《電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)》課件

電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)電動(dòng)汽車的核心動(dòng)力來源，直接影響著車輛的性能和效率。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行駛，并與電池、控制器等組成完整的動(dòng)力系統(tǒng)。課程目標(biāo)了解電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)的分類學(xué)習(xí)永磁同步電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)、無刷直流電機(jī)等主要類型的應(yīng)用。掌握電動(dòng)機(jī)的工作原理了解電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、速度、功率等關(guān)鍵參數(shù)，并分析其特性。深入電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)電路、控制策略，理解其在電動(dòng)汽車中的應(yīng)用。探索電動(dòng)機(jī)發(fā)展趨勢掌握電動(dòng)機(jī)測試、診斷技術(shù)，了解未來電動(dòng)汽車的發(fā)展方向。電動(dòng)機(jī)概述電動(dòng)機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸和家用電器等領(lǐng)域，是現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的重要設(shè)備。電動(dòng)機(jī)分類直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)是依靠直流電供電的電動(dòng)機(jī)。它們廣泛應(yīng)用于各種設(shè)備中，包括汽車、工業(yè)設(shè)備和家用電器。交流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)是依靠交流電供電的電動(dòng)機(jī)。它們在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，例如，在各種機(jī)器和工廠設(shè)備中。直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)是一種將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。其工作原理基于磁場和電流之間的相互作用。直流電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，例如汽車、工業(yè)設(shè)備、家用電器等。直流電動(dòng)機(jī)工作原理磁場直流電動(dòng)機(jī)通過電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生磁場，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。電樞電樞繞組通電后，與磁場相互作用，產(chǎn)生電磁力，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。換向器換向器通過改變電樞繞組中的電流方向，使電機(jī)持續(xù)旋轉(zhuǎn)。直流電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)及應(yīng)用11.結(jié)構(gòu)簡單直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，成本相對(duì)較低。22.速度易于控制通過改變勵(lì)磁電流或電樞電流可以方便地控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。33.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大直流電動(dòng)機(jī)具有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，適用于需要快速啟動(dòng)的場合。44.應(yīng)用廣泛直流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于各種領(lǐng)域，如電動(dòng)汽車、工業(yè)機(jī)械、家用電器等。交流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)汽車中應(yīng)用廣泛的電機(jī)類型。交流電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、效率高、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。交流電動(dòng)機(jī)工作原理旋轉(zhuǎn)磁場三相交流電在定子繞組中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，產(chǎn)生感應(yīng)電流。電磁力感應(yīng)電流在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生磁場，與定子磁場相互作用，產(chǎn)生電磁力，推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。電磁轉(zhuǎn)矩電磁力帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，推動(dòng)負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)。交流電動(dòng)機(jī)-特點(diǎn)及應(yīng)用可靠性交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，使用壽命長，在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)用場景交流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備，如風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)等，也用于家用電器，如空調(diào)、洗衣機(jī)、冰箱等。