第四章 驱动电机及控制系统【新能源汽车结构与检修】
新能源汽车结构与检修课件-4.2驱动电机及控制系统结构原理-248
《新能源汽车结构原理与检修》
机械工业出版社
拓展阅读
利用空调变频器驱动空调压缩机
《新能源汽车结构原理与检修》
机械工业出版社
任务实施
• 1、高压防护作业及场地隔离 • 2、电机旋转变压器检测 • 3、驱动电机系统数据流记录与分析
《新能源汽车结构原理与检修》
机械工业出版社
单元小结
北汽EV160电机控制器 《新能源汽车结构原理与检修》
长城WEY P8电机控制器 机械工业出版社
2.2 电机控制器
（2）电机控制器结构 电机控制器以IGBT模块（绝缘栅双极型晶体管）为核心，主要由控制板、冷 却水道、UVW高压插件、直流高压插件、IGBT模块及驱动板组成。 驱动电机控制器内部设有故障诊断电路，当诊断出系统异常时会激活一个错 误代码，发送给整车控制器，同时也会存储该故障码和数据。
《新能源汽车结构原理与检修》
机械工业出版社
2.1驱动电机系统
在再生能量阶段，通过车轮的旋转带动电机转动。此时电动机转为 发电机的功能，由电机控制器将电机产生的交流电转为直流电，然后向 动力电池充电。
《新能源汽车结构原理与检修》
机械工业出版社
2.1驱动电机系统
（1）驱动电机 新能源汽车驱动电机除了常见的定子、转子外，还有冷却水道、旋 转变压器、高压接线盒等其他部件。
《新能源汽车结构原理与检修》
机械工业出版社
2.1驱动电机系统
（1）驱动电机 新能源汽车驱动电机除了常见的定子、转子外，还有冷却水道、旋 转变压器、高压接线盒等其他部件。
《新能源汽车结构原理与检修》
比亚迪秦驱动电机系统
机械工业出版社
2.1驱动电机系统
（2）电机冷却系统 电机的散热方式主要有自然冷却和液体冷却两种，新能源汽车普遍 采用液体冷却方式，俗称水冷。 新能源汽车电机冷却系统与传统燃油车的冷却系统很相似，只是冷 却水泵为电子式，由１２Ｖ电源驱动其运转。
新能源汽车驱动电机及控制系统检修课件 学习情境3：驱动电机的检修
13 )安装三相线束。 14)安装电机控制器。 15 )安装电机控制器上盖。 16)安装分线盒。 17 )安装充电机。 18)安装驱动轴。 19 )加注减速器油。 20 )安装机舱底部护板。 21 )安装左、右前轮轮胎。 22 )安装维修开关。 23 )加注冷却液。 24)连接蓄电池负极电缆。 25)操作空调制冷剂的加注程序。 26)关闭前机舱盖。
新能源汽车驱动电机 及控制系统检修
学习情境 3
驱动电机的检修
目 录 CONTENTS
任务 1 驱动电机的更换 任务 2 驱动电机的维修
学习任务 1
驱动电机的更换
任务1：驱动电机的更换
3.1.1 吉 利 帝 豪 E V 4 5 0 驱 动 电 机 简 介
本车采用的是永磁同步驱动电机，电机主要由前端盖、后端盖、壳体、定子总成、转子总成、轴承、低压接插 件、接线板组件、旋变总成(套)组成。
在测试软件中，可由用户设定电机按某个测试方案来进行耐久性测试。例如，设定被测电机以80%的额定转 速运行10min,之后暂停5min,再以120% 的额定转速运行10min。测试该运行过程中的电压、电流、效率、转矩、 转速等关键信息。
任务2：驱动电机的检修
3.2.4 驱 动 电 机 三 相 线 束 是 否 相 互 短 路 检 测
1)操作起动开关，使电源模式至OFF状态。 2)断开蓄电池负极电缆。 3)拆卸维修开关。 4 )断开驱动电机三相线束连接器EP61。 5)断开驱动电机三相线束连接器EP62。 6)用万用表按表进行测量。
任务2：驱动电机的检修
3.2.5 驱 动 电 机 三 相 线 绝 缘 电 阻 检 测
1 )操作起动开关，使电源模式至OFF状态。 2 )拆卸维修开关。 3)断开驱动电机三相线束连接器EP61。 4 )断开驱动电机三相线束连接器EP62。 5)用万用表按表进行测量。
新能源汽车结构与检修课件-第四章驱动电机及控制系统
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入
到电机定子绕组上的功率之比值。
电机及控制器整 电机转轴输出功率除以控制器输入功率
体效率
温升
电机在运行时允许升高的最高温度。
（2）各种驱动电机的基本性能比较
