新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)檢修 課件 項(xiàng)目1 新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)認(rèn)知

項(xiàng)目1新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)認(rèn)知任務(wù)1新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁基礎(chǔ)認(rèn)知任務(wù)導(dǎo)入在認(rèn)知新能源汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)之前，我們需要先了解一下電機(jī)和發(fā)電機(jī)，你了解電磁的基本概念和電機(jī)與發(fā)電機(jī)的基本運(yùn)行原理嗎？新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)檢修請(qǐng)補(bǔ)充任務(wù)目標(biāo)請(qǐng)補(bǔ)充任務(wù)目標(biāo)任務(wù)目標(biāo)01/02/電機(jī)、發(fā)電機(jī)的基本運(yùn)行原理電磁的基本概念CONTENT03/電機(jī)定子線圈的連接方法目錄新授Newlesson01PARTONE一、電磁的基本概念邁克爾·法拉第（MichaelFaraday，1791年9月22日～1867年8月25日），英國(guó)物理學(xué)家、化學(xué)家，也是著名的自學(xué)成才的科學(xué)家。他被世人們稱為“電學(xué)之父”和“交流電之父”。電磁感應(yīng)現(xiàn)象1一、電磁的基本概念電磁感應(yīng)現(xiàn)象是指當(dāng)閉合電路的部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線，或者穿過(guò)閉合電路的磁感線數(shù)量（即磁通量）發(fā)生變化時(shí)，閉合電路中就會(huì)有電流產(chǎn)生。做個(gè)簡(jiǎn)單示范：取一條電線，將其兩端接在電流表兩極上，再拿一塊磁條，將其來(lái)回穿過(guò)電線圍成的圈，同時(shí)注意電流表的變化，這就是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。1電磁感應(yīng)現(xiàn)象一、電磁的基本概念設(shè)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)面積為S（有效面積S，即垂直通過(guò)磁場(chǎng)線的面積）且與磁場(chǎng)方向垂直的平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S的乘積，叫做穿過(guò)這個(gè)面的磁通量，如圖所示。磁通量2Φ=BS式中：Φ——磁通量，單位為WbB——磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位為T(mén)（特斯拉）S——有效面積，即垂直通過(guò)磁感線的面積，單位為m2（平方米）一、電磁的基本概念在國(guó)際單位制中，磁通量的單位是韋伯，縮寫(xiě)Wb，是以德國(guó)物理學(xué)家威廉?愛(ài)德華?韋伯（WilhelmEduardWeber）的名字命名的。磁通量的計(jì)算公式為：磁通量2一、電磁的基本概念在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。定義是由低電勢(shì)指向高電勢(shì)。方向穿過(guò)回路的磁通量發(fā)生變化。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)3一、電磁的基本概念左手定則，是英國(guó)電機(jī)工程師約翰.安布羅斯.弗萊明提出的。載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到安培力的作用，其所受安培力的方向用左手定則判定。左手定則4一、電磁的基本概念左手定則（電動(dòng)機(jī)定則）：伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從掌心流入，使四指指向電流方向；拇指所指方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)所受安培力方向。左手定則4一、電磁的基本概念安培力是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的作用力。由法國(guó)物理學(xué)家A·安培首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定?？杀硎鰹椋阂噪娏鲝?qiáng)度為I的長(zhǎng)度為L(zhǎng)的直導(dǎo)線，置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻外磁場(chǎng)中，則導(dǎo)線受到的安培力的大小為F。安培力的計(jì)算公式為：式中：F——安培力的大小，單位為NB——均勻外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位為T(mén)I——通電電流強(qiáng)度，單位為AL——導(dǎo)體長(zhǎng)度，單位為mα——電流方向與B之間的夾角左手定則4F=BILsinα一、電磁的基本概念在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，作用在轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體上的電磁力將使轉(zhuǎn)子受到一個(gè)力矩(等于力乘以轉(zhuǎn)子半徑)，這個(gè)力矩稱之為電磁轉(zhuǎn)矩。電磁轉(zhuǎn)矩在電機(jī)的能量形態(tài)轉(zhuǎn)換起到重要的作用。如果在固定磁場(chǎng)中放置一個(gè)通有電流的導(dǎo)體，則會(huì)在載流導(dǎo)體上產(chǎn)生一個(gè)電磁力。載流導(dǎo)體受力的大小與導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的位置有關(guān)。當(dāng)導(dǎo)體與磁力線方向垂直時(shí)，所受的力最大，這時(shí)電磁力F與磁通密度B、導(dǎo)體長(zhǎng)度L以及通電電流強(qiáng)度I成正比。左手定則4一、電磁的基本概念（1）直線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)用右手握住載流直導(dǎo)體，大拇指指向電流方向，則彎曲四指所指的方向就是磁力線的方向。直線電流磁場(chǎng)的磁力線是一些以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓，這些同心圓都在與導(dǎo)線垂直的平面上。安培定則5判斷方法磁力線磁效應(yīng)電流周圍存在磁場(chǎng)的現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)（俗稱“動(dòng)電生磁”）。一、電磁的基本概念（2）通電螺線管的磁場(chǎng)

用右手握住通電螺線管，彎曲的四指指向電流方向，則大拇指所指的方向即為北極（N極）。通電螺線管的磁場(chǎng)的磁力線與條形磁鐵的磁力線類似，是一些穿過(guò)螺線管橫截面的閉合曲線，如圖所示，因此，大拇指所指的一端即為北極。判斷方法磁力線安培定則5一、電磁的基本概念線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小可用法拉第電磁感應(yīng)定律（簡(jiǎn)稱電磁感應(yīng)定律）來(lái)計(jì)算。法拉第電磁感應(yīng)定律指出：閉合線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過(guò)回路的磁通量的變化率成正比。與磁鐵緩慢靠近或遠(yuǎn)離線圈相比，磁鐵快速靠近或遠(yuǎn)離線圈時(shí)，磁通量ΔΦ變化相同，但變化所需的時(shí)間Δt更短，故線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)會(huì)更高。電磁感應(yīng)定律6電動(dòng)勢(shì)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：式中：E——電動(dòng)勢(shì)，單位為VN——線圈的匝數(shù)ΔΦ——磁通量的變化量，單位為T(mén)Δt——磁通量變化所需的時(shí)間，單位為s。

二、電機(jī)、發(fā)電機(jī)的基本運(yùn)行原理電機(jī)泛指電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)。通常,同一臺(tái)電機(jī)既可作為電動(dòng)機(jī)（即電機(jī)處于驅(qū)動(dòng)工況時(shí)）,亦可作為發(fā)電機(jī)。電機(jī)1電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)

驅(qū)動(dòng)狀態(tài)

