《混合動力電動汽車結(jié)構(gòu)原理與檢修》 課件 學(xué)習(xí)情景4 混合動力汽車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

學(xué)習(xí)情景4混合動力汽車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動力汽車動力系統(tǒng)電機(jī)介紹【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.了解混合動力汽車對電機(jī)的基本要求

2.掌握異步電動機(jī)在混合動力汽車中的應(yīng)用

3.掌握永磁電動機(jī)在混合動力汽車中的應(yīng)用

4.了解開關(guān)磁阻電動機(jī)的特點(diǎn)

【任務(wù)描述】客戶委托:向客戶介紹混合動力汽車的驅(qū)動電機(jī)一名客戶想購買一輛混合動力汽車，但他并不了解混合動力汽車的動力系統(tǒng)，不知道混動車上使用的那種電機(jī)比較好。你作為一名技師負(fù)責(zé)給客戶介紹混和動力汽車上的電機(jī)種類和特點(diǎn)。一、混合動力汽車對電機(jī)的基本要求混合動力汽車對電機(jī)對汽車電機(jī)具體要求如下：電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小，封裝尺寸有限，必須根據(jù)具體產(chǎn)品進(jìn)行特殊設(shè)計。重量輕，以減輕車輛的整體重量。應(yīng)盡量采用鋁合金外殼，同時轉(zhuǎn)速要高，以減輕整車的質(zhì)量，增加電機(jī)與車體的適配性，擴(kuò)大車體可利用空間，從而提高乘坐的舒適性?？煽啃愿?、失效模式可控，以保證乘車者的安全。提供精確的力矩控制，動態(tài)性能較好。效率高，功率密度較高。要保證在較寬的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)都有很高的效率，以降低功率損耗，提高一次充電的續(xù)駛里程。成本低，以降低車輛生產(chǎn)的整體費(fèi)用。調(diào)速范圍寬。應(yīng)包括恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)，低速運(yùn)行輸出的恒定轉(zhuǎn)矩大，以滿足汽車快速啟動、加速、負(fù)荷爬坡等要求；高速運(yùn)行輸出恒定功率，有較大的調(diào)速范圍，以滿足平坦的路面、超車等高速行駛的要求。瞬時功率大，過載能力強(qiáng)。要保證汽車具有較高的過載能力，以滿足短時內(nèi)加速行駛與最大爬坡的要求。環(huán)境適應(yīng)性好。要適應(yīng)汽車本身行駛的不同區(qū)域環(huán)境，即使在較惡劣的環(huán)境中也能夠正常工作，具有良好的耐高溫、耐潮濕性能。制動再生效率高。在汽車減速時，能夠?qū)崿F(xiàn)反饋制動，將能量回收并反饋回電池，使得電動汽車具有最佳能量利用率。結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，適合大批量生產(chǎn)，運(yùn)行時噪聲低，使用維修方便。二、異步電動機(jī)(感應(yīng)電動機(jī))在新能源汽車中的應(yīng)用1.異步電動機(jī)介紹感應(yīng)電動機(jī)又稱“異步電動機(jī)”，即轉(zhuǎn)子置于旋轉(zhuǎn)磁場中，在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，獲得一個轉(zhuǎn)動力矩，因而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子是可轉(zhuǎn)動的導(dǎo)體，通常多呈鼠籠狀。定子是電動機(jī)中不轉(zhuǎn)動的部分，主要任務(wù)是產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場并不是用機(jī)械方法來實現(xiàn)，而是以交流電通于數(shù)對電磁鐵中，使其磁極性質(zhì)循環(huán)改變，故相當(dāng)于一個旋轉(zhuǎn)的磁場。這種電動機(jī)動機(jī)和三相電動機(jī)。（1）交流異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)（2）交流異步電動機(jī)的工作原理在三相異步電動機(jī)中，定子三相對稱繞組中通入三相對稱電流，交流電流變化一個周期，合成磁場在空間也旋轉(zhuǎn)了一周。電流持續(xù)變化，磁場也不斷地旋轉(zhuǎn)，從而在電機(jī)中產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場在氣隙中以同步轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體受到旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線切割，就會在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。

在感應(yīng)電動勢的作用下，在導(dǎo)體中產(chǎn)生了感應(yīng)電流。根據(jù)電磁力定律，當(dāng)在磁場中與磁力線垂直方向上存在載流導(dǎo)體時，將受到電磁力的作用，電磁力將產(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同的電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下，以n轉(zhuǎn)速克服阻力轉(zhuǎn)動起來，轉(zhuǎn)動方向與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向相同。3.異步電動機(jī)的控制系統(tǒng)

由于交流三相感應(yīng)電機(jī)不能直接使用直流電，因此需要逆變裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)換控制。新能源汽車減速或制動時，電機(jī)處在發(fā)電制動狀態(tài)，給蓄電池充電，實現(xiàn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。在新能源汽車上，由功率半導(dǎo)體器件構(gòu)成的PWM功率逆變器把蓄電池電源提供的直流電變換為頻率和幅值都可以調(diào)節(jié)的交流電。小知識：特斯拉汽車使用異步電動機(jī)