项目 功率密度 过载能力（%） 峰值效率（%） 负荷效率（%） 功率因数（%） 恒功率区 转速范围（rpm） 可靠性 结构的坚固性 电机的外形尺寸 电机质量
却很大，因此产生一定的主磁通所需要的励磁电流较大， 一般为额定电流的20~50%。励磁电流是无功电流，励 磁电流较大是异步电动机功率因数较低的主要原因。为
提高功率因数，必须减小励磁电流，最有效的方法就是 减小气隙长度。异步电动机的气隙大小一般为0.2~1.5 mm左右。
(5)小型化、轻量化 直流电动机的转子部分含有较大比例的铜, 如电枢绕
组和换向器铜片, 所以与其他类型的电动机相比, 直流电 动机的小型化和轻量化更难以实现。 目前可以通过采用 高磁导率、 低损耗的电磁钢板减少磁性负荷, 虽然增加了 成本, 但可以实现轻量化 。
(6)免维护性 对于电刷, 根据负荷情况和运行速度等使用条件的不
直流电动机 低 200
85-89 80-87 ------------4000-6000 一般
差 大 重
三相异步电动机 中
300-500 94-95 90-92 82-85 1：5
12000-20000 好 好 中 中
永磁同步电动机 高 300
95-97 97-85 90-93 1：2.25 4000-10000 优良 一般
他励
并励
串励
图4-6直流电机的励磁方式
复励
直流电机励磁绕组所耗功率虽只占整个电机功率的1～3%， 但其性能随励磁方式不同产生很大差别，电动机的机械特性 也大不相同，如图4-7所示
《新能源汽车结构原理与检修》教学课件—04驱动电机及控制系统
任务一 驱动电机基础知识
3.永磁同步电机 （3）应用特点 永磁同步电机所需要的钕铁硼永磁材料是稀土资源，因此生产成本较高，并且温度 大幅度变化时还会引发退磁现象。但是该电机的功率密度高、调速范围大，适用于 高速公路网受限，频繁起停工况，目前广泛应用于新能源电动汽车上。
任务一 驱动电机基础知识
4.交流感应电机 交流感应电机又称做异步电机，即转子置于旋转磁场中，在旋转磁场的作用下，获 得一个转动力矩使转子转动，由电气工程师尼古拉·特斯拉于1887年发明。
任务一 驱动电机基础知识
1.电机分类 （1）安全性高。 （2）起动转矩和调速范围大。 （3）效率高、损耗低，还应在车辆减速时实现再生能量回收功能。 （4）质量小。电动机应尽量采用铝合金外壳，以降低电机质量。 （5）电压高。 （6）可靠性高、运行噪音小，耐高温和耐潮特性强。 （7）成本低、使用寿命长、结构简单、便于维护。
任务一 驱动电机基础知识
4.交流感应电机 （1）电机结构 交流感应电机主要由定子与绕组、笼型转子、转子轴、轴承、前后端盖以及风扇等 部件组成。
任务一 驱动电机基础知识
4.交流感应电机 （1）定子 定子有A-X、B-Y、C-Z3个绕组线圈，各线圈按一定规律分别嵌放在定子槽内。定 子是电机中固定不动的部分，主要任务是产生一个旋转磁场。旋转磁场并不是用机 械方法实现的，而是以交流电通过电磁绕组中，使其磁极性质循环改变，故相当于 一个旋转的磁场，按照所用交流电的种类划分为单相电机和三相电机两种。
任务一 驱动电机基础知识
4.交流感应电机 （2）转子 转子主要由铁芯和绕组组成。转子绕组由插在转子槽中的多根导条和两个环形端环 组成，若去掉转子铁芯，整个绕组的外形就像一个鼠笼，故称笼型绕组。
任务一 驱动电机基础知识
04 新能源汽车驱动电机及控制系统检测与维修
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25.永磁同步电机的转子。
转子主要由永磁体、转子铁芯和转轴等构成。
其中永磁体主要采用铁氧体永磁和钕铁硼永磁材料;转子铁芯 可根据磁极结构的不同,选用实心钢，或采用钢板或硅钢片冲 制后叠压而成。与普通电机相比,永磁同步电机还必须装有转 子永磁体位置检测器，用来检测磁极位置，并以此对电枢电 流进行控制,达到对永磁同步电机驱动控制的目的。
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17.感应电机，又称“异步电机”,即转子置于旋转磁场中, 在旋转磁场的作用下,获得一个转动力矩,因而转子转动。 感应电机的主要特点是转子与定子磁场变化之间存在转 速差。
