度。
任务5 驱动电机及控制器温度高故障的诊断与维修
任务5 驱动电机及控制系统过热报警故障的诊断与维修
不同驱动电机的基本性能比较
任务5 驱动电机及控制系统过热报警故障的诊断与维修
4.电动汽车动力系统架构
任务5 驱动电机及控制系统过热报警故障的诊断与维修
外转子轮毂电动机
任务5 驱动电机及控制系统过热报警故障的诊断与维修
内转子轮毂电动机
5.3 驱动电机及其控制系统维修准备 1.维修计划 （1）外部直观检查； （2）采用仪器设备检测； （3）确定故障原因和零部件； （4）针对存在问题进行拆装维修。
任务5 驱动电机及控制系统过热报警故障的诊断与维修
2.维修设备与材料准备
任务5 驱动电机及控制系统过热报警故障的诊断与维修
5.4 驱动电机及其控制系统故障的检查
（1）总体组成与基本工作原理
任务5 驱动电机及控制系统过热报警故障的诊断与维修
比亚迪e6电动汽车电机控制原理框图
任务5 驱动电机及控制系统过热报警故障的诊断与维修
（2）主要部件结构原理 1）驱动电机
任务5 驱动电机及控制系统过热报警故障的诊断与维修
• 比亚迪e6电动汽车驱动电机整体结构
任务5 驱动电机及控制系统过热报警故障的诊断与维修
输出转矩。 9）峰值转矩:电机在规定的持续时间内允许输
出的最大转矩。
任务5 驱动电机及控制系统过热报警故障的诊断与维修
10）额定效率：额定输出功率与额定输入电功率的 百分比。
11）额定功率因数：对于交流电机,定子相电流比相 电压滞后一个角，其cos值就是异步电机的功率因 数。
12）绝缘等级:它是按电机绕组所用的绝缘材料在使 用时容许的极限温度来分级的。所谓极限温度,是 指电机绝缘结构中最热点的最高容许温度。
方程豹5驱动原理
方程豹5驱动原理方程豹5是一款高性能的互联网汽车，其驱动原理是采用了先进的电动驱动系统。
下面我们将深入了解方程豹5的驱动原理。
1. 电动驱动系统的核心技术方程豹5采用的是纯电动驱动系统，其中核心技术是电池、电机和电控系统的协同工作。
方程豹5搭载了高能量密度的锂离子电池，能够提供持久而稳定的动力供应。
同时，为了保证驱动效率和续航里程，方程豹5的电机利用了磁力传导和变频调速等先进技术，能够在各种工况下实现高效能的能量转换，并最大程度地延长续航里程。
电控系统则负责对电池和电机的监控和控制，保证系统的安全与稳定运行。
2. 动力管理系统方程豹5的电动驱动系统采用了先进的动力管理系统。
该系统能够实时监测车辆的动态参数，如速度、转向角度和车辆负载等，并根据不同参数进行智能调控，以提供最佳的驾驶性能和能耗控制。
通过动力管理系统的精确控制，方程豹5能够实现动力与燃油的最佳匹配，达到更高的能效。
3. 智能驾驶辅助系统方程豹5还配备了先进的智能驾驶辅助系统，能够在驾驶过程中提供多种辅助功能。
比如，方程豹5拥有自适应巡航系统，能够根据前方车辆的行驶状态自动调整车速，提供更安全和舒适的驾驶体验。
此外，方程豹5还具备自动泊车和智能避障等功能，提高了驾驶的便利性和安全性。
4. 蓝牙连接与互联网功能方程豹5作为一款互联网汽车，具备强大的互联网功能。
车辆可以通过蓝牙技术与智能手机连接，实现电话、音乐和导航等功能的无缝衔接。
同时，方程豹5还支持车辆远程控制功能，用户可以通过手机APP远程查看车辆状态、开锁、关窗等操作，提供了更便捷的用户体验。
总结：方程豹5的驱动原理基于电动驱动系统，通过先进的电池、电机和电控系统的协同工作，实现高效能的能量转换和持久稳定的动力供应。
同时，方程豹5还配备了智能驾驶辅助系统和互联网功能，提供更安全、便捷和智能化的驾驶体验。
方程豹5的驱动原理不仅展示了互联网汽车的未来发展方向，也为用户带来了全新的驾驶体验。
电机驱动系统功能及原理
电机驱动系统功能及原理驱动电机及驱动电机控制器是新能源汽车行驶系统中的核心元件，其决定了车辆的主要性能指标，对新能源汽车整车行驶的动力性、经济性、安全性、操控稳定等性能有着重要的影响。
电机控制器从整车控制器获得整车的扭矩需求，从动力电池包获得电能，经过自身逆变器的调制，获得控制电机所需要的电流和电压，提供给电机，使得电机的转速和转矩满足整车行驶需求。
1.驱动电机（1）驱动电机组成及作用永磁同步电机分为正弦波永磁同步电机和方波驱动的永磁同步电机，其作用主要为车辆行驶提供驱动力，是电动汽车的动力装置。
