1、精選課件第二章電動汽車電機驅動系統技術精選課件第一節純電動汽車的系統組成電動汽車系統可分為三個子系統組成電動汽車系統可分為三個子系統組成 1 1 電力驅動系統：（電力驅動系統：（1 1）電控單元（）電控單元（2 2）功率轉換器）功率轉換器 （3 3）電動機（電動機（4 4） 機械傳動裝置（機械傳動裝置（5 5） 驅動車輪驅動車輪2 2 主能源系統：（主能源系統：（1 1）主電源）主電源 （2 2）能源管理系統（）能源管理系統（3 3）充電系統充電系統3 3 輔助控制系統：（輔助控制系統：（1 1）動力轉向（）動力轉向（2 2）溫度控制（）溫度控制（3 3）輔）輔助動力供給助動力供給精選課件圖2

2、-6直流電機驅動系統的基本結構示意圖第一節純電動汽車的系統組成精選課件圖2-7直流電機驅動系統工作原理示意圖第一節純電動汽車的系統組成精選課件圖2-8交流電機驅動系統基本結構示意圖第一節純電動汽車的系統組成精選課件圖2-9交流電機驅動系統工作原理示意圖第一節純電動汽車的系統組成精選課件第二節電動汽車的電力驅動系統組成電動汽車電機驅動系統電動汽車電機驅動系統：是能量存儲系統與車輪之：是能量存儲系統與車輪之間的紐帶，其作用是將能量存儲系統輸出的能量間的紐帶，其作用是將能量存儲系統輸出的能量( (化化學能、電能學能、電能) ) 轉換為機械能，推動車輛克服各種滾轉換為機械能，推動車輛克服各種滾動阻力、

3、空氣阻力、加速阻力和爬坡阻力，制動時動阻力、空氣阻力、加速阻力和爬坡阻力，制動時將動能轉換為電能回饋給能量儲存系統。將動能轉換為電能回饋給能量儲存系統。 現代電動汽車與傳統的燃油汽車不同，其驅現代電動汽車與傳統的燃油汽車不同，其驅動系統可以省去復雜笨重的機械齒輪變速機構就能動系統可以省去復雜笨重的機械齒輪變速機構就能提供滿足車輛行駛速度范圍和負載變化大的轉矩轉提供滿足車輛行駛速度范圍和負載變化大的轉矩轉速特性。速特性。 高效率、高性能的電機驅動控制技術是電高效率、高性能的電機驅動控制技術是電動汽車發展的關鍵技術之一動汽車發展的關鍵技術之一。精選課件總的來說，總的來說，電動汽車對其驅動系統的要求

4、如下電動汽車對其驅動系統的要求如下: :(1) (1) 成本成本。要求電動汽車整個系統與內燃機系統具有同樣的。要求電動汽車整個系統與內燃機系統具有同樣的價格水平。價格水平。(2) (2) 性能性能。啟動轉矩大，恒功率范圍寬、瞬時功率大，過載。啟動轉矩大，恒功率范圍寬、瞬時功率大，過載能力強，加速性能好。能力強，加速性能好。(3) (3) 調速范圍寬廣調速范圍寬廣。包括恒轉矩區和恒功率區。包括恒轉矩區和恒功率區。 (4)(4) 最優的能量利用率。最優的能量利用率。在最輕重量條件下，具有電氣和在最輕重量條件下，具有電氣和機械效率的最優，此外還要充分利用再生制動的能量。機械效率的最優，此外還要充分利

5、用再生制動的能量。(5) (5) 安全、可靠性高安全、可靠性高，滿足車輛的各種工況，滿足車輛的各種工況( (如高低溫壞天如高低溫壞天氣和劇烈振動等氣和劇烈振動等) )。(6) (6) 重量輕、尺寸小重量輕、尺寸小，便于安裝于各種不同的車輛上。，便于安裝于各種不同的車輛上。第二節電動汽車的電力驅動系統組成精選課件從功能的角度看，電動汽車的電動機驅動系統可從功能的角度看，電動汽車的電動機驅動系統可分為分為電氣和機械兩大系統。電氣和機械兩大系統。電氣系統由電動機、功率轉換器和電子控制器等電氣系統由電動機、功率轉換器和電子控制器等三個子系統組成。三個子系統組成。機械系統主要包括機械傳動裝置機械系統主要