發(fā)電狀態(tài)判斷電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)

取決于能量轉(zhuǎn)換的方向（能流方向）

不取決于電機(jī)的結(jié)構(gòu)。電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)二、電機(jī)、發(fā)電機(jī)的基本運(yùn)行原理

按使用電源的不同，電機(jī)分為直流電機(jī)和交流電機(jī)，電力系統(tǒng)中的電機(jī)大部分是交流電機(jī)，可以是同步電機(jī)或者是異步電機(jī)（電機(jī)定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同步速）。電機(jī)由轉(zhuǎn)子、定子組成，通過(guò)動(dòng)力電子元件和高壓蓄電池連接，電機(jī)裝有一個(gè)定子繞組，繞組如同電機(jī)一樣，可產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。電機(jī)1電動(dòng)機(jī)組成部件和電路連接二、電機(jī)、發(fā)電機(jī)的基本運(yùn)行原理

當(dāng)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)工況時(shí)，定子繞組會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子是一個(gè)可以產(chǎn)生磁場(chǎng)的永磁體。同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速可通過(guò)感應(yīng)交流電的頻率精確控制。系統(tǒng)中裝有一個(gè)電機(jī)控制器，對(duì)同步電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)整。轉(zhuǎn)子位置傳感器可持續(xù)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位移，控制電子器件以此測(cè)定電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速。電機(jī)1二、電機(jī)、發(fā)電機(jī)的基本運(yùn)行原理直流發(fā)電機(jī)依靠整流子換向，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電磁干擾嚴(yán)重，已經(jīng)被淘汰。直流發(fā)電機(jī)目前應(yīng)用最廣的是三相交流發(fā)電機(jī)，其內(nèi)部帶有二極管整流電路，將交流電整流為直流電。三相交流發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)2發(fā)電機(jī)是汽車的主要電源，其主要功能是在發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)（怠速以上），向所有用電設(shè)備（起動(dòng)機(jī)除外）供電，同時(shí)為蓄電池充電。發(fā)電機(jī)二、電機(jī)、發(fā)電機(jī)的基本運(yùn)行原理發(fā)電機(jī)2交流發(fā)電機(jī)由轉(zhuǎn)子總成、定子總成、電刷組件、整流器、電壓調(diào)節(jié)器、風(fēng)扇和前后端蓋等組成。發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子為磁極，其組成包含爪極、磁場(chǎng)繞組、滑環(huán)和轉(zhuǎn)子軸等，由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。發(fā)電機(jī)的定子為電樞，由定子鐵心與對(duì)稱的三相定子繞組組成，三相繞組彼此相隔120°，功用是產(chǎn)生交流電動(dòng)勢(shì)。交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子

定子鐵芯及定子

二、電機(jī)、發(fā)電機(jī)的基本運(yùn)行原理

交流發(fā)電機(jī)的基本原理是電磁感應(yīng)原理。如圖所示，當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組中通入直流電，轉(zhuǎn)子在發(fā)動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，使得相對(duì)靜止的定子繞組切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。發(fā)電機(jī)2二、電機(jī)、發(fā)電機(jī)的基本運(yùn)行原理

由于轉(zhuǎn)子磁極鐵芯制作成鳥(niǎo)嘴形特殊結(jié)構(gòu)，可使定子繞組感應(yīng)產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)近似于正弦曲線波形，因此三相電樞繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化。發(fā)電機(jī)2三、電機(jī)定子線圈的連接方法以定子繞組形成磁極來(lái)區(qū)分1顯極式繞組每個(gè)（組）線圈形成一個(gè)磁極，繞組的線圈（組）數(shù)與磁極數(shù)相等。相鄰兩個(gè)線圈（組）的連接方式必須尾端接尾端，首端接首端，也即反接串聯(lián)方式。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的磁極數(shù)與繞組分布形成實(shí)際磁極數(shù)的關(guān)系庶極式繞組每個(gè)（組）線圈形成兩個(gè)磁極，繞組的線圈（組）數(shù)為磁極數(shù)的一半。相鄰兩個(gè)線圈（組）的連接方式應(yīng)該是尾端接首端，即順接串聯(lián)方式。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的磁極數(shù)與繞組分布形成實(shí)際磁極數(shù)的關(guān)系三、電機(jī)定子線圈的連接方法以定子繞組的形狀與嵌裝布線方式區(qū)分2①集中式繞組僅有一個(gè)或幾個(gè)矩形框線圈組成。繞制后用紗帶包扎定型，再經(jīng)浸漆烘干處理后嵌裝在凸磁極的鐵心上。直流電動(dòng)機(jī)、通用電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁線圈，以及單相罩極電動(dòng)機(jī)的主極繞組都采用這種繞組。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的磁極數(shù)與繞組分布形成實(shí)際磁極數(shù)的關(guān)系根據(jù)線圈繞制的形狀與嵌裝布線方式的不同三、電機(jī)定子線圈的連接方法以定子繞組的形狀與嵌裝布線方式區(qū)分2同心式繞組同一線圈組的幾個(gè)大小不同矩形線圈按同一中心的位置逐個(gè)嵌裝排列成回字形。分單層與多層。一般單項(xiàng)電動(dòng)機(jī)和部分小功率三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組采用這種型式。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的磁極數(shù)與繞組分布形成實(shí)際磁極數(shù)的關(guān)系分布式繞組所有線圈的形狀大小完全相同（單雙圈例外），分別以每槽嵌裝一個(gè)線圈邊，并在槽外端部逐個(gè)相迭均勻分布。分單層迭式和雙層迭式，單雙圈交叉布線排列和單雙層混合布線排列，鏈形繞組和籃形繞組。一般三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組較多采用迭式繞組。根據(jù)線圈繞制的形狀與嵌裝布線方式的不同②分布式繞組實(shí)訓(xùn)PracticalTraining02PARTTWO1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象是指當(dāng)

的部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線，或者穿過(guò)閉合電路的磁感線數(shù)量（即磁通量）發(fā)生變化時(shí)，閉合電路中就會(huì)有電流產(chǎn)生。2.左手定則（電動(dòng)機(jī)定則）：伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在

內(nèi)；讓磁感線從掌心流入，使四指指向電流方向；

就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)所受安培力方向。發(fā)電機(jī)是汽車的主要電源，其主要功能是在發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)（怠速以上），向所有用電設(shè)備（起動(dòng)機(jī)除外）供電，同時(shí)為