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18.同步电机是指转子转速与定子旋转磁场的转速同步的 电机。
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19.永磁同步电机系统具有高控制精度、高转矩密度、良 好的转矩平稳性以及低噪声的特点,通过合理设计永磁磁 路结构能获得较高的弱磁性能,提高电机的调速范围。所 以在新能源汽车方面得到了广泛的应用。永磁同步电机 是在新能源汽车上运用最多的一种驱动电机。
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10.由励磁绕组形成磁场的直流电机,根据励磁方式的不同, 直流电机可分为:他励直流电机、并励直流电机、串励直 流电机复励直流电机。
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11.直流电机的特点:调速性能好、起动转矩大控制简单、 易磨损。
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12.直流电机起动的基本要求: (1)有足够大的转动力矩; (2)起动电流要小于允许值。通常要求电机的起动电流不 超过额定电流的2 ~2.5倍。
(1)由于永磁同步电机转子为永磁体,无法调节,必须通过 加定子直轴去磁电流分量来削弱磁场,这会增大定子的电 流,增加电机的铜耗;
新能源汽车电机及控制系统检修 项目2 驱动电机的结构与检修
1.2.2 国内驱动电机系统主流供应商 ➢ （1）富田电机（FUKUTA）
富田电机创立于 1988 年，资本额新台币2.1 亿元，年度营业额新台币 10 亿元，旗下事业部区分为专 业电动机制造事业部、绿能环保动力事业部。专业电动机制造事业部创立于 1988 年，产品为标准型电 动机、变频式电动机、伺服电动机和主轴电动机，已建立完整的电动机产品线。绿能环保动力事业部创 立于 2005 年，产品为风力发电机，以及电动车、船，飞机的动力设备，并与美国特斯拉公司携手合作 完成全世界第一台上市电动跑车(Roadster)，更推出 5kW 风力发电机，朝绿能、节约、省能源方向发展。 为满足客户所有需求，公司运用垂直及水平整合相关产业供应链，转投资成立金富田科技、上海鑫永电 机、永泰丰科技、寰宇精密，并组成 EV 绿能环保先进动力联盟，架构完整产品服务系统，创造多赢获 利之局面。。
1.1.2 驱动电机的分类
（3）永磁电机（Permanent Magnetic Motor） 永磁电机的转子中使用了高强度的永磁体作为材料。永磁体可能被嵌在转子表面（覆在转 子的外层）或者是包裹在铁转子的内部。后者被称作内置式转子，并且在混合动力汽车和纯 电动汽车中的使用比前者更常见。 每一个转子磁体都经过磁位调整，使它们的两极中的一个极点统一朝外指向定子绕组。这 样，这些磁体的两极极性围绕着转子交替变换：北，南，北，南……不需要任何电能就能维 持转子的永久磁场。当混合动力汽车和纯电动汽车的变频器在汽车的定子绕组中产生电流， 使电机运行时，电流会在定子绕组中产生电磁场。每个绕组磁场的极性（朝内面向电机转 子），取决于绕组的绕向。
1.2.1 国外驱动电机系统主流供应商 ➢ （4）大陆集团（Continental AG）
大陆集团创始于 1871 年，总部设在德国汉诺威，是全球第五大和欧洲第二大汽车零部件供应商。集团 由五大业务部门组成：底盘与安全系统分部、动力总成系统分部、车身电子系统分部、轮胎分部和康迪 泰克分部。其中混合动力及电动车隶属于动力总成系统分部。大陆集团的电机产品有电励磁同步电机、 永磁同步电机（PMSM）和感应电机（IM）等。 位于下萨克森州吉夫霍恩的工厂年产能60000 台电机，生产的电机输出功率峰值为60kW或75kW，可提供 极大的转矩。大陆集团的电驱动及混合动力技术的一个重要全球研发中心设在柏林，有大约280 名专家 在此工作。
新能源汽车结构与检修课件教案4
