純電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)

純電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)2023/11/151任務(wù)一電動(dòng)汽車動(dòng)力電池一、電動(dòng)汽車電池概述1.電池的功能：2.電動(dòng)汽車電池的組成：3.電動(dòng)汽車電池的分類：1）電動(dòng)汽車電池按電解液分為：（1）堿性電池。即電解液為堿性水溶液的電池；（2）酸性電池。即電解液為酸性水溶液的電池；（3）中性電池。即電解液為中性水溶液的電池；（4）有機(jī)電解質(zhì)溶液電池。即電解液為有機(jī)電解質(zhì)溶液的電池。2023/11/1522）按活性物質(zhì)的存在方式分為：（1）活性物質(zhì)保存在電極上?？煞譃橐淮坞姵?非再生式，原電池)和二次電池(再生式，蓄電池)；（2）活性物質(zhì)連續(xù)供給電極?？煞譃榉窃偕剂想姵睾驮偕剂想姵?。3）按電池的某些特點(diǎn)分為：（1）高容量電池；（2）免維護(hù)電池；（3）密封電池；（4）燃結(jié)式電池；（5）防爆電池；（6）扣式電池、矩形電池、圓柱形電池等。2023/11/1534）電池工作性質(zhì)及存貯方式不同，一般分為四類：（1）一次電池，又稱“原電池”，即放電后不能用充電的方法使它復(fù)原的電池。換言之，這種電池只能使用一次，放電后電池只能被遺棄了。這類電池不能再充電的原因，或是電池反應(yīng)本身不可逆，或是條件限制使可逆反應(yīng)很難進(jìn)行。（2）二次電池，又稱“蓄電池”，即放電后又可用充電的方法使活性物質(zhì)復(fù)原而能再次放電，且可反復(fù)多次循環(huán)使用的一類電池。這類電池實(shí)際上是一個(gè)化學(xué)能量貯存裝置，用直流電將電池充足，這時(shí)電能以化學(xué)能的形式貯存在電池中，放電時(shí)，化學(xué)能再轉(zhuǎn)換為電能。（3）貯備電池，又稱“激活電池”，是正、負(fù)極活性物質(zhì)和電解液不直接接觸，使用前臨時(shí)注入電解液或用其他方法使電池激活的一類電池。這類電池的正、負(fù)極活性物質(zhì)的化學(xué)變質(zhì)或自放電，因與電解液的隔離而基本上被排除，從而使電池能長(zhǎng)時(shí)間貯存。（4）燃料電池，又稱“連續(xù)電池”，即只要活性物質(zhì)連續(xù)地注入電池，就能長(zhǎng)期不斷地進(jìn)行放電的一類電池。它的特點(diǎn)是電池自身只是一個(gè)載體，可以把燃料電池看成一種需要電能時(shí)將反應(yīng)物從外部送入電池的一種電池。2023/11/154二、鋰離子電池1.鋰離子電池發(fā)展的社會(huì)背景2.鋰離子電池的原理、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用1）鋰離子電池的工作原理2023/11/155圖3-1鋰離子電池工作原理示意圖2）小型鋰離子電池的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用2023/11/156圖3-2各種形狀的鋰離子電池示意圖（a）圓柱形電池；（b）方形鋁塑膜軟包裝電池；（c）方形鋁殼電池2023/11/157圖3-3鋰離子電池常見(jiàn)結(jié)構(gòu)（a）圓柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)；（b）方形鋰離子電池結(jié)構(gòu)3）大型鋰離子電池結(jié)構(gòu)和應(yīng)用2023/11/158圖3-4大型鋰離子電池及其相關(guān)模塊（a）儲(chǔ)能鋰離子電池堆；（b）電動(dòng)車用鋰離子電池模塊；（c）中型BMS管理系統(tǒng)3.鋰離子電池的常用概念和術(shù)語(yǔ)內(nèi)阻、開(kāi)路電壓、容量、實(shí)際容量、額定容量、比容量、能量、比能量、功率、嵌入、脫嵌、插入、脫插、倍率、放電深度、截止電壓、恒流充電、恒壓充電2023/11/1594.鋰離子電池電極材料（1）鋰離子電池正極材料（2）鋰離子電池負(fù)極材料（3）鋰離子電池電解質(zhì)（4）鋰離子電池隔膜（5）鋰離子電池的安全問(wèn)題①鋰離子電池出現(xiàn)安全性問(wèn)題的原因②應(yīng)對(duì)鋰離子電池安全問(wèn)題的措施2023/11/15105.磷酸鐵鋰電池概述（1）LiFePO4電池結(jié)構(gòu)與工作原理2023/11/1511圖3-6LiFePO4電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)（2）主要性能（3）磷酸鐵鋰電池的優(yōu)勢(shì)：（4）磷酸鐵鋰電池的缺點(diǎn)：2023/11/15126.三元鋰電池概述三元鋰電池又稱三元聚合物鋰電池，它指的以鎳鈷錳三元材料做正極材料，以石墨為負(fù)極材料的電池，其以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料，里面鎳鈷錳的比例可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整。三元鋰電池最大優(yōu)勢(shì)在于電池儲(chǔ)能密度高，其儲(chǔ)能密度通常在200Wh/kg以上，但是三元鋰電池材料分解溫度在200℃左右，它會(huì)釋放氧分子，在高溫作用下電解液會(huì)迅速燃燒，引發(fā)電池自燃和易爆風(fēng)險(xiǎn)，因此它對(duì)電池管理要求很高，需要做好過(guò)充保護(hù)(OVP)、過(guò)放保護(hù)（UVP）、過(guò)溫保護(hù)（OTP）和過(guò)流保護(hù)（OCP）等，因此三元鋰電池雖在我國(guó)純電動(dòng)車乘用市場(chǎng)裝機(jī)比例高達(dá)76%，但是在電動(dòng)大巴裝機(jī)量卻僅為27.6%，相反磷酸鐵鋰達(dá)到了64.9%。