第三章電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)導(dǎo)論

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述直流電動機第三章電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)4開關(guān)磁阻電動機3交流異步電動機5永磁同步電動機6輪轂電動機LOGO?

電動汽車的電機驅(qū)動系統(tǒng)把電能轉(zhuǎn)化為機械能，并通過傳動裝置(或直接)將能量傳遞到車輪進而驅(qū)動車輛按照駕駛?cè)艘庵拘旭?，是電動汽車的關(guān)鍵系統(tǒng)之一。它在電動汽車上的具體任務(wù)是：在駕駛?cè)瞬倏v控制下，將內(nèi)燃機-發(fā)電機系統(tǒng)、動力電池組的電能轉(zhuǎn)化為車輪的動能驅(qū)動車輛，并在車輛制動時把車輛的動能再生為電能反饋到動力電池中以實現(xiàn)車輛的再生制動。概述LOGO?電動汽車的電機驅(qū)動系統(tǒng)特點

1、電動汽車上所使用的電機往往要求頻繁的起停，頻繁的加減速以及工作模式的頻繁切換（做電動機使用驅(qū)動汽車以及做發(fā)電機使用實現(xiàn)能量回收及發(fā)電的功能），這對電機的響應(yīng)性能提出了更高的要求。2、由于汽車內(nèi)部空間緊張，往往要求電機系統(tǒng)具有體積小，質(zhì)量輕，以及具有較高的功率密度和工作效率等性能要求。概述LOGO?電動汽車的電機驅(qū)動系統(tǒng)特點

3、相對于傳統(tǒng)電機而言，電動汽車上所使用的電機系統(tǒng)的工作環(huán)境更為惡劣、干擾更大，從而要求它具有更高的可靠性，抗震性和抗干擾性。4、傳統(tǒng)電機一般工作在額定工作點附近，而電動汽車電機的工作范圍相對較寬。且由于電動汽車電機工作模式的特殊性，額定功率這個參數(shù)對于電動汽車所使用的電機而言，沒有特別大的意義。所以對其額定功率的要求并不嚴格。而在高效工作區(qū)間，這個參數(shù)則更為實際和重要概述LOGO電動汽車的電機驅(qū)動系統(tǒng)特點

5、在供電方式上，傳統(tǒng)電機由常規(guī)標準電源供電，而電動汽車電機所使用的電能來源于蓄電池，且由功率轉(zhuǎn)化器直接供給。另外電機的使用電壓及形式并不確定，從減少功率損耗及降級電機逆變器成本的角度而言，一般傾向于使用較高的電壓。概述LOGO電動汽車驅(qū)動電動機種類電動機的種類很多，用途廣泛，功率的覆蓋面非常大。而電動汽車所采用的電動機種類較少，功率覆蓋面也較窄，只采用了一些符合電動汽車要求的電動機來作為驅(qū)動電動機。電動汽車在不同的歷史時期采用了不同的電動機，最早是采用了控制性能好和成本較低的直流電動機。隨著電子技術(shù)、機械制造技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展，交流電動機、永磁電動機和開關(guān)磁組電動機顯示出更加優(yōu)越的性能，這些電動機正在逐步取代了直流電動機。概述LOGO概述LOGO概述LOGO?電動汽車對電動機性能的基本要求

電動汽車的驅(qū)動電動機的主要參數(shù)為：電動機類型、額定電壓、機械特性、效率、尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)、可靠性和成本等。另外為電動機所配置的電子控制系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)，也會影響驅(qū)動電動機的性能。1、高電壓，在允許的范圍內(nèi)，盡可能采用高電壓，可以減小電動機的尺寸和導(dǎo)線等裝備的尺寸，特別是可以降低逆變器的成本。?概述LOGO?電動汽車對電動機性能的基本要求

2、高轉(zhuǎn)速，電動汽車所采用的感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速可以達到8000～12000r/min，高轉(zhuǎn)速電動機的體積較小，質(zhì)量較輕，有利于降低電動汽車的整車整備質(zhì)量。3、質(zhì)量輕，電動機采用鋁合金外殼，以降低電動機的質(zhì)量、各種控制裝置的質(zhì)量和冷卻系統(tǒng)的質(zhì)量等也要求盡可能輕。?概述LOGO電動汽車對電動機性能的基本要求