1.工作服穿戴是否整齐2•食品包装盒不能带入实训室实训室的检查1.检查学生是否随手丢垃圾2.实训操作时是否规范离开实训室：1•做到整理；整顿；清扫工作教师讲授注重培养学生的素养培养学生具有6S管理的理念—、新课引入：约张先生的新能源电动汽车在行驶过程中，仪表突然提示驱动电机高温报警1的故障，于是将车辆开到4S店进行检修。
张先生：新能源电动汽车驱动电机是怎么工作的呢？技师李：新能源电动汽车的驱动系统主要包括驱动电机和电机控制器两部分。
动力电池提供的高压直流电首先经过电机控制器转换为驱动电机所需的交流电，电机控制器还实时监控电机的工作温度及转速等情况，出现故障后会立即发出报警信号蔚来ES6前置永磁同步电机+后置异步感应电机的驱动系统通过提出问题并将学生回答问题的答案引发更」提问引入2.通过提出问题2.驱动电机控制器3•电机系统数据流分析2.1驱动电机系统新能源电动汽车的驱动电机系统主要由驱动电动机(DM)和电机控制器(MCU)组成，电机系统通过高低压线束、冷却管路与整车其它系统进行连接。
驱动电机是车辆的唯一动力源向外输出扭矩，驱动车辆前进或后退。
根据车辆不同的运行状态，新能源汽车的驱动电机具有电力驱动和能量回收两种工作模式。
当车辆采用电力驱动时，动力电池的高压直流电输送至电机控制器，电机控制器将直流电转换为交流电输送给驱动电机，电机运转时产生的扭矩传递给驱动轮使车辆行驶。
电机电机控制弗越力电池J1l-rr-rur.r-r-r---r.~-只图4-13电力嗨动过程在再生能量阶段，通过车轮的旋转带动电机转动。
此时电动机转为发电机的功能，由电机控制器将电机产生的交流电转为直流电，然后向动力电池充电。
骡动轮电机)-电机控制器口?力电池⑴・⑵“.(3)■■»(4)[LrLnjxn>ijxrur'ijT-r<_n_r]|图4-14能量回收过程(1)驱动电机新能源汽车驱动电机除了常见的定子、转子外，还有冷却水道、旋转变压器、高压接线盒等其他部件。
新能源汽车驱动电机及控制系统检修课件 学习情境4：电的转换
任 务 1 ： 认识AC-DC变换电路
4.1.7 三 相 电 压 型 P W M 整 流 电 路
PWM整流电路改善了传统晶闸管相控整 流电路中交流侧谐波电流较大、深度相控时功 率因数较低的缺点。PWM整流电路采用全控 器件，可以实现理想化的交直流变换，具有输 出直流电压可调，交流侧电流波形为正弦、功 率因数可调、可双向变换等优点。
4.2.4 D C - D C 升 压 斩 波 电 路
分析升压斩波电路的工作原理时,应假设电路中的电感L很大，电容C也很大。当VT导通时，电源E向电感L充电， 充电电流基本恒定，同时电容C上的电压向负载R供电，因C值很大，因此能基本保持输出电压为恒定值。升压斩波 电路能使输出电压高于电源电压，关键有两个原因:一是电感L储能之后具有使电压泵升的作用;二是电容C可将输出 电压保持住。在上面的分析中，VT处于导通时，电容C的作用使输出电压久保持不变，但实际上C值不可能无穷大， 在此阶段电容C向负载放电,U会有所下降,实际输出电压会略低于理论计算结果，不过在电容C值足够大时，产生的 误差很小，基本可以忽略。
任 务 1 ： 认识AC-DC变换电路
4.1.7 三 相 电 压 型 P W M 整 流 电 路
Lg为整流侧大电感，用于稳定输出电流使输 出特性为电流源特性，利用正弦调制方式控制直 流电流在各开关器件上的分配，使交流电流波形 接近正弦波，且和电源电压同相位，交流侧电容 的作用是滤除与开关频率相关的高次谐波。
任 务 2 ： 认识DC-DC变换电路
4.2.2 D C - D C 变 换 器 的 工 作 原 理
最基本的直流斩波电路如图 (a)所示，图中S是可控开关，R为纯电阻负载。当S闭合时，输出电压为E;当S关断 时，输出电压为0,输出波形如图 (b)所示。
新能源汽车驱动电机及控制系统检修教案 学习情境 1：驱动电机的认知
学习情境 1 驱动电机的认知教案任务 1认知新能源汽车驱动电机1.1.1 电机术语和定义1. 驱动电机系统通过有效的控制策略将动力电池提供的直流电转化为交流电，实现电机的正转以及反转控制的系统。
该系统在减速/制动时将电机发出的交流电转化为直流电，将能量回收给动力蓄电池或者提供给超级电容等储能设备供给二次制动使用。
2. 驱动电机将电能转换成机械能为车辆行驶提供驱动力的电气装置，也可具备机械能转化成电能的功能。