永磁同步电机主要由定子和转子、端盖、轴承、旋转变压器等部件组成。
电机的温度传感器（热敏电阻），热敏电阻是缠绕在定子绕组里面，监测电机的温度。
（2）永磁同步电机的工作原理永磁同步电机中的永磁是指电机的转子是永磁铁（永磁体），同步是指转子频率与定子频率是一样的，电机是指将电能转化为机械能的装置。
永磁同步电机是通过电转磁的方式，让外圈磁场旋转起来，定子外圈磁场旋转起来就能通过磁场的异性相吸、同性相斥的原理让里面的转子永磁体跟随着旋转。
尼古拉·特拉斯在前人的基础上，创新性的将交流电用在线圈中，通过线圈里面交流电的相位角差，得到可交替变化的磁场。
2.电机控制器（1）驱动电机控制器结构电机控制器内部包含1个逆变器（DC/AC）和1个直流转换器（DC/DC）；逆变器由IGBT、直流母线电容、驱动和控制电路板组成，实现直流（可变的电压、电流）与交流（可变的电压、电流、频率）之间的转变。
直流转换器由高低压功率器件变压器、电感、驱动和控制电路板等组成，实现直流高压向直流低压的能量传递。
电机控制器还包含冷却器（通过冷却液）给电子功率器件散热。
（2）驱动电机控制器功能电机控制器安装在前舱内，采用CAN通讯控制，控制着动力电池组到电机之间能量的传输，同时采集电机位置信号和三相电流检测信号，精确地控制驱动电机运行。
电机控制器是一个既能将动力电池中的直流电转换为交流电以驱动电机，同时具备将车轮旋转的动能转换为电能（交流电转换为直流电）给动力电池充电的设备。
电机驱动系统的组成
电机驱动系统主要由以下几个部分组成：
电机：电机是电机驱动系统的核心部件，它是一种将电能转化为机械能的装置。
根据实际需要，可以选择不同类型的电机，如直流电机、交流电机、步进电机等。
控制器：控制器是电机驱动系统的大脑，它负责控制电机的转速、转向和运动轨迹。
控制器通常由微处理器或单片机等集成电路组成，可以通过编程实现不同的控制策略。
传感器：传感器是电机驱动系统中的重要组成部分，它用于检测电机的转速、位置和运动状态等信息。
根据需要，可以选择不同类型的传感器，如光电编码器、霍尔传感器、拉线传感器等。
电源：电源是电机驱动系统中的能源供应单元，它负责提供电能给电机和控制器。
根据电机的类型和功率需求，可以选择不同类型的电源，如直流电源、交流电源、电池等。
散热系统：由于电机在运转过程中会产生大量的热量，因此需要散热系统来降低电机和控制器的温度，以保证系统的稳定运行。
散热系统通常包括散热器、风扇等部件。
保护电路：保护电路是电机驱动系统中的重要组成部分，它用于保护电机和控制器的安全运行。
保护电路通常包括过流保护、过压保护、欠压保护等。
以上是电机驱动系统的主要组成部分，它们协同工作可以实现电机的驱动和控制。
根据实际应用场景的不同，电机驱动系统的组成和配置也有所不同。
工业机器人中五大电动伺服驱动系统
工业机器人中五大电动伺服驱动系统机器人电动伺服驱动系统是利用各种电动机产生的力矩和力，直接或间接地驱动机器人本体以获得机器人的各种运动的执行机构。
对工业机器人关节驱动的电动机，要求有最大功率质量比和扭矩惯量比、高起动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。
特别是像机器人末端执行器（手爪）应采用体积、质量尽可能小的电动机，尤其是要求快速响应时，伺服电动机必须具有较高的可靠性和稳定性，并且具有较大的短时过载能力。
这是伺服电动机在工业机器人中应用的先决条件。
机器人对关节驱动电机的主要要求规纳如下：1）快速性。
电动机从获得指令信号到完成指令所要求的工作状态的时间应短。
响应指令信号的时间愈短，电伺服系统的灵敏性愈高，快速响应性能愈好，一般是以伺服电动机的机电时间常数的大小来说明伺服电动机快速响应的性能。
2）起动转矩惯量比大。
在驱动负载的情况下，要求机器人的伺服电动机的起动转矩大，转动惯量小。
3）控制特性的连续性和直线性，随着控制信号的变化，电动机的转速能连续变化，有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比。
4）调速范围宽。
能使用于1：1000～10000的调速范围。
5）体积小、质量小、轴向尺寸短。
