任務(wù)2 純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元認(rèn)知

新能源汽車動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元,任務(wù)2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元認(rèn)知,建議課時(shí)：3學(xué)時(shí),知識(shí)目標(biāo)1.能夠描述純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元的功能和基本結(jié)構(gòu)；2.能夠描述純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)類型；3.能夠描述純電動(dòng)汽車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的類型；4.能夠描述典型純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。技能目標(biāo)1.能夠檢索資料，總結(jié)純電動(dòng)汽車各種驅(qū)動(dòng)類型的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。素養(yǎng)目標(biāo)（1）能夠制訂工作計(jì)劃，獨(dú)立完成工作學(xué)習(xí)任務(wù)。（2）能夠在工作過程中，與小組其他成員合作、交流并進(jìn)行學(xué)習(xí)任務(wù)分工，具備團(tuán)隊(duì)合作和安全操作的意識(shí)。（3）養(yǎng)成服從管理，規(guī)范作業(yè)的良好工作習(xí)慣。（4）培養(yǎng)安全工作的習(xí)慣。,教學(xué)目標(biāo),二、獲取信息,學(xué)習(xí)目錄,任務(wù)導(dǎo)入,作為從事新能源汽車行業(yè)的專業(yè)人員，你知道純電動(dòng)汽車有幾種驅(qū)動(dòng)形式嗎？,引導(dǎo)問題1:純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元有什么功能？基本結(jié)構(gòu)是什么?,獲取信息,1.純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元功能純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元的功能是將儲(chǔ)存在動(dòng)力電池中的電能高效地轉(zhuǎn)化為車輪的動(dòng)能進(jìn)而推進(jìn)汽車行駛，并能夠在汽車減速制動(dòng)或者下坡時(shí)，實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功能是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)或直接驅(qū)動(dòng)車輪。早期的純電動(dòng)汽車上廣泛采用直流串激電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)具有“軟”的機(jī)械特性，與汽車的行駛特性非常適應(yīng)。但直流電動(dòng)機(jī)由于存在換向火花，比功率較小，效率較低，維護(hù)保養(yǎng)工作量打等缺點(diǎn)，隨著電動(dòng)機(jī)技術(shù)和電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，正在逐漸被直流無刷電動(dòng)機(jī)、永磁同步電機(jī)和交流異步電動(dòng)機(jī)所取代。,獲取信息,2.純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元基本結(jié)構(gòu)與混合動(dòng)力汽車相比，純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元結(jié)構(gòu)要更加簡(jiǎn)單，沒有混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)部需要兼顧內(nèi)燃機(jī)與電力驅(qū)動(dòng)兩個(gè)動(dòng)力的復(fù)雜連接結(jié)構(gòu)。如圖4-2-1是純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元的外形。純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)部通常主要包括一個(gè)大功率的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和用于將電機(jī)進(jìn)行減速的行星齒輪減速機(jī)構(gòu)，或者其它形式的減速齒輪機(jī)構(gòu)，同時(shí)根據(jù)驅(qū)動(dòng)單元的設(shè)計(jì)不同，有的車輛驅(qū)動(dòng)單元還包括有差速機(jī)構(gòu)。,圖4-2-1純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元,獲取信息,純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元是電動(dòng)汽車的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機(jī)汽車的最大不同點(diǎn)。電動(dòng)汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求很高。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)符合下列要求：（1）瞬時(shí)功率大，短時(shí)過載能力強(qiáng)，以滿足爬坡及加速的需要。（2）調(diào)速范圍寬廣。（3）在運(yùn)行的全部速度范圍和負(fù)載范圍內(nèi)，具有較高的效率。也就是在電機(jī)所有工作范圍內(nèi)綜合效率高,以盡量提高電動(dòng)汽車一次續(xù)駛里程。（4）可靠性高，使用方便簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。（5）功率密度高，體積小，質(zhì)量輕。純電動(dòng)汽車傳動(dòng)裝置內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)見與4-2-2。傳遞裝置的作用是將電機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳給汽車的驅(qū)動(dòng)軸。