2023/11/1513任務(wù)二電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一、驅(qū)動(dòng)電機(jī)概述1.新能源汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能要求1）體積小、質(zhì)量輕2）全速段高效運(yùn)行3）低速大轉(zhuǎn)矩及寬范圍的恒功率特性4）高可靠性5）高電壓6）安全性能7）高轉(zhuǎn)速8）使用壽命長(zhǎng)2023/11/15142.驅(qū)動(dòng)電機(jī)的分類1）直流電動(dòng)機(jī)2）交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)3）永磁電動(dòng)機(jī)4）開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)2023/11/15152023/11/15163.電機(jī)學(xué)基本定律安培環(huán)路定律、電磁感應(yīng)定律和電磁力定律是進(jìn)行電機(jī)原理分析的基本定律，可逆性原理是電機(jī)的普通規(guī)律。4.電機(jī)的基本性能參數(shù)額定功率（ratedpower）——在額定條件下的輸出功率。峰值功率（peakpower）——在規(guī)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，電機(jī)允許的最大輸出功率。額定轉(zhuǎn)速（ratedspeed）——額定功率下電機(jī)的最低轉(zhuǎn)速。最高工作轉(zhuǎn)速（maximumworkspeed）——相應(yīng)于車輛的最高設(shè)計(jì)車速的電機(jī)轉(zhuǎn)速。額定轉(zhuǎn)矩（ratedtorque）——電機(jī)在額定功率和額定轉(zhuǎn)速下的輸出轉(zhuǎn)矩。峰值轉(zhuǎn)矩（peaktorque）——電機(jī)在規(guī)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)允許輸出的最大轉(zhuǎn)矩。堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩（Locked-rotortorque）——轉(zhuǎn)子在所在角位堵住時(shí)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩最小測(cè)得值。電機(jī)及控制器整機(jī)效率（combinationefficiencyofelectricalmachineandcontroller）——電機(jī)轉(zhuǎn)軸輸出功率除以電機(jī)控制器輸入功率乘以l00％。2023/11/1517二、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)1.電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般由電動(dòng)機(jī)、功率變換器、傳感器和控制器組成。2.電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)1）弱磁控制技術(shù)2）能量回收技術(shù)3）無(wú)位置傳感器控制技術(shù)2023/11/1518三、常用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)是指通入直流電而產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，按勵(lì)磁方式的不同，直流電動(dòng)機(jī)分為勵(lì)磁繞組式電動(dòng)機(jī)和永磁式電動(dòng)機(jī)，前者的勵(lì)磁磁場(chǎng)是可控的，后者的勵(lì)磁磁場(chǎng)是不可控的。由于控制方法簡(jiǎn)單，控制技術(shù)成熟，直流電動(dòng)機(jī)曾廣泛應(yīng)用于早期電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。1）直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電動(dòng)機(jī)由靜止的定子(勵(lì)磁)和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(電樞)兩部分組成。定子和轉(zhuǎn)子之間的間隙稱為氣隙。直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)剖面如圖3-7所示。2023/11/15192023/11/1520圖3-7直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)1-端蓋；2-勵(lì)磁繞組；3-主磁極；4一換向器；5一電刷裝置；6一電刷端蓋；7-轉(zhuǎn)子繞組；8-轉(zhuǎn)子鐵芯；9-機(jī)座；10-主軸2023/11/1521圖3-8換向極與主磁極的位置關(guān)系

1-換向極；2-主磁極圖3-9電刷裝置模型1-壓簧；2-電刷盒；3-刷辮；4-電刷座；5-電刷