6）能经受得起苛刻的运行条件，可进行十分频繁的正反向和加减速运行，并能在短时间内承受过载。
目前，由于高起动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛应用，一般负载1000N（相当100kgf）以下的工业机器人大多采用电伺服驱动系统。
所采用的关节驱动电动机主要是AC伺服电动机，步进电动机和DC伺服电动机。
其中，交流伺服电动机、直流伺服电动机、直接驱动电动机（DD）均采用位置闭环控制，一般应用于高精度、高速度的机器人驱动系统中。
步进电动机驱动系统多适用于对精度、速度要求不高的小型简易机器人开环系统中。
交流伺服电动机由于采用电子换向，无换向火花，在易燃易爆环境中得到了广泛的使用。
机器人关节驱动电动机的功率范围一般为0.1～10kW。
电机驱动系统由什么组成
电机驱动系统由什么组成电机驱动系统由什么组成电机驱动系统主要由电动机、功率转换器、控制器、检测传感器以及电源等部分组成。
电机驱动系统的作用指通过控制电机的旋转角度和运转速度,以此来实现对占空比的控制,来达到对电机怠速控制的方式。
电机驱动系统由什么组成电机驱动系统主要由电动机、功率转换器、控制器、检测传感器以及电源等部分构成。
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、后备功率高和效率高的特性，另外还要求可靠性高、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。
驱动系统是电动汽车最主要的系统之一。
电动汽车运行性能的好坏主要是由其驱动系统决定的。
电动汽车驱动系统由牵引电机、电机控制器、机械传动装置、车轮等构成。
它的储能动力源是电池组。
电机控制器接收从加速踏板(相当于燃油汽车的油门)、刹车踏板和PDRN(停车、前进、倒车、空档)控制手柄的输出信号，控制牵引电机的旋转，通过减速器、传动轴、差速器、半轴等机械传动装置(当电动汽车使用电动轮时机械传动装置有所不同)带动驱动车轮。
车辆减速时，电机对车辆前进起制动作用，这时电机处在发电机运行状态，给储能动力源充电，称之为再生制动。
动力驱动系统的再生制动功能是非常重要的，它能使电动汽车一次充电后行驶的里程增加15~25%。
电机驱动系统的工作原理电机驱动系统的工作原理是利用电动势在磁场中产生的力来驱动机械装置，将电能转换为机械能。
其中，电能转换过程是：将电能通过电动机的电枢传递到电枢上，电枢上的电流经过线圈，在线圈中产生的磁场会沿着线圈的方向产生一个力，这个力可以驱动电机转动，由此实现电能转换为机械能。
电机驱动系统的故障主要分为电力系统的故障可分为简单故障和复合故障两大种类。
(1)简单故障是指电力系统中某一处发生一种横向(即短路)故障或纵向(即断线)故障的情况，其中包括三相短路、单相接地短路、两相短路、两相接地短路、单相断线、两相断线等故障。
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电动汽车驱动系统对于电机有以下要求： （1）高电压。在允许的范围内，尽可能采用高电压面积，特别是可以降低功率转 换器的成本。这样可以减小电机的尺寸和导线截面积。 （2）小质量。电机应尽量采用铝合金外壳，以降低电动机的质量，还要设法降低 电机控制器和冷却系统的质量，一般为工业用电动机的1/2~1/3。 （3）较大的起动转矩和较大的调速范围，使电动汽车有好的起动性能和加速性能， 从而获得起动、加速、行驶、减速、制动所需的功率与转矩。 （4）高效率，低损耗。应在车辆减速时，实现再生制动能量回收，再生制动回收 能量能达到总能量的10％～15％。 （5）电气系统和控制系统的安全性必须符合国家(或国际)有关车辆电气控制安全 性能的 标准和规定，装备有高压保护设备。 （6）高可靠性。耐温和耐潮性能强，运行时噪声低，能够在较恶劣的环境下长时 间工作，结构简单，适合大批量生产，使用维修方便。
第五章 电机驱动系统
