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4-驱动电动机及其控制系统

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电动汽车电驱系统分类、技术趋势和主流电驱系统介绍

电动汽车电驱系统分类、技术趋势和主流电驱系统介绍

4、电驱动系统的结构形式
（6）外转子电动轮驱动系统
a.采用低速外转子电动机，可完全去掉变速装置。 b.电动机外转子直接安装在车轮轮缘上，电动机转速和车轮转速相等，车轮转速和车速控制完全取决于电动 机的转速控制。 c.低速外转子电动机结构简单，无需齿轮变速传动机构，但其体积大、质量大、成本高。
5、驱动电动机的选择及功率匹配
（1）同步电动机：转子转速与定子旋转磁场的转速 相等。又分为绕线式和永磁式。 （2）异步电动机：转子转速不等于定子旋转磁场的 转速。 优点：结构简单，价格便宜，运行可靠，维护方便， 效率较高。 缺点：功率因数低。 电动汽车用交流异步电动机具有以下特点： （ 1 ）高速低转矩时运转效率高。（ 2 ）低速时有高 转矩，并有宽泛的速度范围。（3）易实现转速超过 10000r/min的高速旋转。（4）小型轻量化。（5） 高可靠性。（ 6 ）制造成本低。（ 7 ）控制装置的简 单化。
7、交流电动机分为：
异步电动机的特点：成本低，可靠性高，广泛应用于大型高速电动汽车中。三相鼠笼式异步电动机功率容量覆盖 面很大，冷却自由度高，环境适应性好，可再生制动，效率高，重量轻。 电动机在10000r/m以上高速运转时，采用一级齿轮减速。 汽车驱动电动机需用新方法设计。 冷却方式：风冷，水冷 异步电动机是多变量系统，电压、电流、频率、磁通、转速相互影响。 异步电动机的调速控制：矢量控制，直接转矩控制，转速控制，变频恒压控制，自适应控制，效率优化控制等。 永磁电动机的分类 根据输入电动机接线端的电流种类可分为： （1）永磁直流电动机 （2）永磁交流电动机（永磁无刷电动机，没有电刷、滑环或换向器） 根据输入电动机接线端的交流波形永磁无刷电动机可分为： （1）永磁同步电动机 （2）永磁无刷直流电动机

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

新能源汽车结构与检修课件-4.2驱动电机及控制系统结构原理-248
直流→直流转换器原理
《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。

新能源汽车汽车驱动电机介绍

新能源汽车汽车驱动电机介绍
.3.
整车控制器（VCU）根据驾驶员意图发出各种指令，电机控制器响应并反馈，实时 调整驱动电机输出，以实现整车的怠速、前行、倒车、停车、能量回收以及驻坡等功能。 电机控制器另一个重要功能是通信和保护，实时进行状态和故障检测，保护驱动电机系统 和整车安全可靠运行。
.4.
C33DB 驱动电机系统技术指标参数
9～16V
标称容量 重量
防护等级
85kVA 9kg IP67
.5.
第二章 驱动电机系统关键部件简介
C33DB 驱动电动机采用永磁同步电机（PMSM）
具有效率高、体积小、重量轻及可靠性高等优点；是动力系统的重要执行机构， 是电能与机械能转化的部件，且自身的运行状态等信息可以被采集到驱动电机控制器。 依靠内置传感器来提供电机的工作信息，这些传感器包括： ü 旋转变压器：用以检测电机转子位置，控制器解码后可以获知电机转速； ü 温度传感器：用以检测电机的绕组温度，控制器可以保护电机避免过热。
.22.
检修——驱动电机高压接口定义
高压连接器
.23.
检修——C33DB（大洋/大郡）
交流高压接口
C33DB（大洋） 直流高压接口
C30/33DB（大郡）
建议检修时先确认插件是否连接到位。
.24.
电机控制器（MCU）
.25.
第三章 驱动电机系统控制策略简介
控制策略
基于STATE机制的驱动电机系统上下电控制策略:基于整车STATE机制上下电策略要求，约束 了该机制下MCU在整车上下电过程各STATE中应该执行的动作、需要实现逻辑功能、允许及禁止 的诊断等。
1
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13
23
24
35
建议检修时先确认插件是否连接到位，是否有“退针”现象。

