新能源电动汽车技术与原理课件 电动汽车驱动电动机
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驱动电动机
• 4. 1概述 • 4. 2直流电动机 • 4. 3交流异步电动机 • 4. 4开关磁阻电动机 • 4. 5永磁同步电动机 • 4. 6其它电动机 • 4. 7新能源汽车驱动系统的发展方向
电动汽车技术与原理 第 1 页
4.1 概述
• 4. 1. 1 新能源汽车电动机驱动系统的种类和特点 • 4. 1. 2 新能源汽车对电动机的性能要求 • 4. 1. 3 电动车用电动机的分类
电动汽车技术与原理 第 22 页
4.2.4 电动汽车用直流电动机
没有传动装置，运转更加容易，但这样也需要低速大转 矩、速度变化区域大的电动机。
去除了差速器的系统称为无差速系统，这种电动机是把 传统电动机的定子变成可动的结构；另一方面，当转子 上电的时候可以相互反向回转。
双电动机驱动方式分为前后驱动和双轮毂式电动机两类， 双轮毂电动机及其逆变器的制造成本价较高。
（3）混联wenku.baidu.com混合动力汽车
•混联式混合驱动方式具有发电机和电动机。
•与同样具有发电机和电动机的串联式混合动力汽车不 同，发动机与车轮通过机械结构连接到一起。
•尽管电动机的设计容量较小，但是在小功率时可作为纯 电动汽车运转，能实现多种驱动方式。
•对于内燃机汽车来说，在路况恶劣需要频繁启动和停止 的行驶条件下，可回收制动使之相对节省一些燃油。
并联式混合动力汽车驱动系统中装载的电动机/发电机，根 据制动或驱动需求，发动机随着运转状况改变转速和输出 功率。 制动时，电动机/发电机处在发电机模式，电池回收电力。 启动、加速时，作为电动机提供驱动转矩。
电动汽车技术与原理 第 7 页
4.1.1 新能源汽车电动机驱动系统的种类和特点
• 2. 混合动力电动汽车的电动机驱动系统
直流电动机结构图(一)
直流电动机结构图(二)
4.2.4 电动汽车用直流电动机
• 1. 直流电动机的驱动特性
基本转速以下为恒转矩区，基本转速以上为恒功率区。 在恒转矩区，励磁电流保持不变，改变电枢电压来控制转矩。 在高速恒功率区，电枢电压不变，改变励磁电流或弱磁来控
制转矩。 这种特性很适合汽车对动力源低速高转矩、高速低转矩的使
电动汽车技术与原理 第 10 页
电动车用电动机的分类
电动汽车用电动机基本性能比较
返回
4.2 直流电动机
• 4. 2. 1 直流电动机的分类 • 4. 2. 2 直流电动机的工作原理 • 4. 2. 3 直流电动机的结构 • 4. 2. 4 电动汽车用直流电动机 • 4. 2. 5直流电动机的调速方法
电动汽车技术与原理 第 4 页
串联式混合动力汽车的能量流动
（以发动机为能源）
电动汽车技术与原理 第 5 页
串联式混合动力汽车的能量流动
（以燃料电池为能源）
电动汽车技术与原理 第 6 页
4.1.1 新能源汽车电动机驱动系统的种类和特点
• 2. 混合动力电动汽车的电动机驱动系统
（2）并联式混合动力汽车
四轮毂式电动机把电动机组装在轮毂中，机构更紧凑。
电动汽车技术与原理 第 3 页
4.1.1 新能源汽车电动机驱动系统的种类和特点
• 2. 混合动力电动汽车的电动机驱动系统
（1）串联式混合动力汽车
•串联式混合动力汽车解决了纯电动车续驶里程短这个 难题，行驶中或者停车时由能量源向电池充电。 •能量源与车轮在结构上没有机械连接，因此驱动系统 的结构具有更大的自由度。
电动汽车技术与原理 第 8 页
4.1.2 新能源汽车对电动机的性能要求
• （1）体积小、重量轻； • （2）在整个运行范围内的高效率； • （3）低速大转矩特性及较宽范围内的恒功率特性； • （4）高可靠性； • （5）高电压； • （6）电气系统安全性高。
电动汽车技术与原理 第 9 页
4.1.3 电动车用电动机的分类
• 如果给两个电刷加上直流电源，则有直流电流从电刷A流入， 从电刷B流出。根据电磁力定律，载流导体受到电磁力的作 用，其方向可用左手定则判定，两段导体受到的力形成了一 个转矩，使得转子逆时针转动。
• 外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈 中流过电流是交流的，其产生的转矩方向却是不变的。