3. 驱动电机控制器控制动力电源与驱动电机之间能量传输的装置，由控制信号接口电路、驱动电机控制电路和驱动电路组成。
4. 直流母线电压1. 电机早期的电动汽车主要采用直流电机作为驱动电机，控制方法简单易行，但是其缺点为换向器和电刷需要经常维护，因而限制了其应用的范围。
2. 功率变换器功率变换器根据所选的电机类型可分为直流直流( DC-DC)变换器和直流交流( DC-AC)变换器，其作用是根据整车控制器对电机输出转矩的要求，将蓄电池的电压与电流转换成控制电机所需的特定电压和电流。
3. 整车控制器整车控制器根据驾驶员对车辆的控制，采集加速踏板、制动踏板的信号及各种检测传感器的反馈信号，通过运算、逻辑判断等向电机控制器发出相应的指令，电机控制器通过控制功率变换器开关器件的状态控制电机运行，进而控制车辆的前进、倒退、加速及制动等，使整个驱动系统有效运行。
4. 能源系统含体积和质量在内的车辆性能约束取决于车型、车重和载重量。
能源系统则与蓄电池、燃料电池、超级电容器、飞轮及各种混合型能源相关联。
因此，电驱动系统的优选特性和组件选择过程必须在系统层面上实施，必须研究各子系统间的相互作用及系统权衡中可能的影响。
1.1.3 电动汽车用驱动电机的分类电机又称马达，是一种驱动性的电气装备，能够把电能转化为机械能，再使其转化为动能。
电动汽车驱动电机按照结构、工作原理及常用电源性质的不同，可分为直流电机、交流异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机等。
《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。
新能源汽车驱动电机及控制系统检修 项目4 电动汽车电机及控制器冷却系统
三、电动水泵的结构和工作原理
电动水泵结构
电动水泵主要由电机壳体、碳刷 架、碳刷、转子、永久磁铁、水泵 底盖、叶轮、外壳组成。
三、电动水泵的结构和工作原理
电动水泵安装位置 电动冷却液泵利用驱动电机上的支架固定，其安装于驱动电机前方。
三、电动水泵的结构和工作原理
电动水泵工作原理
电动水泵的功能主要
是对冷却液进行加压，保证 其在冷却系统中能够不间断 的循环流动。
四、冷却液温度传感器的结构和工作原理
冷却液温度传感器工作原理
冷却液温度传感器为负温 度系数电阻计，即随着温度的 升高，其电阻值下降。冷却液 温度传感器的工作原理是主控 器通过传感器电阻的变化后测 量其电压值，并推算出冷却液 温度。
四、冷却液温度传感器的结构和工作原理
二、电机及控制器冷却系统主要类型
知识点
正确使用冷却液，可起到防腐蚀、 冷却防水垢和防冻结等作用，能够使 冷却系统始终处于最佳的工作状态。 冷却系统的日常检查包括冷却液液面 的检查和冷却液添加。驾驶员可以根 据冷却液液位的检查判断冷却系统是 否存在泄漏等故障，为行车安全作为 保障。
三、电机及控制器冷却系统结构组成
纯电动汽车冷却系统主要有散热 器、副水箱、水泵、高压电控总 成、电机组成。
三、电机及控制器冷却系统结构组成
（2）冷却液液流的控制 荣威E50冷却系统冷却液在管 路中的循环路径如下图所示。
02 电机及控制器冷却系统工 作原理
电机及控制器冷却பைடு நூலகம்统工作原理
为了节约车辆空间，缩小电机的体 积，降低电机的重量，提高电机的效 率一般采用水冷的方式。而对于车载
二、电机及控制器冷却系统主要类型
类型
自然散热、风冷散热、液体循环散热
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2.电动汽车对驱动电机性能的要求
（1）结构紧凑、尺寸小、功率密度高、转矩密度高 纯电动汽车的整车布置空间有限，因此要求电机的结构尽 量紧凑，便于安装布置。 （2）可靠性要求高 能够在恶劣的条件下可靠工作，电机应具有较高的可靠性 耐温和耐蚀性，并且能够在较恶劣的条件下长期使用。 （3）重量轻、效率高、高效区广 驱动电机重量轻有利于降低整车的重量，延长汽车续航里 程。电机可通过采用铝合金外壳等途径降低其重量，各种 控制装置和冷却系统的材料也尽可能选用轻质材料。 （3）低噪音、低振动、舒适性强 为了满足驾驶舒适性的要求，要求电机低噪音，低振动。
小 轻
Байду номын сангаас
开关磁阻电机 较高
300-500 90