4、電動機應(yīng)具有較大的起動轉(zhuǎn)矩和較大范圍的調(diào)速性能，使電動汽車有良好的起動性能和加速性能。以獲得所需要的起動、加速、行駛、減速、制動等所需的功率與轉(zhuǎn)矩。電動機具有自動調(diào)速功能，因此，可以減輕駕駛員的操縱強度，提高駕駛的舒適性，并且能夠達到與內(nèi)燃機汽車加速踏板同樣的控制響應(yīng)。?概述LOGO?電動汽車對電動機性能的基本要求

5、電動汽車應(yīng)有最優(yōu)化的能量利用，電動機應(yīng)具有高效率、低損耗，并在車輛減速時，實現(xiàn)再生制動將制動能量回收，再生制動回收的能量一般可達到總能量的10%～15%，這點在內(nèi)燃機汽車上是不能實現(xiàn)的。6、各種動力電池組和電動機的工作電壓，可以達到300V以上，對電氣系統(tǒng)安全性和控制系統(tǒng)的安全性，都

必須符合國家（或國際）有關(guān)車輛電氣控制的安全性能的標準和規(guī)定，裝備有高壓保護設(shè)備。概述LOGO?直流電動機的分類

直流電動機分為繞組勵磁式直流電動機和永磁式直流電動機。在電動汽車所采用的直流電動機中，小功率電動機采用的是永磁式直流電動機，大功率電動機則采用繞組勵磁式直流電動機。繞組勵磁式直流電動機根據(jù)勵磁方式的不同，可分為他勵式、并勵式、串勵式和復(fù)勵式4種類型。直流電動機LOGO他勵式直流電動機他勵式直流電動機的勵磁繞組與電樞繞組無連接關(guān)系，而由其他直流電源對勵磁繞組供電，因此勵磁電流不受電樞端電壓或電樞電流的影響。他勵式直流電動機在運行過程中勵磁磁場穩(wěn)定而且容易控制，容易實現(xiàn)電動汽車的再生制動要求。當采用永磁激勵時，雖然電動機效率高、重量輕和體積小，但由于勵磁磁場固定，電動機的機械特性不理想，難以滿足電動汽車起動和加速時的大轉(zhuǎn)矩要求。直流電動機LOGO并勵式直流電動機

并勵式直流電動機的勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)，共用同一電源，性能與他勵式直流電動機基本相同。并勵繞組兩端電壓就是電樞兩端電壓，但是勵磁繞組用細導(dǎo)線繞成，其匝數(shù)很多，因此具有較大的電阻，使得通過它的勵磁電流較小。直流電動機LOGO串勵式直流電動機

串勵式直流電動機的勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)后，再接于直流電源，這種直流電動機的勵磁電流就是電樞電流。電動機內(nèi)磁場隨著電樞電流的改變有顯著的變化。為了使勵磁繞組中不引起大的損耗和電壓降，勵磁繞組的電阻越小越好，所以串勵式直流電動機通常用較粗的導(dǎo)線繞成，匝數(shù)較少。直流電動機LOGO復(fù)勵式直流電動機

復(fù)勵式直流電動機有并勵和串勵兩個勵磁繞組，電動機的磁通由兩個繞組內(nèi)的勵磁電流產(chǎn)生。若串勵繞組產(chǎn)生的磁通量與并勵繞組產(chǎn)生的磁通量方向相同，稱為積復(fù)勵；若兩個磁通量方向相反，則稱為差復(fù)勵。直流電動機LOGO直流電動機的工作原理直流電動機LOGO直流電動機的結(jié)構(gòu)直流電動機LOGO直流電動機的驅(qū)動特性直流電動機LOGO直流電動機的特點1、調(diào)速性能好。2、起動力矩大。3、控制簡單。4、有易損件。直流電動機LOGO電動汽車用直流電動機的要求1、抗振動性2、對環(huán)境的適應(yīng)性3、低損耗性4、抗負荷波動性5、小型、輕量化6、免維護性直流電動機LOGO直流電動機的應(yīng)用