6、包括機械傳動裝置( (可選可選) )和車輪。和車輪。第二節電動汽車的電力驅動系統組成精選課件圖2 電動汽車的電機驅動系統電子控制器微處理器微控制器DSP轉換器VVVFFOCMRACSTCVSCNNCFuzzy軟件硬件功率變換器電動機變速箱和差速器器件GTOBJTMOSFETIGBTMCT拓撲斬波PWM逆變諧振CADFEMEM力熱圖解法類型DCIMSRMPMSMPMBMPMHM精選課件電動機控制器精選課件交流電機控制器控制電路主電路精選課件控制器中的CPU主控制板精選課件 采用不同的電驅動系統形式總體采用不同的電驅動系統形式總體上可分為兩種：上可分為兩種：集中驅動和車輪集中驅動和車輪獨立驅動獨立

7、驅動。集中驅動利用一個動力源通過變速器和減速器（或只通過減速器）降速增扭，最后經差速器將驅動轉矩大致平均地分配給左右驅動半軸，可以采用前輪驅動、后輪驅動或四輪驅動的形式3，其結構如圖3所示。第三節第三節 電驅動系統結構形式電驅動系統結構形式 電源電源功率轉換器功率轉換器電機電機變速器變速器差速器差速器圖圖3 3 集中驅動集中驅動精選課件車輪獨立驅動是只利車輪獨立驅動是只利用多個動力源分別驅用多個動力源分別驅動單個車輪，可以分動單個車輪，可以分為兩輪獨立驅動和四為兩輪獨立驅動和四輪獨立驅動，其結構輪獨立驅動，其結構如圖如圖4 4所示。所示。第三節第三節 電驅動系統結構形式電驅動系統結構形式 精選

8、課件 集中驅動集中驅動獨立驅動獨立驅動成本成本較低較高體積體積笨重分散重量重量集中分散效率效率較低較高差速方式差速方式機械式電子式表1 集中驅動和車輪獨立驅動優缺點的比較精選課件圖2-10純電動汽車傳動系統布置的常規形式總體可構成不以下總體可構成不以下6種形式上三圖為集中驅動形式，下種形式上三圖為集中驅動形式，下三圖為車輪獨立驅動形式。三圖為車輪獨立驅動形式。第三節第三節 電驅動系統結構形式電驅動系統結構形式 精選課件圖2-11常規純電動汽車傳動裝置結構圖1電機2螺栓3套筒4飛輪殼5飛輪6軸承7壓盤8離合器殼9螺栓10軸承11輸入軸12分離叉13分離套筒14離合器蓋15分離杠桿16從動盤精選課

9、件圖2-12固定速比減速器傳動系統(無離合器)第三節第三節 電驅動系統結構形式電驅動系統結構形式 精選課件圖2-13固定速比減速器傳動系統(無離合器)應用實例第三節第三節 電驅動系統結構形式電驅動系統結構形式 精選課件圖2-14第三種傳動形式第三節第三節 電驅動系統結構形式電驅動系統結構形式 精選課件圖2-15第三種傳動形式應用實例第三節第三節 電驅動系統結構形式電驅動系統結構形式 精選課件第三節 電驅動系統結構形式圖2-16雙電機-固定速比變速器一體化傳動系統精選課件圖2-17雙電機驅動模式下的底盤結構第三節第三節 電驅動系統結構形式電驅動系統結構形式 精選課件第三節 電驅動系統結構形式圖2

10、-18雙電機-固定速比變速器一體化輪邊驅動傳動系統精選課件圖2-22兩種輪轂電機驅動方式內部示意圖a)內轉子型b)外轉子型精選課件第三節 電驅動系統結構形式圖2-20輪轂電機實物圖精選課件第三節 電驅動系統結構形式圖2-19雙輪轂電機驅動系統精選課件圖2-21輪轂電機結構圖精選課件輪轂電機的大型化較難，但是總功率依靠四臺電機分擔，可使每臺電機的容量變得小一些。圖2-23四輪轂電機驅動系統精選課件1)車輪可以實現車輪可以實現180的旋轉、橫向行駛、任意旋轉行駛。的旋轉、橫向行駛、任意旋轉行駛。2)由于可以進行各車輪任意轉矩控制，所以使得防滑控制、制動控制等多由于可以進行各車輪任意轉矩控制，所以使