第四章 驱动电机及控制系统

第四章 驱动电机及控制系统

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。
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。
整车控制器（VCU）根据驾驶员意图发出各种指令，电机 控制器响应并反馈，实时调整驱动电机输出，以实现整车的 怠速、前行、倒车、停车、能量回收以及驻坡等功能。电机 控制器另一个重要功能是通信和保护，实时进行状态和故障 检测，保护驱动电机系统和整车安全可靠运行。
第四章 驱动电机及控制系统
2.电动汽车对驱动电机性能的要求
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。
第四章 驱动电机及控制系统
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。 （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。
第四章 驱动电机及控制系统
（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。

广东理工大学2020-2021学年第二学期+新能源汽车基础+A卷及答案

广东理工大学2020-2021学年第二学期+新能源汽车基础+A卷及答案

广东理工大学广东理工大学2020-2021学年第二学期《新能源汽车基础》考试A卷一、选择题（每题1分，共计20分）1、姚明在公路上看到一辆纯电动汽车，因为他看到车上有明显的标志，他看到了（）。

A.EVB.HEVC.XIND.CAR2、不可再生资源是（）。

A.波浪能B.潮汐能C.海流能D.煤炭3、丰田普锐斯的动力电池位于（）。

A.前机舱B.行李舱C.仪表板下方D.车辆底部4、给混合动力汽车12V蓄电池充电的部件是（）。

A.DC/DC转换器B.车载充电器C.逆变器D.电池能量管理模块5、下列哪项不是VCU的关键核心技术（）。

A.外壳B.硬件电路C.底层软件D.应用层软件6、丰田PRIUS混合动力汽车采用动力电池是（）。

A.铅酸电池B.镍氢电池C.锂离子电池D.燃料电池7、电池的荷电状态用（）表示。

A.DODB.SOFC.DTCD.SOC8、以下不属于混合动力电动汽车的有（）。

A.丰田PriusB.本田InsightC.别克君越ECO-HybridD.比亚迪E59、燃料电池的排放物是（）。

A.水B.二氧化碳C.一氧化碳D.非甲烷烃10、可以直接给燃料电池供电的液态燃料是（）。

A.甲醇B.乙醇C.生物柴油D.汽油11、世界第一辆以电池为动力的电动汽车是由（）打造的。

A.戴姆勒B.安德森C.加斯东D.凯特林12、电动汽车的能量来源是（）。

A.发动机B.起动机C.发电机D.蓄电池13、电池单体化学反应的基本原理是（）。

A.法拉第原理B.牛顿原理C.洛伦兹原理D.丹尼尔原理14、电池的体积越大，其能量（）。

A.越大B.越小C.固定不变D.不确定15、额定电压也称（），指的是规定条件下电池工作的标准电压。

A.电动势B.工作电压C.标称电压D.开路电压16、以下汽车不属于电动汽车的是（）。

A.混合动力汽车B.纯电动汽车C.燃料电池汽车D.乙醇汽车17、以下不属于新能源的是（）。

A.柴油B.太阳能C.地热能D.风能18、新能源汽车有一个很重要的能量利用方式就是（）。

驱动电机系统的组成

驱动电机系统的组成

驱动电机系统的组成使用驱动电机系统的组成：一、控制器：1. 电源-采用直流电源以驱动所需的电机；2. 伺服控制器-伺服控制器用于控制驱动电机的输出，并根据实时传感器输入更新驱动电机参数以适应环境变化；3. 步进控制器-步进控制器用于控制步进电机，实现定位移动功能；4. 放大器-放大器可以提高电机的输出功率，以达到较快的实现电机运转的速度和响应能力；5. 监控系统-与伺服控制系统配合使用，可以通过对电源的控制实时监控电机的运动状态，实现电机的负载自动调节等功能；二、电机：1. 直流电机-采用直流电机可以实现高速、高精度、低耗能，使用安全可靠；2. 步进电机-步进电机可实现低速、高精度、高耗能的电动控制，实现精细化定位移动；3. 驱动器-可以与电机相配合实现对动作控制和位置控制，例如恒定速度运行，定小范围位移。