小功率（＜10kW）的電動機多采用小型高效的永磁式直流電動機，一般應(yīng)用在小型、低速的專用車輛上，如電動自行車、高爾夫球車、電動叉車、警用巡邏車等。中等功率（10～100kW）的電動機采用他勵、串勵或復(fù)勵式直流電動機，可以用于結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)矩較大的電動貨車上。大功率（＞100kW）的電動機采用串勵式，可用在要求低速、高轉(zhuǎn)矩的大型專用電動車上，如電動礦石搬運車、電動玻璃搬運車等。直流電動機LOGO直流電動機的調(diào)速方法直流電動機LOGO直流電動機的調(diào)速方法直流電動機運行過程符合以下公式：直流電動機的轉(zhuǎn)速和其他參量的關(guān)系為：直流電動機LOGO?直流電動機的調(diào)速方法

改變電樞電壓調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)采用的主要方法，調(diào)節(jié)電樞供電電壓或者改變勵磁磁通，都需要有專門的可控直流電源，常用的可控直流電源有以下三種。1、旋轉(zhuǎn)變流機組。用直流電動機和直流發(fā)電機組成機組，以獲得可調(diào)的直流電壓。由交流電動機（原動機）拖動直流發(fā)電機G來實現(xiàn)變流，由G給需要調(diào)速的直流電動機M供電，調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流主的大小，就能夠方便地改變其輸出電壓，從而調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。直流電動機LOGO直流電動機的調(diào)速方法?直流電動機LOGO直流電動機的調(diào)速方法2、靜止可控整流器

用靜止的可控整流器，如晶閘管整流裝置產(chǎn)生可調(diào)的直流電壓。與旋轉(zhuǎn)交流機組裝置相比，晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟性和可靠性上有很大提高，而且在技術(shù)性能上也顯示出很大的優(yōu)越性，直流電動機LOGO直流電動機的調(diào)速方法直流電動機LOGO直流電動機的調(diào)速方法3、直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器

用恒定直流電源或可控硅整流電源供電，利用直流斬波器或脈寬調(diào)制的方法產(chǎn)生可調(diào)的直流平均電壓。直流斬波器又稱直流調(diào)壓器，是利用開關(guān)器件來實現(xiàn)通斷控制，將直流電源電壓斷續(xù)加到負荷上，通過通斷時間的變化來改變負荷上的直流電壓平均值，將固定電壓的直流電源變成平均值可調(diào)的直流電源，也稱直-直變換器。直流電動機LOGO直流電動機的調(diào)速方法?直流電動機LOGO?

交流電動機可分為同步電動機和異步電動機兩大類，交流異步電動機又稱感應(yīng)電動機，是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換為機械能的一種交流電動機。異步電動機是各類電動機中應(yīng)用最廣、需求量最大的一種。異步電動機的種類很多，常按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和定子繞組相數(shù)進行分類。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)來分，可分為籠型異步電動機和繞線型異步電動機；按照定子繞組相數(shù)來分，則有單相異步電動機、兩相異步電動機和三相異步電動機。交流異步電動機LOGO交流異步電動機的工作原理

當異步電動機的三相定子繞組通入三相交流電后，將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，電動勢的方向由右手定則來確定。由于轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路，轉(zhuǎn)子中便有電流產(chǎn)出，電流方向與電動勢方向相同，而載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，電磁力的方向可用左手定則確定。由電磁力進而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)，并且電動機旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。交流異步電動機LOGO???開關(guān)磁阻電動機的性能特點

1、調(diào)速范圍寬、控制靈活，易于實現(xiàn)各種特殊要求的轉(zhuǎn)矩-速度特性。2、制造和維護方便。3、運轉(zhuǎn)效率高。由于開關(guān)磁阻電動機控制靈活，易在很寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實現(xiàn)高效節(jié)能控制。4、可四象限運行，具