充電。任務(wù)實(shí)施4.在顯極式繞組中，為了要使磁極的極性和相互間隔，相鄰兩個(gè)線圈（組）里的電流方向必須

，即相鄰兩個(gè)線圈（組）的連接方式必須

接

，

接

，也即反接串聯(lián)方式。5.在庶極式繞組中，每個(gè)線圈（組）所形成的磁極的極性都相同，因而所有線圈（組）里的電流方向都

，即相鄰兩個(gè)線圈（組）的連接方式應(yīng)該是

接

，即順接串聯(lián)方式。任務(wù)實(shí)施項(xiàng)目1新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)認(rèn)知任務(wù)2新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)認(rèn)知任務(wù)導(dǎo)入電機(jī)銘牌就如同電機(jī)的“身份證”，從銘牌中就能讀出電機(jī)的性能以及適用場(chǎng)景。你能從電機(jī)銘牌上確認(rèn)哪些信息呢？新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)檢修1.了解不同類型的驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能與優(yōu)缺點(diǎn)。2.了解驅(qū)動(dòng)電機(jī)在主流車企上的應(yīng)用。3.掌握驅(qū)動(dòng)電機(jī)銘牌的識(shí)讀方法。4.能夠準(zhǔn)確找到驅(qū)動(dòng)電機(jī)銘牌的位置。5.能夠正確認(rèn)知前驅(qū)電動(dòng)總成的銘牌其技術(shù)參數(shù)。6.熟練驅(qū)動(dòng)電機(jī)銘牌。7.認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)、積極主動(dòng)。安全生產(chǎn)，文明施工。8.獲得分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的基本方法。任務(wù)目標(biāo)01/02/驅(qū)動(dòng)電機(jī)在主流車企上的應(yīng)用不同類型新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的介紹CONTENT03/驅(qū)動(dòng)電機(jī)銘牌的識(shí)讀目錄新授Newlesson01PARTONE一、不同類型新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的介紹新能源汽車包含混合動(dòng)力、燃料電池電動(dòng)、氫發(fā)動(dòng)機(jī)、純電動(dòng)等汽車種類。燃料電池電動(dòng)汽車零排放，但燃料電池價(jià)格高，壽命短。純電動(dòng)汽車采用蓄電池作為動(dòng)力源，成本低、無(wú)污染，發(fā)展?jié)摿Υ蟆浒l(fā)動(dòng)機(jī)汽車排放水，無(wú)污染，但價(jià)格貴?；旌蟿?dòng)力汽車動(dòng)力性能優(yōu)良，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，排放尾氣。一、不同類型新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的介紹當(dāng)前應(yīng)用于電動(dòng)汽車中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要包括直流電機(jī)、三相交流異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)等類型。電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)是影響整車性能的關(guān)鍵因素之一，電機(jī)類型的選擇、車輛驅(qū)動(dòng)方式的確定、電機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性與安全性是電動(dòng)汽車開(kāi)發(fā)時(shí)首先應(yīng)考慮的問(wèn)題。一、不同類型新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的介紹性能1類型項(xiàng)目直流電機(jī)三相異步電機(jī)永磁同步電機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍/（r/min）4000～600012000～200004000～10000>15000功率密度低中高較高功率因數(shù)——82～8590～9360～65峰值效率/%85～8994～9595～9785～90負(fù)荷效率/%80～8790～9285～9778～86過(guò)載能力/%200300～500300300～500恒功率區(qū)比例——1:51:2.251:3電機(jī)重量重中輕輕電機(jī)外形尺寸大中小小可靠性一般好優(yōu)良好結(jié)構(gòu)堅(jiān)固性差好一般優(yōu)良控制操作性能最好好好好控制器成本低高高一般4種典型電機(jī)的性能比較一、不同類型新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的介紹優(yōu)缺點(diǎn)2直流電機(jī)有控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速方便、目前技術(shù)已經(jīng)較為成熟的優(yōu)點(diǎn)。但是直流電機(jī)的電樞電流需要由電刷和機(jī)械換向器引入，換向時(shí)易產(chǎn)生電火花，從而產(chǎn)生換向器容易燒蝕，電刷容易磨損之類的問(wèn)題，需要經(jīng)常維護(hù)；同時(shí)由于電刷部分存在接觸磨損，不僅使電機(jī)效率降低，還限制了電機(jī)運(yùn)行的最高轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)在電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)很少使用直流電機(jī)。但仍有一些小功率的電動(dòng)汽車選用直流電機(jī)，如小型代步車、景區(qū)觀光車等。（1）直流電機(jī)一、不同類型新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的介紹優(yōu)缺點(diǎn)2是感應(yīng)式電機(jī)的一種。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作周期長(zhǎng)、成本低、易維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)復(fù)雜、效率低。現(xiàn)在主要通過(guò)矢量控制技術(shù)改善交流電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩特性。三相交流異步電機(jī)有繞線式和鼠籠式兩種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，鼠籠式電機(jī)成本低，效率高。特斯拉電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)就是鼠籠式轉(zhuǎn)子異步電機(jī)。感應(yīng)式電機(jī)在工業(yè)中己有較長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用，具有豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和大量的生產(chǎn)工廠，生產(chǎn)成本較低。（2）三相交流異步電機(jī)一、不同類型新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的介紹優(yōu)缺點(diǎn)2具有體積小、重量輕，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，效率高的優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)滿足了新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的條件。根據(jù)轉(zhuǎn)子不同，PMSM有表貼式和內(nèi)置式兩種類型。內(nèi)置式交直軸電感不同，可產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)用的更多。永磁同步電機(jī)矢量控制也存在潛在的風(fēng)險(xiǎn)，比如電機(jī)的位置傳感器故障、電流傳感器故障、電機(jī)定子繞組開(kāi)路等都會(huì)影響安全性和可靠性。另一個(gè)問(wèn)題是永磁材料強(qiáng)度較差，有些永磁材料在高溫作用下會(huì)發(fā)生磁性衰退現(xiàn)象?，F(xiàn)在我國(guó)大部分的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)，都是圍繞著永磁同步電機(jī)矢量控制為主的閉環(huán)控制，這是因?yàn)橛来磐诫姍C(jī)具有較高的功率密度和效率，矢量控制反饋控制環(huán)節(jié)精準(zhǔn)穩(wěn)定。（3）永磁同步電機(jī)一、不同類型新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的介紹優(yōu)缺點(diǎn)2結(jié)構(gòu)比其他電機(jī)簡(jiǎn)單，效率可達(dá)85%-90％，轉(zhuǎn)速可達(dá)15000r/pm。其轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性好，在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速可以靈活地控制，并且有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩高和起動(dòng)功率低等機(jī)械特性。控制系統(tǒng)較復(fù)雜，調(diào)節(jié)性能和控制精度要求高。工作時(shí)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，噪聲也較大，體積也比同樣功率的感應(yīng)電機(jī)要大一些。很少應(yīng)用在電動(dòng)汽車上。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)很少應(yīng)用在電動(dòng)汽車上。（4）開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)在主流車企上的應(yīng)用永磁同步電機(jī)與交流異步電機(jī)是新能源汽車在乘用車領(lǐng)域上的主流選擇。永磁同步電機(jī)的永磁是指在電機(jī)轉(zhuǎn)子的制造過(guò)程中使用了永磁體，提升了電機(jī)在低速時(shí)需要的大扭矩的性能，這也是永磁同步電機(jī)與三相交流異步電機(jī)的最大區(qū)別。添加標(biāo)題同步指的是讓電機(jī)中的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子繞組的電流頻率始終保持一致，通過(guò)控制電機(jī)的定子繞組輸入電流頻率來(lái)控制電動(dòng)汽車的車速。二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)在主流車企上的應(yīng)用永磁同步電機(jī)與交流異步電機(jī)是新能源汽車在乘用車領(lǐng)域上的主流選擇。交流異步電機(jī)中由于轉(zhuǎn)子總是在“追趕”定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，并且為了能夠切割磁感應(yīng)線而產(chǎn)生感應(yīng)電流。添加標(biāo)題轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總要比定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速慢，這也就形成了異步運(yùn)行，即異步感應(yīng)電機(jī)。二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)在主流車企上的應(yīng)用永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度高、功率密度高、效率高、調(diào)速性能好。體積小、重量輕優(yōu)點(diǎn)在相同質(zhì)量與體積下，能夠?yàn)樾履茉雌囂峁┳畲蟮膭?dòng)力輸出與加速度。優(yōu)勢(shì)除了原料帶來(lái)的成本問(wèn)題外，它會(huì)有在高溫下磁性衰減的問(wèn)題。缺點(diǎn)二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)在主流車企上的應(yīng)用三相交流異步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性較高、擁有較好的高速性能以及電機(jī)的溫升區(qū)間較大，不易造成退磁現(xiàn)象。優(yōu)點(diǎn)受到以性能標(biāo)榜的電動(dòng)跑車以及中大型SUV偏愛(ài)。如特斯拉modelS等優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)矩密度、功率密度、效率密度偏低，并且還伴隨著體積大、重量沉等問(wèn)題。缺點(diǎn)二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)在主流車企上的應(yīng)用三相交流異步電機(jī)