三、元件：1. 传感器-可以通过实时监控电机的转速和加速度，精准控制电机的运行状态；2. 接口器-可以与控制器连接，如接收和传递电源、数据信号等；3. 线缆-用于连接传感器和控制器及电机之间，一般采用铜线或光纤缆进行配置；4. 保护装置-可以在出现错误时，及时关断电源，保护驱动电机的安全运行。

四、零件：1. 轴承-用于支撑、支持电机运行，有滚动轴承和滑动轴承等；2. 止动装置-用于控制电机的定位运动，消除电机的抖动，如液压减速机、机械、刹车及齿轮等；3. 接头-用于连接电机、控制器和电源等固定结构配件；4. 防护罩-用于防止异物入侵，保证安全运行，如传感器防护罩、驱动器防护罩等；5. 锁具-用于防止操作人员误操作的固定结构配件。

五、外围设备：1. 气动开关-控制电机的运行速度和起动，保护电路和设备的安全；2. 冷却系统-用于驱动电机过热时冷却电机，保护电动机系统正常运行；3. 变频器-通过变频器可以改变电机的转速，使电机在规定转速以内运行，以达到节能的效果；4. 传动系统-可以实现电动机动作的传动，如皮带传动、蜗杆传动等；5. 定位系统-用于判断电动机的实际位置，并可进行位置的实时跟踪；6. 气动装置-采用气动装置可以实现电机的快速响应及启动，达到快速定位的效果。

《新能源汽车电机及驱动系统》课程教学计划

《新能源汽车电机及驱动系统》课程教学计划一、基本情况《新能源汽车电机及驱动系统》是新能源汽车专业方向的一门核心课程。

以纯电动汽车常见故障为学习对象，以《新能源汽车概论》、《新能源汽车结构与维修》等课程为基础，任务是使学生能掌握新能源汽车中主要使用的几种电动机直流电动机、交流感应电动机、交流永磁电动机和开关磁阻电动机的结构、原理及应用，以及新能源汽车驱动电动机的结构及其控制方法。

为今后从事新能源汽车行业的设备管理、营销、服务和维修等工作打下坚实的基础。

二、教材分析教材主要介绍电动汽车用驱动电机及电机驱动系统的基本知识，适合汽车工程技术、电动汽车专业学生的学习，内容包括电动汽车电机驱动系统的分类、组成及技术特点，电动汽车电机驱动系统变流器及控制技术，电动汽车用驱动电机的分类及各种驱动电机的控制特点等。

教材内容新颖、系统性强、条理清晰。

学生通过阅读本书，可以对电动汽车的电机驱动系统及其技术有全面、系统的了解提高学生运用所学知识和技能进行分析问题、解决问题的能力，以及继续学习专业课程的能力，为学生的职业生涯发展奠定基础。

三、教学目标学生通过学习本课程，使学生能掌握新能源汽车中主要使用的几种电动机直流电动机、交流感应电动机、交流永磁电动机和开关磁阻电动机的结构、原理及应用，以及新能源汽车驱动电动机的结构及其控制方法。

熟悉对上述调速、分析及控制。

同时，从职业培养目标的定位到培养方式，我们遵循职业的特点，突出职业特色，将“教、学、做”融为一体，给学生建立一种立体的学习环境。

通过学校的学习和训练，使学生具备良好的职业行为规范和职业技术水平，顺利地走入工作岗位。

本课程的教学目标为：1.职业素质养成目标（1）培养吃苦耐劳的敬业精神和自主学习能力；（2）培养独立工作能力和团队合作能力；（3）培养良好的沟通、协调能力和表达能力；（4）培养经济成本意识；（5）培养文献信息检索能力；（6）培养良好的安全环保意识；（7）培养工作建构能力；（8）养成良好的工作责任心和诚实守信的工作作风；（9）具有继续学习和职业发展的潜力；2.知识目标：项目1高压电驱动系统的组成与识别项目2驱动电机的结构与检修项目3电机控制器的结构与检修项目4电驱动能量传递和热管理系统3.技能目标（1）能够遵守纯电动汽车高压安全防护标准；（2）能够正确拆装和检测驱动电机（3）能够正确拆装和检测驱动减速桥（4）能够使用虚拟仿真系统融会贯通到驱动系统学习（5）能够评判纯电动汽车驱动电机系统的工作状态（6）能够对纯电动汽驱动电机系统常见的故障进行诊断与维修四、进度安排（一）教学要求新能源汽车电机及控制系统课程教学要全面落实立德树人根本任务，遵循技术技能人才培养规律，依据课程标准规定的本学科核心素养与教学目标要求，对新能源汽车技术的最新发展与基本应用，结合职业岗位要求和专业能力发展需要，着重培养支撑学生终身发展、适应时代要求的新能源汽车基本技术。