电动汽车技术与原理 第 2 页
4.1.1 新能源汽车电动机驱动系统的种类和特点
• 1. 纯电动汽车的电动机驱动系统
单电动机驱动的纯电动汽车中使用的电动机，不需要太 大的变速范围，可有效使用较小容量的永磁电动机；因 为有差速减速器，并且不需要太大的变速范围，故可采 用无离合器和传动装置的传动系统。
•新能源汽车经常采用的驱动电动机包括直流电动机、交 流异步电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机。 •最早应用于电动汽车的是直流电动机，这种电动机的优 点是控制性能好、成本低。 •随着电子技术、机械制造技术和自动控制技术的发展， 交流异步电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机表现出 比直流电动机更加优越的性能，这些电动机正在逐步取 代直流电动机。
电动汽车技术与原理 第 15 页
直流电动机的工作原理示意图
导体ab处于N极下
导体ab处于S极下
电动汽车技术与原理 第 16 页
4.2.3 直流电动机的结构
• 1. 定子部分
（1）主磁极 （2）机座 （3）换向极 （4）电刷装置
➢ 2. 转子部分
（1）电枢铁心 （2）电枢绕组 （3）换向器
电动汽车技术与原理 第 17 页
用需求。 直流电动机结构简单，易于平滑调速，加之控制技术成熟，
所以几乎所有早期的电动车都是采用直流电动机。
电动汽车技术与原理 第 20 页
直流电动机的驱动特性
电动汽车技术与原理 第 21 页
4.2.4 电动汽车用直流电动机
• 2. 直流电动机的特点
（1）调速性能好 （2）启动力矩大 （3）控制简单 （4）有易损件
电动汽车技术与原理 第 13 页
4.2.1 直流电动机的分类
• 1. 他励式直流电动机 • 2. 并励式直流电动机 • 3. 串励式直流电动机 • 4. 复励式直流电动机
电动汽车技术与原理 第 14 页
4.2.2 直流电动机的工作原理
• 定子有一对N、S极，电枢绕组的末端分别接到两个换向片上， 正、负电刷A和B分别与两个换向片接触。
• 4. 1概述 • 4. 2直流电动机 • 4. 3交流异步电动机 • 4. 4开关磁阻电动机 • 4. 5永磁同步电动机 • 4. 6其它电动机 • 4. 7新能源汽车驱动系统的发展方向
电动汽车技术与原理 第 1 页
4.1 概述
• 4. 1. 1 新能源汽车电动机驱动系统的种类和特点 • 4. 1. 2 新能源汽车对电动机的性能要求 • 4. 1. 3 电动车用电动机的分类
电动汽车技术与原理 第 22 页
4.2.4 电动汽车用直流电动机
没有传动装置，运转更加容易，但这样也需要低速大转 矩、速度变化区域大的电动机。
去除了差速器的系统称为无差速系统，这种电动机是把 传统电动机的定子变成可动的结构；另一方面，当转子 上电的时候可以相互反向回转。
双电动机驱动方式分为前后驱动和双轮毂式电动机两类， 双轮毂电动机及其逆变器的制造成本价较高。
（3）混联wenku.baidu.com混合动力汽车
•混联式混合驱动方式具有发电机和电动机。
•与同样具有发电机和电动机的串联式混合动力汽车不 同，发动机与车轮通过机械结构连接到一起。
•尽管电动机的设计容量较小，但是在小功率时可作为纯 电动汽车运转，能实现多种驱动方式。
•对于内燃机汽车来说，在路况恶劣需要频繁启动和停止 的行驶条件下，可回收制动使之相对节省一些燃油。
并联式混合动力汽车驱动系统中装载的电动机/发电机，根 据制动或驱动需求，发动机随着运转状况改变转速和输出 功率。 制动时，电动机/发电机处在发电机模式，电池回收电力。 启动、加速时，作为电动机提供驱动转矩。
电动汽车技术与原理 第 7 页
4.1.1 新能源汽车电动机驱动系统的种类和特点
• 2. 混合动力电动汽车的电动机驱动系统
直流电动机结构图(一)
直流电动机结构图(二)
4.2.4 电动汽车用直流电动机
• 1. 直流电动机的驱动特性
基本转速以下为恒转矩区，基本转速以上为恒功率区。 在恒转矩区，励磁电流保持不变，改变电枢电压来控制转矩。 在高速恒功率区，电枢电压不变，改变励磁电流或弱磁来控
制转矩。 这种特性很适合汽车对动力源低速高转矩、高速低转矩的使