特斯拉modelS特斯拉modelX蔚來(lái)ES8三、驅(qū)動(dòng)電機(jī)銘牌的識(shí)讀驅(qū)動(dòng)電機(jī)需要按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在電機(jī)機(jī)殼上標(biāo)注銘牌數(shù)據(jù)，如圖所示。銘牌位置1比亞迪驅(qū)動(dòng)三合一中電機(jī)銘牌貼于機(jī)殼上三、驅(qū)動(dòng)電機(jī)銘牌的識(shí)讀如圖為比亞迪某款永磁同步電機(jī)的銘牌。銘牌位置1比亞迪某款永磁同步電機(jī)的銘牌三、驅(qū)動(dòng)電機(jī)銘牌的識(shí)讀銘牌項(xiàng)目2序號(hào)項(xiàng)目說(shuō)明1型號(hào)型號(hào)用以表明電機(jī)的系列、幾何尺寸和極數(shù)。由漢語(yǔ)拼音字母、國(guó)際通用符號(hào)和阿拉伯?dāng)?shù)字組成。2額定功率指電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)電機(jī)軸端輸出的機(jī)械功率，單位為W或k\V。3額定電壓指電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，加在定子繞組上的線電壓，單位為V。4額定轉(zhuǎn)速是指對(duì)應(yīng)于額定電壓、額定電流，電機(jī)運(yùn)行于額定功率時(shí)的轉(zhuǎn)速。單位為r/min。5峰值功率指電機(jī)在峰值轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，電機(jī)軸端輸出的機(jī)械功率，單位為W或kW。6最大轉(zhuǎn)速指電機(jī)正常運(yùn)行所能達(dá)到的最大速度，體現(xiàn)了永磁同步電機(jī)調(diào)速能力的大小。單位為r/min。三、驅(qū)動(dòng)電機(jī)銘牌的識(shí)讀銘牌項(xiàng)目27最高效率指電機(jī)在整個(gè)運(yùn)行區(qū)間內(nèi)所能達(dá)到的最大效率。8功率因數(shù)電機(jī)有效功率與視在功率的比值。它表征著電機(jī)運(yùn)行時(shí)從電網(wǎng)吸收的無(wú)功功率的大小。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于相同轉(zhuǎn)速的電機(jī)，容量越大，功率因數(shù)越高。相同容量的電機(jī)，轉(zhuǎn)速越高，功率因數(shù)越大。9聯(lián)結(jié)方式永磁同步電機(jī)常用的定子繞組接法主要有星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)。10絕緣等級(jí)指直流電機(jī)制造時(shí)所用絕緣材料的耐熱品級(jí)。一般有B級(jí)、F級(jí)、H級(jí)、C級(jí)。11冷卻方式為防止電機(jī)在工作過(guò)程中產(chǎn)生的銅耗和鐵耗使電機(jī)溫升過(guò)高，一般需要采取冷卻措施。永磁同步電機(jī)常用的冷卻方式一般有水冷和風(fēng)冷。12定額（工作制）即電機(jī)的工作方式，是指電機(jī)在正常使用時(shí)的延續(xù)時(shí)間。一般分為連續(xù)制（S1）和斷續(xù)制（S2-S10）。三、驅(qū)動(dòng)電機(jī)銘牌的識(shí)讀銘牌項(xiàng)目2驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號(hào)通常由驅(qū)動(dòng)電機(jī)類型代號(hào)、尺寸規(guī)格代號(hào)、信號(hào)反饋元件代號(hào)、冷卻方式代號(hào)、預(yù)留代號(hào)五部分組成，如圖所示。三、驅(qū)動(dòng)電機(jī)銘牌的識(shí)讀銘牌項(xiàng)目2但不同車企電機(jī)型號(hào)命名規(guī)則會(huì)有所差異，如圖所示的為比亞迪某車型永磁同步電機(jī)型號(hào)，型號(hào)中還包含了品牌自定義的部分，即品牌名稱與內(nèi)部編號(hào)。三、驅(qū)動(dòng)電機(jī)銘牌的識(shí)讀銘牌項(xiàng)目2名稱代號(hào)說(shuō)明備注驅(qū)動(dòng)電機(jī)類型KC開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)其他類型驅(qū)動(dòng)電機(jī)的類型代號(hào)由制造商參照GB/T4831進(jìn)行規(guī)定。TF方波控制型永磁同步電機(jī)TZ正弦控制型永磁同步電機(jī)YR異步電機(jī)（繞線式）YS異步電機(jī)（鼠籠式）ZL直流電機(jī)尺寸規(guī)格阿拉伯?dāng)?shù)字一般采用定子鐵芯的外徑來(lái)表示；對(duì)于外轉(zhuǎn)子電機(jī)，采用外轉(zhuǎn)子鐵芯外徑來(lái)表示。