电驱动系统是电动汽车(EV)和混合动力电动汽车(HEV)的心脏。这些 系统由电动机、功率变换器和电子控制器构成。电动机将电能转换成机械能推 动车辆，或反之将机械能转化为电能进行再生制动和(或)对车载储能装置充 电。功率变换器用来对电动机提供特定的电压和电流。电子控制器根据驾车要 求，通过对功率变换器提供控制信号来控制功率变换器，进而调整电动机的运 行，以产生特定的转矩和转速。电子控制器可进一步分为三个功能单元：检测 器、接口电路和处理器。检测器通过接口电路将所测量的物理量，如电流、电 压、温度、速度、转矩和磁通转换为电信号。这些信号被处理成相应的电平后， 输入处理器。处理器的输出信号通常被放大后，经由接口电路，驱动功率变换 器的功率半导体器件。
入到电机定子绕组上的功率之比值。 12)电机及控制器整体效率。电机转轴输出功率除以控制器输入功率。 13)温升。电机在运行时允许升高的最高温度。
• 当电动机在额定运行情况下输出额定功率时，称为满载运行，这时电动机的运 行性能、经济性及可靠性等均处于优良状态。
• 输出功率超过额定功率时称为过载运行，这时电动机的负载电流大于额定电流， 将会引起电动机过热，从而减少了电动机使用寿命，严重时甚至烧毁电动机。
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① D1
④
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②
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Байду номын сангаас
T2
① D1
④
U g1 T T
t Ug2
t
Ub
D2
③
②
六、直流电动机的暂波控制
要实现对直流电动机的控制，
一般要使用DC-DC变换器。当DC-
DC以斩波方式工作时，称为直流
斩波器，广泛应用于直流电动机驱 动的电压控制。直流电动机在电动
T1
① D1
④
汽车上的应用，要求电动机能够四 Ug1 象限运行，即要实现正转、正转制
动、反转和反转制动。但对于具有
倒车档的车辆，只需要二象限运行。U g 2 二象限DC-DC变换器的电路如
直流电动机分为绕组励磁式直流电动机和永磁式直流电动机。在电动汽车 所采用的直流电动机中，小功率电动机采用的是永磁式直流电动机，大功率电 动机则采用绕组励磁式直流电动机。
绕组励磁式直流电动机根据励磁方式的不同，可分为他励式、并励式、串 励式和复励式4种类型。
1．他励式直流电动机 他励式直流电动机的励磁绕组与电枢绕组无连接关系，而由其他直流电源
第一节 电动汽车的电机驱动系统概述
电动汽车的电机驱动系统把电能转化为机械能，并通过传动装置(或直接)将能量 传递到车轮进而驱动车辆按照驾驶人意志行驶，是电动汽车的关键系统之一。它在电 动汽车上的具体任务是：在驾驶入操纵控制下，将内燃机，发电机系统、动力电池组 的电能转化为车轮的动能驱动车辆，并在车辆制动时把车辆的动能再生为电能反馈到 动力电池中以实现车辆的再生制动。
倍）；为保证汽车能达到最高车速，要求电机高速区处有一定的功率输出。 （4）驱动系统高效，电磁兼容性好，易于维护。 （5）良好的可靠性、耐温、耐潮湿，可以在恶劣的环境条件下长时期运转，结构简
单，适合批量生产。
目前常用的驱动系统主要有两类：直流电机驱动系统和交流电机驱动系统。 直流电机驱动系统即由直流电源供给电机的驱动系统，交流电机驱动系统即由交流 电源供给电机的驱动系统。
根据驱动电机的工作电源、结构以及工作原理的不同，对电动汽车用驱动电 机进行分类，如图5-1所示。
电动汽车电机驱动系统电机的主要性能参数如下： 1)额定电压。在额定工况运行时，电机定子绕组应输人的线电压值。 2)额定电流。在额定电压下，电机轴上输出的机械功率为额定功率时，电机定子
绕组通过的线电流值。 3)额定转速。在额定电压输入下，以额定功率输出时对应的电机最低转速。 4)额定功率。在额定条件下，电机轴上输出的机械功率。 5)峰值功率。在规定的时间内，电机允许输出的最大输出功率。 6)最高工作转速。相应于电动汽车最高设计车速的电机转速。 7)最高转速。在无带载条件下，电机允许旋转的最高转速。 8)额定转矩。电机在额定功率和额定转速下的输出转矩。 9)峰值转矩。电机在规定的持续时间内允许输出的最大转矩。 10)堵转转矩。电机转子在所有角位堵住时所产生的转矩最小测得值。 l 1)机械效率。在额定运行时电机轴上输出的机械功率与电机在额定运行时电源输
