新能源汽车驱动电机与控制技术 模块二 电机学基础知识
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全 国 交 通 运 输职业 教育高 职新能 源汽车 运用与 维修专 业规划 教材
新能源汽车
驱动电机与控制技术
2019/3/16
模块一
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
模块二
模块三 模块四 模块五
2019/3/16
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
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
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。
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(按原理)
二、新能源汽车常用电机驱动系统 （二）电动汽车电机的基本要求
（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。
（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
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
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。
（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
（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
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（%）
直流有刷电机
85-89 80-87
永磁电机
90-97 90-92
交流感应电机
94-95 79-85
开关磁阻电机
90 78-86
最高转速（r/min）
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。
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
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
模块二 电机学基础知识
1 2
新能源汽车对驱动电机的性能要求 新能源汽车常用电机驱动系统
3
4 5
电机基本ຫໍສະໝຸດ Baidu磁定律
电机的磁路 磁路和磁化
6
7
电磁感应定律和电磁力定律
电机的制造材料
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。
新能源汽车
驱动电机与控制技术
2019/3/16
模块一
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
模块二
模块三 模块四 模块五
2019/3/16
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
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
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。
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(按原理)
二、新能源汽车常用电机驱动系统 （二）电动汽车电机的基本要求
（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。
（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
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
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。
（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
（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
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（%）
直流有刷电机
85-89 80-87
永磁电机
90-97 90-92
交流感应电机
94-95 79-85
开关磁阻电机
90 78-86
最高转速（r/min）
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。
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
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
模块二 电机学基础知识
1 2
新能源汽车对驱动电机的性能要求 新能源汽车常用电机驱动系统
3
4 5
电机基本ຫໍສະໝຸດ Baidu磁定律
电机的磁路 磁路和磁化
6
7
电磁感应定律和电磁力定律
电机的制造材料
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。