78-86 60-65 1：3 可以大于15000
好 优良
小 轻
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。
直流电动机 低 200
85-89 80-87 ------------4000-6000 一般
差 大 重
三相异步电动机 中
300-500 94-95 90-92 82-85 1：5
12000-20000 好 好 中 中
永磁同步电动机 高 300
95-97 97-85 90-93 1：2.25 4000-10000 优良 一般
额定功率
额定条件下，电机轴上输出的机械功率。
峰值功率
在规定的时间内，电机允许输出的最大功率。
最高工作转速 相应于电动汽车最高设计车速的电机转速。
最高转速
在无带载条件下，电机允许旋转的最高转速。
额定转矩
电机在额定功率和额定转速下的输出转距。
峰值转矩
电机在规定的持续时间内允许输出的最大转矩。
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的值
第四章 驱动电机及控制系统
4.1 驱动电机及控制系统概述
驱动电机系统是车辆行驶的主要执行机构，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。可见，驱动电机系统是纯电动汽车中十分重要 的部件。
驱动电机系统由驱动电机、驱动电机控制器构成，通过 高低压线束、冷却管路，与整车其它系统作电气和散热连接.
（4）抗负载波动性 车辆在不同路况下行驶, 电动机的负荷会有较大的变动,
在市区行驶时,由于交通信号密集及道路拥挤等因素,车辆 起动、加速和制动等工况较频繁, 不可避免的经常在最大 功率下运行, 此时电刷与换向器之间的电火花和磨损非常 剧烈, 因此必须注意换向极和补偿绕组的设计 。在郊外行 驶时, 电动机的输出速度较高,转矩较低, 一般要以高效率 的额定条件运行,而直流电动机在高速运行情况下,对其换 向器部分的机械应力和换向条件的要求会变得严格, 因此 在大型车辆驱动系统中, 大多设置变速器以达到提高起动 转矩的目的 。
（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
序号 1 2
3 4 5 6 7 8 9 10 11
12
13
性能指标
定义
额定电压
在额定工况运行时，电机定子绕组应输入的线电压。
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。
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。
1.直流电动机的特点 （1） 调速性能好
直流电动机可以在重负荷条件下, 实现平滑的无级调速, 而且调速范围较宽 。
（2）起动转矩大 可以均匀且经济地实现转速调节, 因此,凡是在重负荷下
起动或是要求均匀调节转速的机械, 都可以使用直流电动机。 （3）控制简单
一般用斩波器控制, 具有效率高、控制灵活、质量和体积 小、响应速度快等优点。
绝缘等级
A
E
B
F
H
允许温度 OC 105
120
130
155
180
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。
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入
到电机定子绕组上的功率之比值。
电机及控制器整 电机转轴输出功率除以控制器输入功率
体效率
温升
电机在运行时允许升高的最高温度。
（2）各种驱动电机的基本性能比较
项目 功率密度 过载能力（%） 峰值效率（%） 负荷效率（%） 功率因数（%） 恒功率区 转速范围（rpm） 可靠性 结构的坚固性 电机的外形尺寸 电机质量
（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
或更換。
2.新能源汽车直流电动机的性能要求 （1）低能耗性
为了延长一次充电续驶里程以及抑制电动机的温升、 尽量
保持低损耗和高效率成为直流电动机的重要特性 。 近年来, 由 于稀土系列永磁体的研究开发, 直流电动机的效率已明显提高, 能耗明显减低。