因?yàn)殡姍C(jī)可以帶負(fù)載啟動(dòng)，所以純電動(dòng)汽車上無須傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的離合器。并且驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)向可以通過電路控制來實(shí)現(xiàn)變換，因此，純電動(dòng)汽車無需內(nèi)燃機(jī)汽車變速器中的倒檔。當(dāng)采用電動(dòng)機(jī)無級(jí)調(diào)速控制時(shí)，電動(dòng)汽車可以省去傳統(tǒng)汽車的變速器。,獲取信息,在采用電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，純電動(dòng)汽車也可以省去傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車傳統(tǒng)系統(tǒng)的差速器。,圖4-2-2純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)部基本結(jié)構(gòu),引導(dǎo)問題2:純電動(dòng)汽車有幾種驅(qū)動(dòng)類型？,獲取信息,1.純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)類型針對(duì)驅(qū)動(dòng)輪所施加驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的來源來說，電動(dòng)車輛所采用的驅(qū)動(dòng)方式總體上可分為兩種：集中驅(qū)動(dòng)和車輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。（1）集中驅(qū)動(dòng)集中驅(qū)動(dòng)利用一個(gè)動(dòng)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(jīng)差速器將驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩大致平均地分配給左右驅(qū)動(dòng)半軸，可以采用前輪驅(qū)動(dòng)、后輪驅(qū)動(dòng)或四輪驅(qū)動(dòng)的形式，其結(jié)構(gòu)如圖4-2-3所示。,圖4-2-3集中驅(qū)動(dòng)形式,獲取信息,（2）獨(dú)立驅(qū)動(dòng)車輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)是只利用多個(gè)動(dòng)力源分別驅(qū)動(dòng)單個(gè)車輪，可以分為兩輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)和四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)如圖4-2-6所示。,圖4-2-4車輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)形式,獲取信息,集中驅(qū)動(dòng)和車輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)優(yōu)缺點(diǎn)的比較如表4-2-1：,集中驅(qū)動(dòng)和車輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)優(yōu)缺點(diǎn)比較,引導(dǎo)問題3:純電動(dòng)汽車有幾種電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)？,獲取信息,純電動(dòng)汽車常用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有四種類型：直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。1.直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用有刷直流電機(jī)，電機(jī)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(diào)速、控制器簡(jiǎn)單、控制相對(duì)成熟等優(yōu)點(diǎn)。但由于需要電刷和換向器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行時(shí)有火花和機(jī)械磨損，所以電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速不宜太高。尤其是對(duì)無線電信號(hào)的干擾，這對(duì)高度智能化的未來電動(dòng)汽車是致命的弱點(diǎn)。,獲取信息,鑒于直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)控制器部分優(yōu)勢(shì)突出，使得直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在當(dāng)前燃料電池電動(dòng)汽車領(lǐng)域仍占有一席之地。,圖4-2-5使用直流電機(jī)的低速純電動(dòng)車,獲取信息,2.異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)這種電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，效率比直流電機(jī)高，與永磁無刷電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)相比，成本最為低廉，但控制較為復(fù)雜。總的說來，異步電機(jī)系統(tǒng)的綜合性價(jià)比具有一定的優(yōu)勢(shì)，尤其是異步電機(jī)的高可靠性、免維護(hù)、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。,圖4-2-6使用異步電機(jī)的特殊功能車輛,獲取信息,3.永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率高是其最大特點(diǎn)，質(zhì)量輕，體積小，也無需維護(hù)。與異步電動(dòng)機(jī)相比，永磁同步電機(jī)成本較高，可靠性和使用壽命也較差，同時(shí)永磁體還存在失磁的可能。另外，制造工藝也比異步電機(jī)復(fù)雜。在控制上，由于永磁體的存在，弱磁控制有一定的難度。因此目前大多數(shù)純電動(dòng)汽車的永磁同步電機(jī)都帶有冷卻系統(tǒng)。,圖4-2-7純電動(dòng)汽車,獲取信息,4.