新能源汽车驱动电机及控制系统检修 习题及答案 吴常红 项目三 新能源汽车电机控制器检修

项目三新能源汽车电机控制器检修任务一制动能量回馈强度设置一、填空题（2分/空，共36分）1.制动能量回馈系统也称“制动能量回收系统”或“再生制动”。

2.电动汽车在制动减速或停车过程中，电机处于发电机工况，制动能量回馈系统完成从汽车动能到蓄电池电能的转化，这就是制动能量的回收过程。

3.影响能量回收的因素主要可分为3类：第一类是一影响制动总能量的因素。

4.电动机制动的方法可分为机械制动和电气制动两大类。

5.电动汽车的制动方式应考虑机械制动和电气制动两种类型的结合,尽可能多地用回馈发电方式取代机械式制动。

6.目前主要有三种不同的制动控制策略：理想制动力分配控制策略、最佳制动能量回馈控制策略和前后制动力固定比值控制策略。

7.理想制动力分配控制策略能充分利用地面附着条件,使制动距离最短，制动时汽车方向稳定性也好。

8.前后制动力固定比值控制策略对于常规机械制动系统,前后轮制动力的分配比例是固定的。

9.回馈发电制动只能起到限制电动机转子速度过高的作用,即不让汽车的速度比同步速度高出很多，但无法使其小于同步转速。

10.纯电动汽车制动能量回收系统主要由整车控制器、储能系统（动力电池组）、电机控制器、驱动电机、液压系统以及传动装置等部分组成。

二、单选题（4分/题，共20分）1一般来讲，在动力电池充电效率为100%,电动机效率、制动回馈效率为（C）oA.25%B.50%C.75%D.100%2.在车辆总消耗能量的50%用于获得车辆动能的设定条件下，基于能量守恒而解析计算得到,采用再生制动能量回收可提高车辆续驶里程（B）oB.23%C.33%D.43%3.控制系统较复杂，适用于全可控的混合制动系统是（A）Λ.理想制动力分配控制策略B.最佳制动能量回馈控制策略C.最优制动能量回馈控制策略D.前后制动力固定比值控制策略4.BMC通过动力CAN向VCU反馈当前的动力电池信息，当纯电动车辆电池组S0C>95%/插电混动车辆电池组SOC（Λ）时，能量回收的电流不输送给动力电池。