信號(hào)反饋元件M光電編碼器無(wú)傳感器不必標(biāo)注。X旋轉(zhuǎn)變壓器H霍爾元件冷卻方式S水冷方式非強(qiáng)迫冷卻方式（自然冷卻）不必標(biāo)注。Y油冷方式F強(qiáng)迫風(fēng)冷方式預(yù)留英文大寫(xiě)字母或阿拉伯?dāng)?shù)字組合其含義由制造商自行確定。電機(jī)型號(hào)所包含的信息，可根據(jù)下表進(jìn)行解讀實(shí)訓(xùn)PracticalTraining02PARTTWO任務(wù)實(shí)施實(shí)訓(xùn)準(zhǔn)備序號(hào)設(shè)備及工具圖片設(shè)備及工具名稱數(shù)量設(shè)備及工具是否完好1

□是□否2

□是□否3

□是□否4

□是□否5

□是□否6

□是□否7

□是□否8

□是□否質(zhì)檢意見(jiàn)原因：□是□否任務(wù)實(shí)施姓名

班級(jí)（專業(yè)）

完成日期

實(shí)訓(xùn)任務(wù)1：前驅(qū)電動(dòng)總成的技術(shù)參數(shù)認(rèn)知序號(hào)操作步驟記錄完成情況1驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最大輸出扭矩技術(shù)參數(shù)：已完成□2驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定扭矩技術(shù)參數(shù)：已完成□3驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最大輸入功率技術(shù)參數(shù)：已完成□4驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定功率技術(shù)參數(shù)：已完成□5電機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)速技術(shù)參數(shù)：已完成□6前驅(qū)電動(dòng)總成重量技術(shù)參數(shù)：已完成□7變速箱潤(rùn)滑油量技術(shù)參數(shù)：已完成□8變速箱潤(rùn)滑油類型技術(shù)參數(shù)：已完成□任務(wù)實(shí)施實(shí)訓(xùn)任務(wù)2：電機(jī)銘牌認(rèn)知序號(hào)操作步驟記錄完成情況1認(rèn)識(shí)電機(jī)型號(hào)該電機(jī)型號(hào)為。已完成□2認(rèn)識(shí)電機(jī)類型根據(jù)型號(hào)可知，該電機(jī)的類型為。已完成□3認(rèn)識(shí)信號(hào)反饋元件根據(jù)型號(hào)可知，該電機(jī)（¨有¨無(wú)）信號(hào)反饋元件，若有，其信號(hào)反饋元件類型為。已完成□4認(rèn)識(shí)電機(jī)冷卻方式根據(jù)型號(hào)可知，該電機(jī)的冷卻方式為。已完成□任務(wù)實(shí)施6S現(xiàn)場(chǎng)管理序號(hào)操作步驟完成情況備注1建立安全操作環(huán)境已完成□

2清理及整理工具量具已完成□

3清理及復(fù)原設(shè)備已完成□

4清理場(chǎng)地已完成□

5物品回收和環(huán)保已完成□

6完善和檢查工單已完成□項(xiàng)目1新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)認(rèn)知任務(wù)3新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)認(rèn)知任務(wù)導(dǎo)入新能源汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)不同于工業(yè)用的電機(jī)控制系統(tǒng)，由于受到車輛空間限制和使用環(huán)境的約束，應(yīng)用于普通的電機(jī)控制系統(tǒng)中的電力電子技術(shù)、電機(jī)技術(shù)已經(jīng)不能適應(yīng)其需求。那么當(dāng)前新能源汽車領(lǐng)域的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)呈現(xiàn)了怎樣的發(fā)展趨勢(shì)呢？新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)檢修1.了解驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的定義、作用、現(xiàn)狀、困境及結(jié)構(gòu)組成。2.掌握新能源汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的性能要求。3.能夠準(zhǔn)確識(shí)別秦EV前驅(qū)電動(dòng)總成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和說(shuō)出秦EV前驅(qū)電動(dòng)總成主要部件的作用。4.能夠正確認(rèn)知前驅(qū)電動(dòng)總成的結(jié)構(gòu)。5.掌握永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)。6.與小組成員、同學(xué)之間能合作交流，協(xié)調(diào)工作。7.獲得分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的基本方法。任務(wù)目標(biāo)01/02/驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及主要部件介紹驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的定義及作用CONTENT03/新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與困境目錄04/新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)05/新能源汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的性能要求新授Newlesson01PARTONE一、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的定義及作用驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的三大核心系統(tǒng)之一，也是車輛行駛的主要驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的特性決定了車輛的主要性能指標(biāo)，直接影響車輛動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和用戶駕乘感受。定義1一、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的定義及作用驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)就像電動(dòng)汽車的神經(jīng)中樞，它將驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池和其他輔助系統(tǒng)相互連接并且加以控制。整車控制器（VCU）會(huì)根據(jù)其獲取到的的輸入信號(hào)（例如加速、制動(dòng)、檔位、旋變、溫度等），向電機(jī)控制器發(fā)出相應(yīng)的控制指令，從而控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行起動(dòng)、加速、減速和制動(dòng)能量回收。2作用比亞迪全新秦EV外觀圖一、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的定義及作用比亞迪全新秦EV車型采用比亞迪e平臺(tái)的核心技術(shù)——33111所生產(chǎn)的全新一代純電動(dòng)轎車。其中，第一個(gè)“3”代表的是驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制器和減速器三合一。e平臺(tái)讓純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、更安全、更可靠。通過(guò)對(duì)原本繁雜、分立的零部件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、集成化設(shè)計(jì)，讓純電動(dòng)汽車的核心零部件體積變小，重量變輕，滿足現(xiàn)代新能源汽車輕量化的目的。2作用比亞迪全新秦EV外觀圖二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及主要部件介紹秦EV的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)，也稱前驅(qū)電動(dòng)總成或三合一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器（MotorControlUnit，MCU）、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、單檔變速器組成，如圖所示。結(jié)構(gòu)組成1二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及主要部件介紹秦EV的前驅(qū)電動(dòng)總成位于前艙中部，在充配電總成的下方，如圖所示。安裝位置2二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及主要部件介紹秦EV的配電總成位置如圖所示。安裝位置2二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及主要部件介紹集成方案3成本降低了33%，體積減少了30%，重量也減輕了25%，功率密度增加20%，NEDC續(xù)航里程效率提升1%，扭矩密度增加17%。本著“高品質(zhì)、高電壓、高集成、高轉(zhuǎn)速、高性能、低成本”的開(kāi)發(fā)理念，在秦EV的設(shè)計(jì)中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)及電機(jī)控制器采用了直連的方式，減少三相電纜、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和控制器共用冷卻系統(tǒng)（通過(guò)整車控制器（VCU）控制電子水泵、電子風(fēng)扇進(jìn)行循環(huán)冷卻）。二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及主要部件介紹集成方案3集成內(nèi)容示圖集成目的電機(jī)、電控端子直連，取消三相線