開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)該電機(jī)轉(zhuǎn)子沒有繞組做成凸極，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，快速響應(yīng)好，效率與異步電機(jī)相當(dāng)。由于轉(zhuǎn)子無繞組，該電機(jī)系統(tǒng)特別適合頻繁的正反轉(zhuǎn)及沖擊負(fù)載等工況。開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路采用的功率開關(guān)元件較少，電路簡(jiǎn)單，能較方便地實(shí)現(xiàn)寬調(diào)速和制動(dòng)能量的反饋。因此，這種系統(tǒng)在電動(dòng)汽車中亦有一定的應(yīng)用，缺點(diǎn)主要在于其結(jié)構(gòu)帶來的噪音和振動(dòng)較大。,引導(dǎo)問題4:典型的純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有什么結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？,獲取信息,以下介紹北汽新能源和比亞迪E6純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。1.北汽新能源純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元結(jié)構(gòu)認(rèn)知以下以北汽新能源采用的上海大郡動(dòng)力控制技術(shù)有限公司生產(chǎn)的EA80電機(jī)系統(tǒng)為例，介紹北汽電機(jī)控制系統(tǒng)（驅(qū)動(dòng)單元）的結(jié)構(gòu)組成。如圖4-2-8所示，北汽新能源EV系列純電動(dòng)汽車的電機(jī)控制系統(tǒng)由電機(jī)和電機(jī)控制器組成。,圖4-2-8北汽新能源的電機(jī)和電機(jī)控制器,獲取信息,如圖4-2-9是北汽新能源電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制示意圖，其中電機(jī)主要負(fù)責(zé)機(jī)械動(dòng)力的輸出，其安裝環(huán)境主要是在傳動(dòng)軸上；電機(jī)控制器主要負(fù)責(zé)電能的交直流轉(zhuǎn)換，其安裝環(huán)境主要是電能和信號(hào)的連接。,圖4-2-9北汽新能源的電機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制示意圖,獲取信息,EA80電機(jī)系為永磁同步電機(jī)，其具有以下特點(diǎn)：（1）功率因素高，節(jié)約無功功率，降低了定子電流，減少了定子銅損；（2）高效率、高功率密度、寬的調(diào)速范圍；（3）采用封閉、液冷散熱設(shè)計(jì)，電機(jī)適合于高溫等惡劣的工作環(huán)境；（4）采用內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)，可以控制磁阻轉(zhuǎn)矩為正，在相同電流下可產(chǎn)生更大的轉(zhuǎn)矩；（5）通過電機(jī)內(nèi)置熱敏電阻，能起到電機(jī)過溫保護(hù)功能。電機(jī)在整車中的安裝布置如圖4-2-10所示。,獲取信息,圖4-2-10電機(jī)在整車中的安裝布置,a）兩驅(qū),b）四驅(qū),獲取信息,電機(jī)控制器的作用如下：（1）接收整車控制器（單元）命令；（2）將直流電壓轉(zhuǎn)化為交流電壓，控制電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的扭矩輸出；（3）將電機(jī)控制器系統(tǒng)的狀態(tài)返回給整車。電機(jī)控制器又稱智能功率模塊，電機(jī)控制器是系統(tǒng)的控制中心。它對(duì)所有的輸入信號(hào)進(jìn)行處理，并將電機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的信息發(fā)送給整車控制器，其具有以下特點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊；（2）采用最新的IGBT技術(shù)，采用液冷散熱；（3）電機(jī)控制器能通過SAEJ1939與服務(wù)工具以及整車控制器進(jìn)行通訊數(shù)據(jù)連接；（4）采用較高的開關(guān)頻率5KHz，電機(jī)運(yùn)行噪音?。唬?）采用轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制以及SVPWM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制，轉(zhuǎn)矩控制精度高；（6）高壓逆變電路的直流高壓輸入、低壓控制電路分別獨(dú)立供電，互不干擾；高壓直流輸入電壓范圍寬200V440V。,獲取信息,電機(jī)控制器在整車中的安裝布置如圖4-2-11所示。,圖4-2-11電機(jī)控制器在整車中的安裝布置,獲取信息,2.比亞迪E6驅(qū)動(dòng)單元結(jié)構(gòu)認(rèn)知（1）部件位置及功能說明動(dòng)力總成由驅(qū)動(dòng)電機(jī)（動(dòng)力電機(jī)）和變速箱組成。如圖4-2-12所示。,圖4-2-12比亞迪E6動(dòng)力總成,獲取信息,（2）E6驅(qū)動(dòng)單元結(jié)構(gòu)圖如圖4-2-13所示。,圖4-2-13比亞迪E6驅(qū)動(dòng)單元結(jié)構(gòu)圖,獲取信息,（3）驅(qū)動(dòng)單元組成部件認(rèn)知驅(qū)動(dòng)單元前殼體，如圖4-2-14所示。,圖4-2-14比亞迪E6驅(qū)動(dòng)單元前殼體,獲取信息,減速齒輪，如圖4-2-15所示。,圖4-2-15比亞迪E6驅(qū)動(dòng)單元減速齒輪,獲取信息,解角器，如圖4-2-16所示。,圖4-2-16比亞迪E6驅(qū)動(dòng)單元解角器,獲取信息,解角器軸承，如圖4-2-17所示。,圖4-2-17比亞迪E6驅(qū)動(dòng)單元解角器軸承,獲取信息,定子線圈，如圖4-2-18所示。,圖4-2-18比亞迪E6驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子線圈,獲取信息,驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子，如圖4-2-19所示。,圖4-2-19比亞迪E6驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子,任務(wù)實(shí)施,1.實(shí)施要求本操作任務(wù)主要完成純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元類型識(shí)別和特點(diǎn)分析。