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
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降压电源电压调速
三、直流电动机及驱动技术
3、弱磁调速
保持他励直流电动机电源电压不变，电枢回路也不串电阻，在电动机拖 动的负载转矩不过分大时，降低他励直流电动机的磁通，可以使电动机转速
升高。
弱磁调速
三、直流电动机及驱动技术 调速的性能指标
1．调速范围 2．静差率
3．调速的平滑性
4．调速的经济性
三、直流电动机及驱动技术
匹配：
最好的配合方式为：恒功率负载，采用恒功率 的调速方法。(弱磁调速)；恒转矩负载，采用恒转 矩的调速方法。(变电压或变串入电阻调速)。 这样匹配，使电机在整个调速范围内容量能充 分利用，且 Ia=IN 不变，电动机的调速转矩与负载 一致时，电机容量能充分利用。
三、直流电动机及驱动技术
直流电动机的驱动控制
正向回馈制动运行
三、直流电动机及驱动技术
直流电动机的驱动控制
（a）降压斩波电路（电动机状态） （b）升压斩波电路（发电机状态） 直流电机控制原理图
三、直流电动机及驱动技术
4、直流电动机在电动汽车中的应用
我国九十年代开发的几种电动汽车用驱动电机技术数据
车型号 驱动电机类型 额定功率（kw） 最大功率（kw）
（a）大功率晶体管
（b）晶闸管（螺旋式）
（c）晶闸管（园盘式）
（d）MOSFET
（e）IGBT
（f）IGBT
二、电力电子技术基础知识
1、常用的电力电子器件简介
(a)晶闸管
(b)可关断晶闸管（GTO）
二、电力电子技术基础知识
1、常用的电力电子器件简介
(a)N沟道
(b)P沟道
场效应管（MOSFET）的符号
理
三、直流电动机及驱动技术
1、能耗制动 能耗制动过程(dynamic braking process)
三、直流电动机及驱动技术
他励直流电动机如果拖动位能性负载，本来运行 在正向电动状态，突然采用能耗制动。
三、直流电动机及驱动技术
三、直流电动机及驱动技术
能耗制动特点:
(i) 制动时 U=0，n0=0 ，直流电动机脱离电网变成 直流发电机单独运行，把系统存储的动能，或位 能性负载的位能转变成电能( EaIa)消耗在电枢电路 的总电阻上I2(Ra+Rc). (ii) 制动时， n与T成正比 ,所以转速n 下降时，T也 下降，故低速时制动效果差，为加强制动效果， 可减少Rc，以增大制动转矩T ，此即多级能耗制 动 (iii) 实现能耗制动的线路简单可靠，当n=0 时T=0 , 可实现准确停车。
电动汽车应用技术
2013年7月8日
一、概述
1、电动汽车驱动系统的组成和特点
动力 电源 驱动 控制器 驱动 电机 变 速器 车轮
制动踏板 加速踏板
电动汽车驱动系统框图
一、概述
2、电动汽车驱动系统的组成和特点
（1）要求电动机应具有较大的起动转矩和大范围的调速性 能；
（2）要求电机尽量体积小、重量轻、功率大、效率高；
2、电力电子技术基本电路简介
（3）直流斩波电路 --直流/直流变换
（a）降压斩波电路原理图
（b）电压电流波形
二、电力电子技术基础知识
2、电力电子技术基本电路简介
（3）直流斩波电路 --直流/直流变换
（a）升压斩波电路原理图
（b）电压电流波形
二、电力电子技术基础知识
2、电力电子技术基本电路简介
（4）交流/交流变换电路
二、电力电子技术基础知识
1、常用的电力电子器件简介
绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的两种符号
二、电力电子技术基础知识
2、电力电子技术基本电路简介
电源 功率变换电路 （主电路） 驱动电 机
控制 电路
信号反馈
驱动电机的电路框图
二、电力电子技术基础知识
2、电力电子技术基本电路简介
（1）可控整流电路--交流/直流变换
，称为降压调速；在额定转速以上则采用减小磁场、提
高转速的方法，称为弱磁调速。
三、直流电动机及驱动技术
他励直流电动机的调速方法 1、电枢串电阻调速
电枢回路串电阻调速
三、直流电动机及驱动技术
2、降低电源电压调速
保持他励直流电动机磁通为额定值不变，电枢回路不串电阻，降低电枢 的电源电压可调节转速，使电动机拖动负载运行于不同的转速上。
（a）单相半波可控整流电路
（b）可控整流的波形
二、电力电子技术基础知识
2、电力电子技术基本电路简介
（2）逆变电路--直流/交流变换
（a）整流电路
（b）逆变电路
二、电力电子技术基础知识
2、电力电子技术基本电路简介
（2）逆变电路--直流/交流变换