降低成本電機(jī)、電控水道直連，取消水管

降低成本比亞迪驅(qū)動(dòng)三合一集成方案二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及主要部件介紹集成方案3比亞迪驅(qū)動(dòng)三合一集成方案電機(jī)轉(zhuǎn)子軸和減速器輸入軸共用

提高同軸度，減少噪音電機(jī)殼體和減速器殼體共用

降低成本，提高同軸度，提高裝配精度二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及主要部件介紹主要部件介紹41）定義作為新能源汽車的“動(dòng)力心臟”，驅(qū)動(dòng)電機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，并用來(lái)驅(qū)動(dòng)其他裝置的電氣設(shè)備，是與汽車加速度、最高車速、爬坡坡度（一般車輛最大的爬坡坡度不超過(guò)40%）等重要指標(biāo)及行車體驗(yàn)直接相關(guān)的核心部件。（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)2）組成在秦EV中，采用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)為永磁同步電機(jī)永磁同步電機(jī)主要由電機(jī)的轉(zhuǎn)子、定子、電機(jī)外殼、旋轉(zhuǎn)變壓器（也稱旋變傳感器，簡(jiǎn)稱旋變）、前后轉(zhuǎn)子軸承、電機(jī)前后端蓋以及三相電纜等部件組成。二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及主要部件介紹主要部件介紹4永磁同步電機(jī)爆炸圖二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及主要部件介紹主要部件介紹4永磁同步電機(jī)主要部件安裝位置說(shuō)明部件說(shuō)明旋變定子安裝在后端蓋上，用于檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置、轉(zhuǎn)速信號(hào)旋變轉(zhuǎn)子安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，與旋變轉(zhuǎn)子總成配合反應(yīng)轉(zhuǎn)子角度位置轉(zhuǎn)子布置在定子內(nèi)部，用于磁能向動(dòng)能的轉(zhuǎn)換三相繞組安裝在定子鐵芯上，用于接入三相交流電產(chǎn)生磁場(chǎng)定子安裝在殼體內(nèi)部，用于增強(qiáng)通電線圈的磁性二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及主要部件介紹主要部件介紹41）定義旋轉(zhuǎn)變壓器（簡(jiǎn)稱旋變）是一種輸出電壓隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化的信號(hào)元件。在秦EV中，當(dāng)勵(lì)磁繞組以一定頻率的交流電壓勵(lì)磁時(shí)，輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正、余弦函數(shù)關(guān)系，因此這種旋轉(zhuǎn)變壓器又稱為正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器。（2）旋轉(zhuǎn)變壓器2）作用旋轉(zhuǎn)變壓器主要負(fù)責(zé)檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向（正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)）、電機(jī)位置（旋轉(zhuǎn)角度），如果旋變信號(hào)失效或丟失，車輛將無(wú)法上“OK”電，旋變信號(hào)相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)上的曲軸位置傳感器信號(hào)，旋變信號(hào)通過(guò)硬線信號(hào)到電機(jī)控制后解碼轉(zhuǎn)換成車速。二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及主要部件介紹主要部件介紹43）安裝位置旋變傳感器安裝在電機(jī)后端蓋處如下圖所示。（2）旋轉(zhuǎn)變壓器二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及主要部件介紹主要部件介紹44）組成如下圖所示，旋轉(zhuǎn)變壓器由旋變定子和旋變轉(zhuǎn)子組成，其定子固定于電機(jī)定子或端蓋上，以檢測(cè)和輸出轉(zhuǎn)子位置信號(hào)；其轉(zhuǎn)子也是由多個(gè)硅鋼片組成，與電機(jī)同軸，以跟蹤電子轉(zhuǎn)子的位置。轉(zhuǎn)子上有一個(gè)盤(pán)，它是用透磁通的金屬制成的。這個(gè)轉(zhuǎn)子盤(pán)的形狀特殊，非圓形，像凸輪盤(pán)。（2）旋轉(zhuǎn)變壓器二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及主要部件介紹主要部件介紹4（2）旋轉(zhuǎn)變壓器該線圈環(huán)由勵(lì)磁線圈A、正弦線圈S以及余弦線圈C三個(gè)單線圈構(gòu)成，S、C兩線圈互成90°安裝，如圖所示。其中，勵(lì)磁線圈A負(fù)責(zé)輸入，正弦線圈S與余弦線圈C負(fù)責(zé)輸出。二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及主要部件介紹主要部件介紹45）工作原理如圖所示，勵(lì)磁線圈通入正弦曲線的勵(lì)磁電壓后，勵(lì)磁線圈周圍產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)作用在轉(zhuǎn)子盤(pán)上，轉(zhuǎn)子盤(pán)將交變磁場(chǎng)的磁通引向接收線圈，接收線圈將感應(yīng)到一個(gè)交變電壓，該電壓與轉(zhuǎn)子盤(pán)的位置成一定的比例，與勵(lì)磁電壓存在相位差。（2）旋轉(zhuǎn)變壓器二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及主要部件介紹主要部件介紹46）控制策略當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子一同轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)定子線圈，改變了定子線圈與轉(zhuǎn)子之間的磁通，使得正弦繞組和余弦繞組收到勵(lì)磁繞組感應(yīng)，信號(hào)幅值產(chǎn)生一定變化，呈正弦和余弦波形。波形的幅值和相位隨著旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子（與電機(jī)轉(zhuǎn)子同轉(zhuǎn)）的變化而變化。（2）旋轉(zhuǎn)變壓器二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及主要部件介紹主要部件介紹41）定義驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器是一種用于控制動(dòng)力電池與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間能量傳輸?shù)难b置。其為動(dòng)力電池和電機(jī)之間的能量轉(zhuǎn)換單元，是驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制中心，又稱智能功率模塊。（3）驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器2）組成驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器主要組成包括智能功率（IPM）模塊、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)模塊、信號(hào)數(shù)據(jù)采集模塊、關(guān)聯(lián)電路等硬件，以及電機(jī)控制算法與邏輯保護(hù)等軟件部分。下面簡(jiǎn)要介紹IGBT模塊與IPM模塊。二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及主要部件介紹主要部件介紹43）功能①具有采集扭矩請(qǐng)求、旋變等信號(hào)，控制電機(jī)正向、反向驅(qū)動(dòng)以及正、反轉(zhuǎn)發(fā)電的功能；②具有高壓輸出電壓和電流控制限制的功能；③具有電壓跌落保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)、IPM過(guò)溫保護(hù)、IGBT過(guò)溫保護(hù)、功率限制、扭矩控制限制等功能。④具有能量回饋控制、主動(dòng)泄放、被動(dòng)泄放控制的功能。（3）驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及主要部件介紹主要部件介紹44）工作原理旋轉(zhuǎn)變壓器檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置并判斷其狀態(tài)，接通電機(jī)控制器內(nèi)相應(yīng)的IGBT，此時(shí)高壓直流電經(jīng)電機(jī)控制器內(nèi)的IGBT進(jìn)行逆變后流入定子繞組線圈，通電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)（電轉(zhuǎn)磁-電感），利用右手法則判定磁極，同性相斥，異性相吸使轉(zhuǎn)子的磁鐵隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。W三極管導(dǎo)通，V三極管PWM控制電流的大小和頻率，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速。（3）驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及主要部件介紹主要部件介紹41）定義單檔變速器，也稱單級(jí)減速器，或稱為單檔固定齒比變速箱，是采用固定傳動(dòng)比將電機(jī)轉(zhuǎn)速降低并增大轉(zhuǎn)矩裝置，不同車型傳動(dòng)比不同。（4）單檔變速器2）組成比亞迪秦EV車型前驅(qū)動(dòng)力總成采用單檔變速器。