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1、规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院第第4章章 电动汽车电动机驱动系统电动汽车电动机驱动系统4.1 概述概述4.2 直流电动机直流电动机4.3 无刷直流电动机无刷直流电动机4.4 异步电动机异步电动机4.5 永磁同步电动机永磁同步电动机4.6 开关磁阻电动机开关磁阻电动机4.7 轮毂电动机轮毂电动机 第 1 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENG
2、INEERING汽车工程学院汽车工程学院4.1 概述概述4.1.1 电动汽车电动机驱动系统的组成与类型电动汽车电动机驱动系统的组成与类型4.1.2 电动机的额定指标电动机的额定指标4.1.3 电动汽车对电动机的要求电动汽车对电动机的要求4.1.4 电动汽车电动机驱动系统的发展趋势电动汽车电动机驱动系统的发展趋势 第 2 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.1.1 电动汽车电动机驱动系统的组成与类型电动汽车电动机驱动系统的组成与类型1电动汽车电动
3、机驱动系统的组成电动汽车电动机驱动系统的组成电动机驱动系统是电动汽车的心脏，它由电动机、功率转化电动机驱动系统是电动汽车的心脏，它由电动机、功率转化器、控制器、各种检测传感器和电源（蓄电池）组成，其任务器、控制器、各种检测传感器和电源（蓄电池）组成，其任务是在驾驶员的控制下，高效率地将蓄电池的电量转化为车轮的是在驾驶员的控制下，高效率地将蓄电池的电量转化为车轮的动能，或者将车轮的动能反馈到蓄电池中。动能，或者将车轮的动能反馈到蓄电池中。第 3 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEE
4、RING汽车工程学院汽车工程学院4.1.1 电动汽车电动机驱动系统的组成与类型电动汽车电动机驱动系统的组成与类型2电动汽车电动机驱动系统的类型电动汽车电动机驱动系统的类型电动汽车电动机驱动系统按所选电动机的类型可分为电动汽车电动机驱动系统按所选电动机的类型可分为:(1)直流电动机直流电动机;(2)无刷直流电动机无刷直流电动机;(3)异步电动机异步电动机;(4)永磁同步电动机永磁同步电动机;(5)开关磁阻电动机等。开关磁阻电动机等。第 4 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERIN
5、G汽车工程学院汽车工程学院4.1.2 电动机的额定指标电动机的额定指标(1)额定功率。额定功率是指额定运行情况下轴端输出的机额定功率。额定功率是指额定运行情况下轴端输出的机械功率械功率(W或或kW)。(2)额定电压。额定电压是指外加于线端的电源线电压额定电压。额定电压是指外加于线端的电源线电压(V)。(3)额定电流。额定电流是指电动机额定运行额定电流。额定电流是指电动机额定运行(额定电压、额额定电压、额定输出功率定输出功率)情况下电枢绕组情况下电枢绕组(或定子绕组或定子绕组)的线电流的线电流(A)。(4)额定频率。额定频率是指电动机额定运行情况下电枢额定频率。额定频率是指电动机额定运行情况下电
6、枢(或或定子侧定子侧)的频率的频率(Hz)。(5)额定转速。额定转速是指电动机额定运行额定转速。额定转速是指电动机额定运行(额定电压、额额定电压、额定频率、额定输出功率定频率、额定输出功率)的情况下，电动机转子的转速的情况下，电动机转子的转速(r/min)。第 5 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.1.3 电动汽车对电动机的要求电动汽车对电动机的要求电动汽车在行驶过程中，经常频繁地启动电动汽车在行驶过程中，经常频繁地启动/停车、加速停车、加速
7、/减速减速等，这就要求电动汽车中的电动机比一般工业应用的电动机性等，这就要求电动汽车中的电动机比一般工业应用的电动机性能更高，基本要求如下：能更高，基本要求如下：(1)电动机的运行特性要满足电动汽车的要求，在恒转矩区，电动机的运行特性要满足电动汽车的要求，在恒转矩区，要求低速运行时具有大转矩，以满足电动汽车起动和爬坡的要要求低速运行时具有大转矩，以满足电动汽车起动和爬坡的要求；在恒功率区，要求低转矩时具有高的速度，以满足电动汽求；在恒功率区，要求低转矩时具有高的速度，以满足电动汽车在平坦的路面能够高速行驶的要求；车在平坦的路面能够高速行驶的要求；(2)电动机应具有瞬时功率大、带负载启动性能好、
8、过载能电动机应具有瞬时功率大、带负载启动性能好、过载能力强，加速性能好，使用寿命长的特点；力强，加速性能好，使用寿命长的特点；(3)电动机应在整个运行范围内，具有很高的效率，以提高电动机应在整个运行范围内，具有很高的效率，以提高一次充电的续驶里程；一次充电的续驶里程；第 6 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.1.3 电动汽车对电动机的要求电动汽车对电动机的要求(4)电动机应能够在汽车减速时实现再生制动，将能量回收电动机应能够在汽车减速时实现再
9、生制动，将能量回收并反馈给蓄电池，使得电动汽车具有最佳能量的利用率；并反馈给蓄电池，使得电动汽车具有最佳能量的利用率；(5)电动机应可靠性好，能够在较恶劣的环境下长期工作；电动机应可靠性好，能够在较恶劣的环境下长期工作；(6)电动机应体积小，重量轻，一般为工业用电动机的电动机应体积小，重量轻，一般为工业用电动机的1/21/3；(7)电动机的结构要简单坚固，适合批量生产，便于使用和电动机的结构要简单坚固，适合批量生产，便于使用和维护；维护；(8)价格便宜，从而能够减少整体电动汽车的价格，提高性价格便宜，从而能够减少整体电动汽车的价格，提高性价比；价比；(9)运行时噪声低，减少污染。运行时噪声低，