永磁同步電機(jī)永磁同步電機(jī)(PMSM)是電動(dòng)汽車應(yīng)用中的一種常見電機(jī)類型。PMSM具有高效率、高功率密度和低噪音等優(yōu)點(diǎn)。永磁同步電機(jī)工作原理磁場永磁體產(chǎn)生恒定磁場，與轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的磁場相互作用轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子磁場跟隨定子磁場旋轉(zhuǎn)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制控制系統(tǒng)控制定子電流，調(diào)節(jié)定子磁場強(qiáng)度和方向特點(diǎn)及應(yīng)用11.高效率永磁同步電機(jī)具有較高的效率，可以有效降低能耗，延長電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。22.高功率密度電機(jī)體積小、重量輕，可以有效降低電動(dòng)汽車的整車重量，提高空間利用率。33.高控制精度永磁同步電機(jī)易于控制，可以實(shí)現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩控制，提高電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能。44.廣泛應(yīng)用廣泛應(yīng)用于各種電動(dòng)汽車，包括純電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車。感應(yīng)電機(jī)感應(yīng)電機(jī)廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車，是電動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的重要分支。感應(yīng)電機(jī)工作原理電磁感應(yīng)感應(yīng)電機(jī)利用電磁感應(yīng)原理工作，定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而形成電磁力，推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速始終低于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速差稱為滑差，滑差越大，感應(yīng)電流越大，轉(zhuǎn)矩越大。能量轉(zhuǎn)換感應(yīng)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，其效率受滑差影響，滑差越大，效率越低。特點(diǎn)及應(yīng)用高可靠性感應(yīng)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，適用于各種工業(yè)應(yīng)用。高效率感應(yīng)電機(jī)效率高，適用于各種高功率需求的應(yīng)用場景。應(yīng)用廣泛感應(yīng)電機(jī)應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括工業(yè)設(shè)備、電動(dòng)汽車和風(fēng)力發(fā)電等。無刷直流電機(jī)無刷直流電機(jī)是一種廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車的電機(jī)類型。它具有結(jié)構(gòu)簡單、效率高、噪音低、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。無刷直流電機(jī)-工作原理無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)無刷直流電機(jī)包含定子、轉(zhuǎn)子、電子換向器和控制電路。定子上有永久磁鐵產(chǎn)生磁場，轉(zhuǎn)子上安裝著線圈。電子換向器通過控制電路改變線圈電流方向，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。工作原理當(dāng)定子磁場與轉(zhuǎn)子線圈磁場相互作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。電子換向器根據(jù)轉(zhuǎn)子位置改變線圈電流方向，確保電機(jī)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。特點(diǎn)及應(yīng)用高效率無刷直流電機(jī)可實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行，降低能耗，延長電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程。高扭矩其高功率密度能夠提供強(qiáng)大的扭矩，滿足電動(dòng)汽車的加速和爬坡需求。低噪音無刷直流電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，提升駕駛舒適性。易于控制其數(shù)字化控制方式便于實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)速控制，提高電動(dòng)汽車的性能?；旌想妱?dòng)機(jī)混合電動(dòng)機(jī)結(jié)合了直流電機(jī)和交流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，在電動(dòng)汽車中發(fā)揮重要作用?；旌想妱?dòng)機(jī)工作原理內(nèi)燃機(jī)提供主要?jiǎng)恿Γ⒖蔀殡姵爻潆?。電?dòng)機(jī)提供輔助動(dòng)力，并可用于制動(dòng)能量回收。電池為電動(dòng)機(jī)供電，并儲(chǔ)存制動(dòng)能量回收的電能?；旌想妱?dòng)機(jī)特點(diǎn)及應(yīng)用高效率混合電動(dòng)機(jī)結(jié)合了內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)更高的燃油效率。低排放混合動(dòng)力汽車減少了有害氣體排放，更環(huán)保，符合環(huán)保法規(guī)。