特斯拉汽車的心臟是它的3相4極感應(yīng)電動機(jī)，它的重量只有70磅。根據(jù)特斯拉的聲明和獨(dú)立測試，特斯拉汽車可在約四秒加速到60英里每小時，最高速度能達(dá)到大約130英里每小時。特斯拉汽車甚至可以在非常低的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生較大的扭矩，并使電動機(jī)維持在大馬力狀態(tài)，它可以達(dá)到13000轉(zhuǎn)，這是大多數(shù)內(nèi)燃機(jī)無法做到的。斯拉交流電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子三、永磁電動機(jī)在新能源汽車中的應(yīng)用

永磁無刷電機(jī)擁有功率密度大、體積小、效率高、結(jié)構(gòu)簡單牢固、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，且采用永磁無刷電機(jī)作為驅(qū)動元件的電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)成本較低；采用全數(shù)字化和模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得驅(qū)動器接口靈活，控制能力更強(qiáng)，操作更加舒適；應(yīng)用能量回饋制動技術(shù)，可以減少剎車片的磨損，同時又增加汽車?yán)m(xù)駛里程。1.永磁同步電動機(jī)簡介

在電機(jī)內(nèi)由永磁體來產(chǎn)生磁場，這種方法既可簡化電機(jī)結(jié)構(gòu)，又可節(jié)約能量。由永磁體產(chǎn)生磁場的電機(jī)就是永磁電機(jī)。它利用永磁體建立勵磁磁場的同步電動機(jī)，其定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子用永磁材料制成。同步發(fā)電機(jī)為了實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，需要有一個直流磁場而產(chǎn)生這個磁場的直流電流，稱為發(fā)電機(jī)的勵磁電流。根據(jù)勵磁電流的供給方式，凡是從其它電源獲得勵磁電流的發(fā)電機(jī)，稱為他勵發(fā)電機(jī)，從發(fā)電機(jī)本身獲得勵磁電源的，則稱為自勵發(fā)電機(jī)。2.永磁同步電動機(jī)的特點(diǎn)3.永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理（1）永磁同步電動機(jī)的分類

永磁同步電機(jī)可分為交流永磁同步電機(jī)（PMSM），直流無刷永磁電機(jī)（BLDCM）和新型永磁電機(jī)（混合式永磁電機(jī)（HSM）、續(xù)流增磁永磁電機(jī)）三大類，目前電動汽車主要采用的是前2類。內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的永磁體位于轉(zhuǎn)子內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖嵌入式永磁轉(zhuǎn)子鐵芯結(jié)構(gòu)圖（2）永磁同步電機(jī)的機(jī)械特性永磁同步電機(jī)的機(jī)械特性曲線（3）永磁同步電機(jī)的控制系統(tǒng)（4）永磁電機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀采用長方形橫截面繞線的電動機(jī)四、奧迪Q5混合動力汽車動力系統(tǒng)電機(jī)介紹AudiQ5混合動力汽車動力系統(tǒng)是將一臺大功率電機(jī)與內(nèi)燃機(jī)組合在了一起，可以以純電動方式來驅(qū)動車輛行駛。一旦條件許可，該電機(jī)會輔助內(nèi)燃機(jī)來工作。AudiQ5混合動力汽車動力系統(tǒng)動力傳遞示意圖（1）奧迪Q5的驅(qū)動電機(jī)奧迪Q5同步電機(jī)結(jié)構(gòu)奧迪Q5電驅(qū)動裝置的電機(jī)表性能（2）電驅(qū)動裝置溫度傳感器G712電驅(qū)動裝置溫度傳感器G712和位置傳感器G713學(xué)習(xí)任務(wù)2通用汽車混合動力汽車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.掌握通用汽車混合動力系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

2.掌握動力驅(qū)動電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

3.掌握動力機(jī)械單元結(jié)構(gòu)及驅(qū)動模式

【任務(wù)描述】客戶委托：講解通用混合動力汽車動力系統(tǒng)客戶前來通用4S店展廳看上了一款通用混合動力汽車，他想做進(jìn)一步的了解，請你作為一名銷售人員為客戶介紹通用混合動力汽車的動力系統(tǒng)。一、通用汽車混合動力系統(tǒng)技術(shù)概況通用最新一代模塊化電驅(qū)系統(tǒng)由一臺1.8L自然吸氣發(fā)動機(jī)和兩組永磁同步電機(jī)以及雙排行星齒輪和兩個離合器構(gòu)成，并配以高度集成的TPIM電控模塊。電池系統(tǒng)則選用了高性能的三元鋰電池組，容量為1.5kWh。通用君越30H動力系統(tǒng)參數(shù)邁銳寶XL混動版動力系統(tǒng)布局1.動力驅(qū)動電控系統(tǒng)的工作原理君越30H上的電驅(qū)動系統(tǒng)主要有純電機(jī)驅(qū)動、汽油發(fā)動機(jī)驅(qū)動以及油電混合驅(qū)動三種驅(qū)動模式，發(fā)動機(jī)與兩臺電動機(jī)之間通過兩套離合器和兩組行星齒輪相連接，并配合ECVT變速箱實現(xiàn)多種驅(qū)動模式之間的無縫切換。君越30H混合動力系統(tǒng)傳遞路線君越30H電驅(qū)動系統(tǒng)總成輸入扭矩減震器實物圖2.動力驅(qū)動電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)二．通用汽車動力機(jī)械單元結(jié)構(gòu)及驅(qū)動模式1.動力系統(tǒng)機(jī)械單元結(jié)構(gòu)電機(jī)2