11、得防滑控制、制動控制等多種性能得以發揮種性能得以發揮圖2-24橫向行駛和旋轉行駛示意圖(YONDEN PIVOT車型)精選課件圖2-25低車地板軸a)傳統有差速器的結構b)輪轂電機驅動方式精選課件現代電動汽車常用的電動機驅動系統有四種：現代電動汽車常用的電動機驅動系統有四種：直流電機驅動系統直流電機驅動系統交流電機驅動系統交流電機驅動系統永磁無刷電機驅動系統永磁無刷電機驅動系統開關磁阻電機驅動系統開關磁阻電機驅動系統精選課件直流電機驅動系統采用有刷直流電機，電機控制器一般采用斬波器控制方式。它具有成本低、易于平滑調速、控制器簡單、控制相對成熟等優點。但由于需要電刷和換向器，結構復雜，運行時有火

12、花和機械磨損，所以電機運行轉速不宜太高。是對無線電信號的干擾，這對高度智能化的未來電動汽車是致命的弱點。鑒于直流電機驅動系統的驅動控制器部分優勢突出，使得直流電機驅動系統在當前燃料電池電動汽車領域仍占有一席之地。A、直流電機驅動、直流電機驅動系統精選課件這種電機結構簡單，制造容易，效率比直流電機高。與永磁無刷電機、開關磁阻電機相比，成本最為低廉，但控制較為復雜。總的說來，異步電機系統的綜合性價比具有一定的優勢，尤其是異步電機的高可靠性、免維護、成本低廉的優點，使其成為電動汽車驅動系統的首選方案。B、異步電機驅動系統、異步電機驅動系統精選課件永磁無刷電機驅動系統相比之下，效率高是其最大特點，質量

13、輕，體積小，也無需維護。與異步電動機相比，永磁無刷電機成本較高，可靠性和使用壽命也較差，同時永磁體還存在失磁的可能。另外，制造工藝也比異步電機復雜。在控制上，由于永磁體的存在，弱磁控制有一定的難度。因此限制了這種電機系統在電動汽車的大量使用。C C、永磁無刷電動機驅動系統、永磁無刷電動機驅動系統精選課件該電機轉子沒有繞組做成凸極，結構簡單，可靠性高，快速響應好，效率與異步電機相當。由于轉子無繞組，該電機系統特別適合頻繁的正反轉及沖擊負載等工況。開關磁阻電機系統驅動電路采用的功率開關元件較少，電路簡單，能較方便地實現寬調速和制動能量的反饋。因此，這種系統在電動汽車中亦有一定的應用。其缺點主要在于

14、其結構帶來的噪音和振動較大。D D、開關磁阻電機系統、開關磁阻電機系統精選課件精選課件精選課件電機驅動技術發展方向可以歸納如下電機驅動技術發展方向可以歸納如下: : (1) (1)由有刷直流電動機驅動向無刷化、交流化方向發展，如開由有刷直流電動機驅動向無刷化、交流化方向發展，如開發并應用了開關磁阻電動機和永磁無刷電動機。發并應用了開關磁阻電動機和永磁無刷電動機。 (2)(2)朝電動機與驅動器、控制器集成的機電一體化方向發展，朝電動機與驅動器、控制器集成的機電一體化方向發展，構成智能化的驅動控制系統。構成智能化的驅動控制系統。 (3)(3)由單個電動機驅動向兩個電動機驅動，后輪驅動向前輪驅由單個電動機驅動向兩個電動機驅動，后輪驅動向前輪驅動發展，進而以四個電動機驅動四輪的方向發展。動發展，進而以四個電動機驅動四輪的方向發展。 (4) (4)由帶齒輪減速器驅動向直接驅動方向發展，將外轉子電動由帶齒輪減速器驅動向直接驅動方向發展，將外轉子電動機與車輪一體化設