的励磁电流产生。若串励绕组产生的磁通量与并励绕组产生的磁通量方向相同， 称为积复励；若两个磁通量方向相反，则称为差复励。
复励式直流电动机的永磁励磁部分采用高磁性钕铁硼材料，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励磁绕组，通过控制励磁绕组的励磁电流 或励磁磁场的大小，能克服永磁他励直流电动机不能产生足够的输出扭矩这种缺 陷，以满足电动汽车低速或爬坡时的大扭矩要求，而电动机的重量和体积比串励 式直流电动机小。
3、摩擦和风阻 轴承和电刷有摩擦损耗，转子有风阻，如果转子安装风扇进行冷却，这个值
更大。
4、常数损失 不管电机的速度和扭矩大小，始终存在。
总损失
电机效率
200
0.8 150 0.84
Efficiency Maximum driving torque Maximum braking torque
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．串励式直流电动机 串励式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。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 式直流电动机通常用较粗的导线绕成，匝数较少。
串励式直流电动机在低速运行时，能给电动汽车提供足够大的转矩。在高速运 行时，电动机电枢中的反电动势增大，与电枢串联的励磁绕组中的励磁电流减小， 电动机高速时的弱磁调速功能易于实现，因此串励式直流电动机驱动系统能较好地 符合电动汽车的特性要求。但串励式直流电动机由低速到高速运行时弱磁调速特性 不理想，随着电动汽车行驶速度的提高，驱动电动机输出转矩快速减小，不能满足 电动汽车高速行驶时风阻大而需要较大输出转矩的要求。
作为电动汽车的关键子系统，为了满足汽车的动力性、经济性、排放性，电机驱 动系统具有以下特点： （1）以电磁转矩为控制目标，加速踏板和制动踏板的开度是电磁转矩给定的目标值，
要求转矩响应迅速，波动小。 （2）电动汽车要求驱动电机有较宽的调速范围，电机能在四象限内工作。 （3）为保证加速时间，要求电机低速时有大的转矩输山和较大的过载倍数（2～4
M
（c）电动与制动转换
CU
Ub i
t1 t2
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D1 T1 D2 T2D1 T1 D2 T2D1 T1
图 2-10 DC-DC工作电压和电流波形
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T1 D1
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D4
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T5
D5
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• 电动机的输出功率小于额定功率时称为轻载运行，轻载时电动机的效率和功率 因数等运行性能均较差，因此电动机应尽量避免轻载运行。
第二节 直流电机驱动系统
直流电机驱动系统即由直流电源供给电机的驱动系统。由于存在调速性能 好、过载能力强、控制简单等优势，曾经在调速电动机领域独占鳌头。
一、直流电动机的分类
对励磁绕组供电，因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。 他励式直流电动机在运行过程中励磁磁场稳定而且容易控制，容易实现电
动汽车的再生制动要求。当采用永磁激励时，虽然电动机效率高、重量轻和体 积小，但由于励磁磁场固定，电动机的机械特性不理想，难以满足电动汽车起 动和加速时的大转矩要求。
2．并励式直流电动机 并励式直流电动机的励磁绕组与电枢绕组并联，共用同一电源，性能与他励式
T2
D2
图所示。图中T1 、T2为绝缘栅晶
③
②
M
体管(IGBT），D1、D2为续流二极
管，Ug1、Ug2为驱动电压，其大
小相等，方向相反。电路采用蓄电