（1）純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元類型和特點(diǎn)認(rèn)知（2）北汽新能源純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元結(jié)構(gòu)認(rèn)知（3）比亞迪純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元結(jié)構(gòu)認(rèn)知2.實(shí)施準(zhǔn)備（1）防護(hù)裝備：（2）車輛、臺(tái)架、總成：北汽新能源、比亞迪E6純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元總成及部件；純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元掛圖、模型及視頻資料（3）專用工具、設(shè)備：（4）手工工具：（5）輔助材料：,任務(wù)實(shí)施,3.實(shí)施步驟1.純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元類型和特點(diǎn)認(rèn)知參觀實(shí)訓(xùn)室的純電動(dòng)汽車動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元掛圖、模型；檢索資料，或網(wǎng)上搜索或走訪周邊汽車銷售店面，了解純電動(dòng)汽車動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元的類型和特點(diǎn)。提示：可參照“學(xué)習(xí)拓展”的內(nèi)容。2.典型純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)根據(jù)實(shí)訓(xùn)室的裝備，認(rèn)識(shí)純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。（1）北汽新能源純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元結(jié)構(gòu)認(rèn)知（2）比亞迪E6純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元結(jié)構(gòu)認(rèn)知（3）其他純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元結(jié)構(gòu)認(rèn)知,任務(wù)考核,1、判斷題（1）（判斷）驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功能是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)或直接驅(qū)動(dòng)車輪。（）（2）（判斷）純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元的功能是將儲(chǔ)存在動(dòng)力電池中的電能高效地轉(zhuǎn)化為車輪的動(dòng)能進(jìn)而推進(jìn)汽車行駛，并能夠在汽車減速制動(dòng)或者下坡時(shí)，實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)。（）（3）（判斷）集中驅(qū)動(dòng)利用一個(gè)動(dòng)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(jīng)差速器將驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩大致平均地分配給左右驅(qū)動(dòng)半軸，可以采用前輪驅(qū)動(dòng)、后輪驅(qū)動(dòng)或四輪驅(qū)動(dòng)的形式。（）（4）（判斷）與集中驅(qū)動(dòng)相比，獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的效率較低，成本較高。（）（5）（判斷）純電動(dòng)汽車常用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有兩種類型：直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。（）,任務(wù)考核,（6）（判斷）北汽新能源EV系列純電動(dòng)汽車的電機(jī)控制系統(tǒng)由電機(jī)和電機(jī)控制器組成。（）（7）（判斷）電機(jī)控制器又稱智能功率模塊，電機(jī)控制器是系統(tǒng)的控制中心。它對(duì)所有的輸入信號(hào)進(jìn)行處理，并將電機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的信息發(fā)送給整車控制器。（）,任務(wù)考核,2、選擇題（1）（多選）下面說法正確的是（）。A、與純電動(dòng)汽車相比，混合動(dòng)力汽車的的驅(qū)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。B、隨著電動(dòng)機(jī)技術(shù)和電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，目前直流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用越來越少。C、現(xiàn)在在電動(dòng)汽車應(yīng)用的常見電機(jī)有永磁同步電機(jī)和交流異步電機(jī)。D、純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)單元是電動(dòng)汽車的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機(jī)汽車的最大不同點(diǎn)。（2）（單選）針對(duì)驅(qū)動(dòng)輪所施加驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的來源來說，電動(dòng)車輛所采用的驅(qū)動(dòng)方式總體上可分為（）種。A、5B、（3）（單選）純電動(dòng)汽車常用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有（）種類型。、,任務(wù)考核,（4）（單選）下面說法不正確的是（）。、與永磁無刷電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)相比，異步電機(jī)成本低廉，但控制較為復(fù)雜。、與異步電機(jī)相比，永磁同步電機(jī)成本較高，可靠性和使用壽命