其單檔變速器由輸入軸和輸出軸組成，輸入軸一端與驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸相連，另一端則為殼體提供支撐，中間裝有一個(gè)主動(dòng)齒輪與輸出軸從動(dòng)齒輪相嚙合。二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及主要部件介紹主要部件介紹4（4）單檔變速器輸出軸上有大小兩個(gè)齒輪，大齒輪為從動(dòng)齒輪與輸入軸齒輪相嚙合，小齒輪為主減速器主動(dòng)齒輪與減速器大齒圈相結(jié)合，作為變速器驅(qū)動(dòng)差速器總成旋轉(zhuǎn)。輸出軸兩端用圓錐滾珠軸承進(jìn)行支撐。變速器具有固定的傳動(dòng)比，總減速比是10.7。二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及主要部件介紹主要部件介紹43）功能變速器主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的減速增扭作用。（4）單檔變速器比亞迪秦EV車型前驅(qū)動(dòng)力總成采用單級(jí)變速器，通過(guò)電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)使汽車前進(jìn)或倒退，動(dòng)力直接由電機(jī)傳給變速器，變速器將動(dòng)力直接傳給兩個(gè)車輪，減少了動(dòng)力損失，且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造、生產(chǎn)成本低。三、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與困境發(fā)展歷史1（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)在國(guó)外的發(fā)展歷史國(guó)外驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)、流程化和標(biāo)準(zhǔn)化等方面的完善程度很高，相關(guān)領(lǐng)域的研究起步較早，依靠長(zhǎng)期的研發(fā)和經(jīng)驗(yàn)積累，其整體技術(shù)水平領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)。該標(biāo)準(zhǔn)使得控制系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)更高效，便于軟件間的交互和版本更新，同時(shí)降低了開(kāi)發(fā)成本，被越來(lái)越多的汽車主機(jī)廠、零部件廠和科研院校所采用。博世、戴姆勒和寶馬等汽車主機(jī)廠及零部件廠一同建立了汽車開(kāi)放系統(tǒng)架構(gòu)（簡(jiǎn)稱AUTOSAR）的標(biāo)準(zhǔn)。200320032003三、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與困境發(fā)展歷史1（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)在國(guó)外的發(fā)展歷史日本豐田公司早在1997年就發(fā)布了當(dāng)時(shí)首款混合動(dòng)力量產(chǎn)車型第一代Prius，該車采用了豐田研發(fā)的新型混動(dòng)系統(tǒng)THS。在2003年推出了第二代Prius，該車搭載的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)增設(shè)了Boost變換電路，外形如圖1-3-15所示。三、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與困境發(fā)展歷史1（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)在國(guó)外的發(fā)展歷史2009年，德國(guó)博世公司基于英飛凌功率半導(dǎo)體封裝技術(shù)，自主研發(fā)了一款新型IGBT模塊并設(shè)立工廠進(jìn)行生產(chǎn)。2017年博世推出了電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)eAxle，eAxle實(shí)現(xiàn)了“三合一”，即將變速器、電機(jī)及控制系統(tǒng)集成一體，這使其生產(chǎn)成本降低的同時(shí)，總體積也降低了超過(guò)20%。三、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與困境發(fā)展歷史1（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)在國(guó)外的發(fā)展歷史在2007年，豐田公司宣布今后研發(fā)的混合動(dòng)力車型中使用基于SiC功率器件的電機(jī)控制系統(tǒng)。2014年，豐田中央研究所聯(lián)合電裝公司開(kāi)發(fā)出了應(yīng)用SiC功率器件的電機(jī)控制系統(tǒng)，如圖所示，其體積降低為右側(cè)采用硅基功率器件同功能控制系統(tǒng)的五分之一，并可使混動(dòng)車型燃油經(jīng)濟(jì)性提高10%。三、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與困境發(fā)展歷史1（2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展歷史“八五”到“十三五”的新能源汽車發(fā)展規(guī)劃體現(xiàn)出了我國(guó)對(duì)該領(lǐng)域研究的重視。總體上來(lái)看，我國(guó)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)甚至是電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化，能自主開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，并應(yīng)用于純電動(dòng)汽車整車上。但國(guó)內(nèi)電機(jī)控制系統(tǒng)在散熱、功率密度、標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)品化等方面與國(guó)外同期產(chǎn)品都存在一定差距。能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化電機(jī)控制系統(tǒng)、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或功率器件的國(guó)內(nèi)廠商主要有天津松正、精進(jìn)電動(dòng)和比亞迪等。國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)三、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與困境發(fā)展歷史1（2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展歷史天津松正研發(fā)出了一款“五合一”電機(jī)控制系統(tǒng)，如圖所示，其系統(tǒng)集成度較高，驅(qū)動(dòng)電機(jī)類型為永磁同步電機(jī)，可應(yīng)用于純電動(dòng)物流車，采用了輕量化設(shè)計(jì)，使得整機(jī)質(zhì)量降低至30kg。三、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與困境發(fā)展歷史1（2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展歷史精進(jìn)電動(dòng)在2017年實(shí)現(xiàn)了電驅(qū)動(dòng)“二合一”，2018年發(fā)布了一款“三合一”純電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)JJE-EDM3000F，包括其自主電機(jī)、減速器和電機(jī)控制系統(tǒng)，如圖所示。三、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與困境發(fā)展歷史1（2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展歷史比亞迪自主研發(fā)出了SiCMOSFET模塊，如圖所示，將在旗下所有電動(dòng)汽車車型中實(shí)現(xiàn)SiC基功率器件對(duì)硅基器件的全面換代，相關(guān)車型的性能在加速和續(xù)航等指標(biāo)上將會(huì)提升。三、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與困境現(xiàn)狀2（2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展歷史比亞迪自主研發(fā)出了SiCMOSFET模塊，如圖所示，將在旗下所有電動(dòng)汽車車型中實(shí)現(xiàn)SiC基功率器件對(duì)硅基器件的全面換代，相關(guān)車型的性能在加速和續(xù)航等指標(biāo)上將會(huì)提升。目前，各大主機(jī)廠已經(jīng)將電驅(qū)系統(tǒng)的深度集成化作為三電系統(tǒng)重要發(fā)展方向之一。在當(dāng)前進(jìn)行量產(chǎn)的純電動(dòng)汽車的領(lǐng)域中，三合一電驅(qū)已成為主流。添加標(biāo)題電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)已經(jīng)有了多種集成方式，從最初的電機(jī)+減速器的“二合一”驅(qū)動(dòng)總成發(fā)展至大規(guī)模使用的電機(jī)+電機(jī)控制器+減速器的“三合一”驅(qū)動(dòng)總成再到最新“八合一”驅(qū)動(dòng)總成。三、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與困境現(xiàn)狀2比亞迪自主研發(fā)出了SiCMOSFET模塊，如圖所示，將在旗下所有電動(dòng)汽車車型中實(shí)現(xiàn)SiC基功率器件對(duì)硅基器件的全面換代，相關(guān)車型的性能在加速和續(xù)航等指標(biāo)上將會(huì)提升。

