电动汽车电机控制与驱动技术全套配套课件项目一 电动汽车控制与驱动技术.ppt

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1、电动汽车的电动机驱动控制系统是车辆行驶中的主要执行机构，其驱动特性也就决定了汽车执行的主要性能指标，因此，它是电动汽车的重要部件，并且电动汽车中的燃料电池汽车FCV、混合动力汽车HEV和纯电动汽车EV三大类都要用电动机来驱动车轮行驶。电动汽车的电机驱动系统主要有电气系统和机械系统组成，其中，电气系统由电机、功率转换器和电子控制器等三个子系统构成，机械系统则由机械传动和车轮等构成。电动汽车电机控制和驱动技术第一节电动汽车电机技术趋势与挑战一、电动汽车电机技术发展趋势1）电机的功率密度不断提高，永磁电

2、机应用范围不断扩大2）电机的工作转速不断提高，回馈制动的高效区域不断拓宽3）电驱动系统的集成化和一体化趋势更加明显4）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二、电动汽车电机控制技术面临的挑战1）技术方面2)资金和人才3)标准建设和知识产权第二节电动汽车电机分类、结构与工作原理1)按工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机(1)直流电机按结构及工作原理可划分：无刷直流电机和有刷直流电机。又可分为永磁直流电机和电磁直流电机。永磁直流电机按材料又分为稀土

3、、铁氧体、铝镍钴永磁直流电机。电磁直流电机按励磁方式又分为串励、并励、他励和复励直流电机。(2)交流电机可分：单相电机和三相电机2)按结构和工作原理划分：可分为直流电机、异步电机、同步电机。异步电动机的转子转速总是略低于旋转磁场的同步转速。同步电动机的转子转速与负载大小无关而始终保持为同步转速。3)按用途分，有驱动电机和控制用电机。4)按运转速度分，有高速电机、低速电机、恒速电机和调速电机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。二、电动汽车电机结构1）永磁式

4、直流电机由定子磁极、转子、电刷、外壳等组成。定子磁极采用永磁体（永久磁钢），有铁氧体、铝镍钴、钕铁硼等材料。按其结构形式可分为圆筒型和瓦块型等几种。转子一般采用硅钢片叠压而成，漆包线绕在转子铁心的两槽之间（三槽即有三个绕组），其各接头分别焊在换向器的金属片上。电刷是连接电源与转子绕组的导电部件，具备导电与耐磨两种性能。永磁电机的电刷使用弹性金属片或金属石墨电刷、电化石墨电刷。2）无刷直流电机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。3）交流电机三相异步电动机的结构分定子和转子两部分，定、转子之

5、间有空气隙。4)永磁同步交流电动机永磁同步交流电动机的磁场由永久磁铁产生，转子线圈通过电刷供电，转速与交流电频率为整倍数（分数）关系（视转子线圈绕组数而定），故称同步电机。5）开关磁阻电机开关磁阻电动机(SwitchedReluctanceMotorSRM)是根据磁阻差产生反转磁矩的原理而制成的一种电动机。6）续流增磁电机续流增磁永磁电机是一种复合励磁的特殊直流电机，兼顾了串励直流电机和他励直流电机的优点。三、电动汽车电机工作原理1）交流电机将这两相交流电分别送入两组或四组电机线圈绕组，就在电机内

6、形成旋转的磁场，旋转磁场在电机转子内产生感应电流，感应电流产生的磁场与旋转磁场方向相反，被旋转磁场推拉进入旋转状态，由于转子必须切割磁力线才能产生感应电流，因此转子转速必须低于旋转磁转速，故称异步电机。2）直流电机3）永磁同步交流电动机转子线圈通过电刷供电，定子通过线圈绕组产生旋转磁场的电机，按转子线圈与定子线圈的串、并联关系分别称串励磁、并励磁电机。4）开关磁阻电机开关磁阻电动机(SwitchedReluctanceMotorSRM)是根据磁阻差产生反转磁矩的原理而制成的一种电动机。5）续流增磁

7、电机该电动汽车电机采用稀土永磁和增磁绕组复合励磁方式，转子采用无槽结构，把增磁绕组接在电机续流回路中，利用续流回路内的电流进行增磁，从而使永磁直流电机产生复合磁场，产生全新的自动弱磁调速理念。第三节电动汽车电机特性与要求一、电动汽车电机特性1)机械特性与负载转矩。机械特性是表示电动机转矩T与其转速n的关系n=f(T)曲线，曲线的斜率即表示机械特性的硬度，斜率大表示机械特性软，反之表示调速特性硬，即转矩随转速的变化小，机械特性是电动机的主要调速性能指标。2)调速范围。调速范围表示机械运行中最大转速n

8、max与最小转速nnmin之比。3)静差率。也称相对稳定性，其定义为电动机由理想空载（T=0）加到额定负载（T=Te）时，所出现的转速降Δne。（对应的理想空载转速nk与额定转速ne之差）与理想空载转速nk之比，4)调速效率。调速效率η即为输出轴上的功率P2与输入功率P1之比，它也反映了调速时的损耗功率△P。5)平滑性。平滑性反映了调速级数的多少，在一定的调速范围内，调速级数愈多则调速平滑性愈好，这主要针对机械齿轮有级调速。二、电动汽车电机要求1)恒功率负载特性。即转速n变化时，负