10、减少污染。第 7 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.1.4 电动汽车电动机驱动系统的发展趋势电动汽车电动机驱动系统的发展趋势（1）电电动动机机的的功功率率密密度度不不断断提提高高，永永磁磁电电动动机机应应用用范范围围不不断扩大。断扩大。（2）电电动动机机的的工工作作转转速速不不断断提提高高，回回馈馈制制动动的的高高效效区区不不断断拓宽。拓宽。（3）电驱动系统的集成化和一体化趋势更加明显。）电驱动系统的集成化和一体化趋势更加明显。（4）电驱动系
11、统的混合度与电功率比不断增加。）电驱动系统的混合度与电功率比不断增加。（5）车用电驱动控制系统的集成化和数字化程度不断加大。）车用电驱动控制系统的集成化和数字化程度不断加大。第 8 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2 直流电动机直流电动机4.2.1 直流电动机的分类直流电动机的分类4.2.2 直流电动机的结构与特点直流电动机的结构与特点4.2.3 直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理4.2.4 直流电动机的控制直流电动机的控制 第 9
12、页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.1 直流电动机的分类直流电动机的分类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。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，大功率电动机采用的是绕组励磁式直流电动磁式直流电动机，大功率电动机采用的是绕组励磁式直流电动机。机。绕组励磁式直流电动机根据励磁方式的不同，
13、可分为他励式、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、串励式和复励式四种类型。并励式、串励式和复励式四种类型。第 10 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.1 直流电动机的分类直流电动机的分类1他励式直流电动机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，而由其它直流电源对励磁绕组供电。因此励磁电流不受电枢端电压其它直流电源对励磁绕组供电。因此励磁电
14、流不受电枢端电压或电枢电流的影响。永磁直流电动机也可看作他励直流电动机。或电枢电流的影响。永磁直流电动机也可看作他励直流电动机。他励直流电动机在运行过程中励磁磁场稳定而且容易控制，他励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。但当采用永磁激励时，虽容易实现电动汽车的再生制动要求。但当采用永磁激励时，虽然电动机效率高，重量和体积较小，但由于励磁磁场固定，电然电动机效率高，重量和体积较小，但由于励磁磁场固定，电动机的机械特性不理想，驱动电动机产生不了足够大的输出转动机的机械特性不理想，驱动电动机产生不了足够大的输出转矩来满足电动汽车起动和加速时的大转矩要求。矩
15、来满足电动汽车起动和加速时的大转矩要求。第 11 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.1 直流电动机的分类直流电动机的分类2并励直流电动机并励直流电动机并励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组相并联，共用同一电并励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组相并联，共用同一电源，性能与他励直流电动机基本相同。并励绕组两端电压就是源，性能与他励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，因电枢两端电压，但是励磁绕组
16、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。此具有较大的电阻，使得通过它的励磁电流较小。3串励直流电动机串励直流电动机串励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组串联后，再接于直流串励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。这种电动机电源，这种直流电动机的励磁电流就是电枢电流。这种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致引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好，所以不致引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好，所以串励直流电动机通常用较粗的导线绕成，它的匝数较少。串励直流电动机通常用较粗的导线绕成，它的匝数较少。第 12 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.1 直流电动机的分类直流电动机的分类4复励直流电动机复励直流电动机复励直流电动机有并励和串励两个励磁绕组，电动机的磁通复励直