二合一驅(qū)動(dòng)總成

三合一驅(qū)動(dòng)總成

八合一驅(qū)動(dòng)總成

三、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與困境現(xiàn)狀2如圖所示的是搭載在比亞迪海豚車型上的八合一驅(qū)動(dòng)總成，融合集成了電機(jī)控制器、單檔變速器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、DC-DC電源變換器、雙向車載充電機(jī)（OBC）、高壓配電系統(tǒng)、動(dòng)力域控制器（VBU），其中VBU包含了整車控制器（VCU）和電池管理器（BMS）的部分功能。三、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與困境現(xiàn)狀2如圖所示的是雪佛蘭Bolt所搭載的二合一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其將永磁電機(jī)和減速器集成在一起，再與車橋結(jié)合形成一體式電驅(qū)動(dòng)橋，雖然該系統(tǒng)的連接部分仍然比較復(fù)雜，但是至少實(shí)現(xiàn)了二合一的設(shè)計(jì)，縮短了各部件之間的距離，使得電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)更加緊湊。三、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與困境現(xiàn)狀2隨著電驅(qū)動(dòng)集成技術(shù)的不斷發(fā)展，三合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)，如圖所示。隨后，國(guó)外的特斯拉、日本電產(chǎn)、BMW、麥格納、吉?jiǎng)P恩、博世、ZF，國(guó)內(nèi)的比亞迪、上海電驅(qū)動(dòng)、巨一、匯川、精進(jìn)電動(dòng)、上汽等均推出了三合一電驅(qū)動(dòng)總成系統(tǒng)。比亞迪三合一驅(qū)動(dòng)總成特斯拉ModelS三合一驅(qū)動(dòng)總成蔚來(lái)三合一EDS集成化電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)三、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與困境集成度高的驅(qū)動(dòng)總成系統(tǒng)具備的優(yōu)勢(shì)主要有：總成體積縮小，系統(tǒng)總質(zhì)量降低，一定程度上也降低了汽車能耗、提升了續(xù)航里程；（1）不僅使機(jī)艙變得更加簡(jiǎn)潔，汽車各系統(tǒng)布局更加靈活，也使乘坐及儲(chǔ)物空間能夠被最大化地利用；（2）通過(guò)集成化設(shè)計(jì)，多合一驅(qū)動(dòng)總成系統(tǒng)也能夠降低接口復(fù)雜度及成本。（3）三、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與困境高集成度也確實(shí)是帶來(lái)了一些難題多合一驅(qū)動(dòng)總成的集成化設(shè)計(jì)需要多維度開(kāi)發(fā)和能力驗(yàn)證，如圖所示。其中總成系統(tǒng)導(dǎo)致各部件與空氣接觸面積減少，為保證各部件處于正常工作溫度區(qū)間，整個(gè)散熱系統(tǒng)需要重新設(shè)計(jì)優(yōu)化。同時(shí)，NVH（噪聲振動(dòng)）、EMC（電磁兼容測(cè)試）、安全等性能指標(biāo)的控制，以及零部件開(kāi)發(fā)協(xié)同都是目前整車廠和供應(yīng)商需要重點(diǎn)攻克的難題。四、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)大眾、沃爾沃、克萊斯勒等驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速不斷提升，最高達(dá)到14000～16000r/min，特斯拉Model3電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到17900r/min，目前面市的轉(zhuǎn)速超過(guò)16000r/min的高速電機(jī)主要應(yīng)用于中高端的純電動(dòng)車型中。高轉(zhuǎn)速電機(jī)能夠提高功率密度，同時(shí)減小體積、降低成本，對(duì)于提高電動(dòng)車動(dòng)力性能來(lái)說(shuō)尤為重要。當(dāng)前市場(chǎng)上，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)最高轉(zhuǎn)速一般在12000r/min以上。隨著新技術(shù)、新材料的不斷發(fā)展及應(yīng)用，加上消費(fèi)者對(duì)驅(qū)動(dòng)效率、加速體驗(yàn)的重視及追求，采用更高速的驅(qū)動(dòng)電機(jī)成為集成電驅(qū)發(fā)展的必然趨勢(shì)。電機(jī)高速化1四、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)汽車產(chǎn)品平臺(tái)化設(shè)計(jì)能夠有效地縮短上市周期、降低研發(fā)成本。根據(jù)不同轉(zhuǎn)矩、功率的需求以及不同級(jí)別的車型，可以規(guī)劃不同的系列化平臺(tái)電驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，如下表所示為永磁同步平臺(tái)化集成電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。平臺(tái)化設(shè)計(jì)2項(xiàng)目小功率平臺(tái)中等功率平臺(tái)大功率平臺(tái)定子直徑/mm160180～220>220峰值功率/