動(dòng)力強(qiáng)勁混合動(dòng)力汽車擁有強(qiáng)大的加速能力，滿足不同駕駛需求。應(yīng)用廣泛混合動(dòng)力技術(shù)應(yīng)用于各種汽車，從轎車到SUV，滿足不同客戶需求。電動(dòng)機(jī)選型因素功率需求電動(dòng)機(jī)需要提供足夠的功率來滿足車輛的性能要求，例如加速性能和爬坡能力。效率電動(dòng)機(jī)效率越高，能量消耗越少，續(xù)航里程越長。重量和體積電動(dòng)機(jī)重量和體積應(yīng)盡可能輕巧，以減少車輛的總重量并節(jié)省空間。轉(zhuǎn)矩特性電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特性應(yīng)符合車輛的驅(qū)動(dòng)需求，例如起步加速和高速行駛。功率要求行駛速度電動(dòng)汽車行駛速度取決于電動(dòng)機(jī)功率，功率越大，速度越快。爬坡能力電動(dòng)汽車爬坡需要更大的功率，以克服重力影響。加速性能加速性能也取決于電動(dòng)機(jī)功率，功率越大，加速更快。效率電動(dòng)機(jī)效率電動(dòng)機(jī)效率是指電動(dòng)機(jī)輸出功率與輸入功率之比。電動(dòng)機(jī)效率越高，能量損失越少，節(jié)能效果越好。影響因素電動(dòng)機(jī)效率受多種因素影響，例如：電機(jī)類型電機(jī)尺寸負(fù)載情況工作環(huán)境重量和體積輕量化電動(dòng)汽車通常需要輕量化設(shè)計(jì)，以提高續(xù)航里程和燃油效率。輕量化的電動(dòng)機(jī)有助于減少整車重量。緊湊型電動(dòng)機(jī)需要足夠小，才能安裝在汽車的有限空間內(nèi)，而不會(huì)占用太多寶貴的空間。空間限制電動(dòng)機(jī)必須與汽車的整體設(shè)計(jì)相協(xié)調(diào)，并能夠在特定的空間內(nèi)安裝。轉(zhuǎn)矩特性11.起始轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩值，反映啟動(dòng)性能。22.最大轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)能夠輸出的最大轉(zhuǎn)矩，與電機(jī)功率和電流有關(guān)。33.額定轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)下輸出的轉(zhuǎn)矩，反映電機(jī)正常工作能力。44.轉(zhuǎn)矩-速度特性電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系曲線，反映電機(jī)性能特點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的重要組成部分，負(fù)責(zé)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)汽車行駛。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電路、控制策略、電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)等組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制和管理。驅(qū)動(dòng)電路逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，為電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電壓和電流。控制單元接收駕駛員指令，并控制逆變器輸出電壓、頻率和相位。電源管理系統(tǒng)對(duì)電池進(jìn)行充電和放電管理，確保電池安全運(yùn)行。傳感器監(jiān)控電機(jī)電流、電壓、速度、溫度等參數(shù)，為控制單元提供反饋信息?？刂撇呗赞D(zhuǎn)速控制電機(jī)轉(zhuǎn)速控制對(duì)電動(dòng)汽車的性能至關(guān)重要，確保車輛的平穩(wěn)加速和高效運(yùn)行。扭矩控制扭矩控制通過調(diào)整電機(jī)電流來控制輸出扭矩，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的動(dòng)力輸出和能量管理。溫度控制電動(dòng)機(jī)溫度控制對(duì)電機(jī)壽命和安全至關(guān)重要，確保電機(jī)在最佳溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)測試與診斷電動(dòng)機(jī)測試與診斷是確保電動(dòng)機(jī)性能和可靠性的重要環(huán)節(jié)。通過測試評(píng)估電動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)，如效率、轉(zhuǎn)矩、功率等。診斷可以幫助識(shí)別和解決電動(dòng)機(jī)故障，延長其使用壽命。電動(dòng)機(jī)性能測試轉(zhuǎn)速測試測量電機(jī)在不同負(fù)載下的轉(zhuǎn)速，評(píng)估其性能。轉(zhuǎn)矩測試測量電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩，評(píng)估其扭力性能。效率測試測量電機(jī)能量轉(zhuǎn)換效率，評(píng)估其能量利用率。溫度測試測量電機(jī)工作溫度，評(píng)估其散熱性能。電動(dòng)機(jī)故障診斷電流監(jiān)測監(jiān)測電動(dòng)機(jī)電流變化，識(shí)別異常電流值，例如過載或短路等。溫度監(jiān)控監(jiān)測電動(dòng)機(jī)運(yùn)行溫度，識(shí)別過熱現(xiàn)象，及時(shí)進(jìn)行散熱處理或停機(jī)。振動(dòng)分析分析電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)信號(hào)，識(shí)別軸承磨損、轉(zhuǎn)子不平衡等故障。噪聲檢測通過噪聲檢測，識(shí)別電動(dòng)機(jī)內(nèi)部部件磨損或故障引起的異常噪音。發(fā)展趨勢與應(yīng)用前景電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)正朝著更高效、更輕便、更可靠的方向發(fā)展。未來將更加注重集成化、智能化和高性能化，以滿足電動(dòng)汽車不斷增長的性能需求。高功率密度電機(jī)高效率電機(jī)智能電