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电动车用电动机的分类
电动汽车用电动机基本性能比较
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4.2 直流电动机
• 4. 2. 1 直流电动机的分类 • 4. 2. 2 直流电动机的工作原理 • 4. 2. 3 直流电动机的结构 • 4. 2. 4 电动汽车用直流电动机 • 4. 2. 5直流电动机的调速方法
电动汽车技术与原理 第 4 页
串联式混合动力汽车的能量流动
（以发动机为能源）
电动汽车技术与原理 第 5 页
串联式混合动力汽车的能量流动
（以燃料电池为能源）
电动汽车技术与原理 第 6 页
4.1.1 新能源汽车电动机驱动系统的种类和特点
• 2. 混合动力电动汽车的电动机驱动系统
（2）并联式混合动力汽车
四轮毂式电动机把电动机组装在轮毂中，机构更紧凑。
电动汽车技术与原理 第 3 页
4.1.1 新能源汽车电动机驱动系统的种类和特点
• 2. 混合动力电动汽车的电动机驱动系统
（1）串联式混合动力汽车
•串联式混合动力汽车解决了纯电动车续驶里程短这个 难题，行驶中或者停车时由能量源向电池充电。 •能量源与车轮在结构上没有机械连接，因此驱动系统 的结构具有更大的自由度。
电动汽车技术与原理 第 8 页
4.1.2 新能源汽车对电动机的性能要求
• （1）体积小、重量轻； • （2）在整个运行范围内的高效率； • （3）低速大转矩特性及较宽范围内的恒功率特性； • （4）高可靠性； • （5）高电压； • （6）电气系统安全性高。
电动汽车技术与原理 第 9 页
4.1.3 电动车用电动机的分类
• 如果给两个电刷加上直流电源，则有直流电流从电刷A流入， 从电刷B流出。根据电磁力定律，载流导体受到电磁力的作 用，其方向可用左手定则判定，两段导体受到的力形成了一 个转矩，使得转子逆时针转动。
• 外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈 中流过电流是交流的，其产生的转矩方向却是不变的。
电动汽车技术与原理 第 2 页
4.1.1 新能源汽车电动机驱动系统的种类和特点
• 1. 纯电动汽车的电动机驱动系统
单电动机驱动的纯电动汽车中使用的电动机，不需要太 大的变速范围，可有效使用较小容量的永磁电动机；因 为有差速减速器，并且不需要太大的变速范围，故可采 用无离合器和传动装置的传动系统。
•新能源汽车经常采用的驱动电动机包括直流电动机、交 流异步电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机。 •最早应用于电动汽车的是直流电动机，这种电动机的优 点是控制性能好、成本低。 •随着电子技术、机械制造技术和自动控制技术的发展， 交流异步电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机表现出 比直流电动机更加优越的性能，这些电动机正在逐步取 代直流电动机。
电动汽车技术与原理 第 15 页
直流电动机的工作原理示意图
导体ab处于N极下
导体ab处于S极下
电动汽车技术与原理 第 16 页
4.2.3 直流电动机的结构
• 1. 定子部分
（1）主磁极 （2）机座 （3）换向极 （4）电刷装置
➢ 2. 转子部分
（1）电枢铁心 （2）电枢绕组 （3）换向器
电动汽车技术与原理 第 17 页
用需求。 直流电动机结构简单，易于平滑调速，加之控制技术成熟，
所以几乎所有早期的电动车都是采用直流电动机。
电动汽车技术与原理 第 20 页
直流电动机的驱动特性
电动汽车技术与原理 第 21 页
4.2.4 电动汽车用直流电动机
• 2. 直流电动机的特点
（1）调速性能好 （2）启动力矩大 （3）控制简单 （4）有易损件
电动汽车技术与原理 第 13 页
4.2.1 直流电动机的分类
• 1. 他励式直流电动机 • 2. 并励式直流电动机 • 3. 串励式直流电动机 • 4. 复励式直流电动机
电动汽车技术与原理 第 14 页
4.2.2 直流电动机的工作原理
• 定子有一对N、S极，电枢绕组的末端分别接到两个换向片上， 正、负电刷A和B分别与两个换向片接触。