新能源汽车驱动电机及控制系统.ppt

第四章驱动电机及控制系统驱动电机系统是车辆行驶的主要执行机构，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。可见，驱动电机系统是纯电动汽车中十分重要的部件。
驱动电机系统由驱动电机、驱动电机控制器构成，通过高低压线束、冷却管路，与整车其它系统作电气和散热连接.
整车控制器（VCU）根据驾驶员意图发出各种指令，电机控制器响应并反馈，实时调整驱动电机输出，以实现整车的怠速、前行、倒车、停车、能量回收以及驻坡等功能。电机控制器另一个重要功能是通信和保护，实时进行状态和故障检测，保护驱动电机系统和整车安全可靠运行。
2.电动汽车对驱动电机性能的要求3.电机及分类4.驱动电机主要性能指标及特点序号（2）各种驱动电机的基本性能比较5.电机中所用的材料4.2直流电机
1.直流电动机的特点
（1）调速性能好
直流电动机可以在重负荷条件下,实现平滑的无级调速,而且调速范围较宽。
（2）起动转矩大
可以均匀且经济地实现转速调节,因此,凡是在重负荷下起动或是要求均匀调节转速的机械,都可以使用直流电动机。
（3）控制简单
一般用斩波器控制,具有效率高、控制灵活、质量和体积小、响应速度快等优点。
（4）易磨损
由于存在电刷、换向器等易损件,所以必须进行定期维护或更換。
2.新能源汽车直流电动机的性能要求
（1）低能耗性
为了延长一次充电续驶里程以及抑制电动机的温升、尽量保持低损耗和高效率成为直流电动机的重要特性。近年来,由于稀土系列永磁体的研究开发,直流电动机的效率已明显提高,能耗明显减低。
（2）环境适应性
直流电动机作为新能源汽车的驱动电机时,与在室外使用时的环境大致相同,所以要求在设计时充分考虑密封的问题,防止灰尘和水汽侵入电动机,另外还要考虑电动机的散热性能。

（3）抗振动性
由于直流电动机具有较重的电枢,所以在颠簸的路况行驶时,车辆振动会影响到轴承所承受的机械应力,对这个应力进行监控和采取相应的对策是很有必要的。同时由于振动,很容易影响到換向器和电刷的滑动接触,因此必须采取提高电刷弹簧预紧力等措施。
（4）抗负载波动性
车辆在不同路况下行驶,电动机的负荷会有较大的变动,在市区行驶时,由于交通信号密集及道路拥挤等因素,车辆起动、加速和制动等工况较频繁,不可避免的经常在最大功率下运行,此时电刷与换向器之间的电火花和磨损非常剧烈,因此必须注意换向极和补偿绕组的设计。在郊外行驶时,电动机的输出速度较高,转矩较低,一般要以高效率的额定条件运行,而直流电动机在高速运行情况下,对其换向器部分的机械应力和换向条件的要求会变得严格,因此在大型车辆驱动系统中,大多设置变速器以达到提高起动转矩的目的。(5)小型化、轻量化
直流电动机的转子部分含有较大比例的铜,如电枢绕组和换向器铜片,所以与其他类型的电动机相比,直流电动机的小型化和轻量化更难以实现。目前可以通过采用高磁导率、低损耗的电磁钢板减少磁性负荷,虽然增加了成本,但可以实现轻量化。

(6)免维护性
对于电刷,根据负荷情况和运行速度等使用条件的不同,更换时间和维修的次数也是不的。相应的解决方法是:采用不损伤换向器的电刷材质,并且将检査端口设计的较大,以延长电刷使用寿命和便于维修、更换。3.直流电机的基本原理导体ab段正处于N极下，cd段在S极上。电流正极从电刷A流入线圈，方向为a→b、c→d，再经电刷B返回电源负极。如导体所处磁通密度为B，导体有效长度为l，电流为i，按电磁力定律此时导体所受电磁力F=Bli。其方向由左手定则判定，即导体ab和cd受力产生的转矩均使电机转子按逆时针转动。

转子转过180º导体ab段与cd段对换，使cd段在N极下，ab段在S极上。电流经电刷A由d端流入线圈内，方向为d→c、b→a，仍如图4-3箭头所示。根据左手定则判定导体ab和cd受力产生的转矩仍为逆时针方向。即虽导体内电流方向改变，但受力转矩方向不变，使转子连续旋转。
（2）直流发电机的工作原理原动机拖动转子电枢按逆时针旋转，如图4-4所导体ab段在N极下，cd段在S极上。如导体所处磁通密度为B，长度为l，其线速度为v，则根据法拉第电磁感应定律，导体感应电动势瞬时值e=Blv。电动势方向按右手定则如图4-4箭头所示：N极下ab段为b→a、S极上cd段为d→c。线圈abcd电动势为ab(或cd)的2倍，并使电刷极性方向A为正、B为负。

转子转过180º导体ab段与cd段对换，使cd段在N极下，ab段在S极上，电动势方向仍如图箭头所示：cd段为c→d、ab段为a→b。因电刷不随换向片转动使线圈abcd电动势方向仍是:电刷极性方向A为正、B为负。转子旋转时绕组感应的交变电动势经换向器与电刷变成直流电动势。4.直流电机的基本结构（1）定子
定子由主磁极、换向极、机座、电刷装置四部分组成。主磁极在定、转