单相Inverter 的物理模型
二、电力电子技术基础知识
三、直流电动机及驱动技术
3、正向回馈制动运行
图示为他励直流电动 机电源电压降低，转速从 高向低调节的过程。
降压调速时的回馈制动过程
三、直流电动机及驱动技术
如图所示。负载机 械特性为曲线1和曲线2。 这样走平路时电动机则 运行在正向电动运行状 态，工作点为固有机械 待性与曲线1的交点A ； 走下坡路时电动机则运 行在正向回馈运行状态， 工作点为固有机械特性 与曲线2的交点B。
机械 δ≤50%; ；精密机床 δ≤1%～５%;精度高的造纸
机δ≤0.1%
三、直流电动机及驱动技术
静差率和机械特性的硬度有关系，但又有不同
之处，两条平行的机械特性，硬度一样，β1=β2 ， 但静差率不同。
三、直流电动机及驱动技术
2、调速范围D 定义：
nmax D T TN nmin
（a）逆变器电路图 （b）SPWM方法原理 正弦波脉宽调制（SPWM）方法示意图
二、电力电子技术基础知识
3、电动汽车驱动控制系统举例
丰 田 Prius 混 合 动 力 驱 动 系 统
丰田Prius功率控制单元
三、直流电动机及驱动技术
三、直流电动机及驱动技术
直流电机由两大部分组成：定子（静止部分）和转子 （转动部分或称电枢）
三、直流电动机及驱动技术
2、恒功率调速 调速中，保持Ia=IN，若Ф↓→n↑，P =常数。
在保持电枢电流接近或等于额定值条件下，调速
过程中电动机允许输出功率不变的调速方法称为恒功
率调速。如改变电动机主磁通Ф 的调速方法就属于恒
功率调速方法。
三、直流电动机及驱动技术
允许输出转矩和功率
三、直流电动机及驱动技术
Ea--电枢电动势，V； U--电源电压，V； Ia--电枢电流，A； Ra--电枢回路电阻； Φ--每极磁通量，Wb； N--电机转速，r/m； T--电磁转矩，N· m； Ce、CM--与电机结构有关的常数。
Ea CeΦn
T CMΦIa
n Ra U T 2 Ce Φ Ce C M Φ
能耗制动，反接制动，再生制动。直流电机正
常工作时，出现制动状态情况分析如下： (1)要求停车 切断电枢电源，自由停车，或小容量电机切断 电源，机械抱闸，帮助停车。
(2)降速过程中：
在降压调速幅度比较大时，降速过程中要经过 制动状态。
三、直流电动机及驱动技术
(3) 提升机构下放重物
提升机构下放重物时，电动机要处于制动状态 。 (4) 反转 电动机从正转变为反转，首先要制动停车，然 后 才能反向起动，从上面分析可见，制动不能简单地
三、直流电动机及驱动技术
2、电压反接的反接制动
方法：
将正在运行的电机电枢串入制动电阻 Rc，且电
枢两端电压极性改变。要实现反接制动电路有两
种，一种手动适合小容量电动机，另一种是自动线
路适合大容量的电动机采用。
三、直流电动机及驱动技术
反接制动停车是把正向运行的他励直流电动机的 电源电压突然反接，同时在电抠回路串入限流的反接 制动电阻R来实现的。
三、直流电动机及驱动技术
实现制动方法有：
机械制动，即刹车，它是用磨擦力产生阻转矩 实现制动的。其特点是损耗大，多用于停车制动， 如起重类机械的抱闸；电气制动，是使电动机变直 流发电机将系统的机械能或位能负载的位能转变为
电能，消耗在电枢电路的总电阻或回馈电网。
三、直流电动机及驱动技术
电气制动方法分：
1、静差率δ(或称相对稳定性)
指同一条机械特性上额定负载时转速降落Δn与
理想空载转速n0之比。定义为：
nN n0
三、直流电动机及驱动技术
分析: 电动机的机械特性愈硬，则静差率愈小，相对稳 定性愈高。
生产机械调速时，为保持一定的稳定程度，要求
静差率δ%小于某一允许值，不同的生产机械，其允
许的静差率是不同的。如：普通机床δ≤30%; 起重类
（a）交-交变换系统框图
（b）交-交变换电路
二、电力电子技术基础知识
2、电力电子技术基本电路简介
（5）脉宽调制（PWM）技术简介
（a）基本电路
（b）参考电压Ur较高 （c）参考电压Ur较低 直流电压脉宽调制（PWM）方法
二、电力电子技术基础知识
2、电力电子技术基本电路简介
（5）脉宽调制（PWM）技术简介
三、直流电动机及驱动技术
直流电机的工作原理和基本特性
（a）绕组励磁式 直流电动机的两种基本结构
（b）永磁式
三、直流电动机及驱动技术
直流电机的工作原理和基本特性
（a）它励
（b）并励
（c）串励
（d）复励
直流电机的励磁方式
三、直流电动机及驱动技术
直流电机的基本关系与机械特性
U Ea Ia R a
一、概述
性能指标 直流电动机 异步电动机 开关磁阻电动机 永磁电动机
转速范围（r/min） 功率密度