2）直流電動(dòng)機(jī)的工作原理2023/11/1522圖3-10直流電動(dòng)機(jī)模型圖3-11換向器在直流電機(jī)中的作用3）直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式2023/11/1523圖3-13直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式（a）他勵(lì)式；（b）并勵(lì)式；（c）串勵(lì)式（d）復(fù)勵(lì)式2.交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)1） 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)2023/11/1524圖3-14交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1-內(nèi)端蓋；2-定子鐵芯；3-定子繞組；4、6-前端蓋5-主軸；7-機(jī)座；8-籠型繞組；9-軸承；10-風(fēng)扇；11-風(fēng)扇罩2023/11/1525圖3-15交流電感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子結(jié)構(gòu)1-定子鐵芯；2-轉(zhuǎn)子鐵芯2023/11/1526圖3-16定子繞組的接法（a）丫形接法；（b）△形接法2）感應(yīng)電動(dòng)機(jī)工作原理（1）氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2023/11/1527圖3-19三相交流電與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系（2）工作原理分析2023/11/1528圖3-20感應(yīng)電動(dòng)機(jī)工作原理（3）交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的性能特點(diǎn)①小型輕量化。②易實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速超過(guò)10000r／M的高速旋轉(zhuǎn)。③高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩時(shí)運(yùn)行效串高。④低速時(shí)有高轉(zhuǎn)矩輸出，以及具有較寬的速度調(diào)節(jié)范圍⑤高可靠性。⑥制造成本低。2023/11/15293.交流永磁電動(dòng)機(jī)1）交流永磁電動(dòng)機(jī)概述（1）交流永磁電動(dòng)機(jī)的分類與特點(diǎn)交流永磁電動(dòng)機(jī)主要包括永磁同步電動(dòng)機(jī)（PermanentMagnetSynchronousMotor，PMSW）和無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)（BrushlessDCMotor，BLDCM）兩大類，兩者最主要的區(qū)別在于輸入電動(dòng)機(jī)接線端的電壓波形和在定子繞組中感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)波形有所不同。2023/11/1530（2）交流永磁電動(dòng)機(jī)的磁性轉(zhuǎn)子①磁性轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)將永磁磁極按N極和S極順序排列組成交流永磁電動(dòng)機(jī)的磁性轉(zhuǎn)子。按照永磁體在轉(zhuǎn)子上的安裝方式，可以把轉(zhuǎn)子分為表面永磁式和內(nèi)置永磁式轉(zhuǎn)子。表面永磁式（SurfacePermanentMagnet，SPM）轉(zhuǎn)子，如圖3-21所示，永磁體菇附在轉(zhuǎn)子鐵芯的外表面，可以有效地利用永磁體的磁通量，具有良好的控制性能和散熱性能。內(nèi)置水磁式（InteriorPermanentMagnet，IPM）轉(zhuǎn)子，如圖3-22所示，永磁體嵌在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部，有較高的磁顯性，可產(chǎn)生額外的磁阻轉(zhuǎn)矩分量；同時(shí)可以承受轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的離心力作用，并且可以有效抑制高次諧波的作用，但散熱效果較差。2023/11/15312023/11/1532圖3-21典型的SPM轉(zhuǎn)子2023/11/1533圖3-22典型的IPM轉(zhuǎn)子（a）徑向式（b）切向式（c）U形混合式2）永磁同步電動(dòng)機(jī)（1）永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)永磁同步電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成，如圖3-232023/11/1534圖3-23永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)1-定子鐵芯；2-定子繞組；3-轉(zhuǎn)子；4-轉(zhuǎn)軸；5-機(jī)座（2）工作原理分析永磁同步電動(dòng)機(jī)的工作原理與交流同步電動(dòng)機(jī)相似，動(dòng)力蓄電池電源經(jīng)逆變器變換為電壓可調(diào)的三相正弦波電壓，輸入給永磁同步電動(dòng)機(jī)的三相對(duì)稱繞組，產(chǎn)生三相對(duì)稱電流，在正弦波電流和水磁磁動(dòng)勢(shì)的作用下產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子隨著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以相同的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。永磁同步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)定子繞組電流會(huì)產(chǎn)生電樞磁動(dòng)勢(shì)，與永磁磁動(dòng)勢(shì)共同作用合成氣隙磁場(chǎng)，因此存在電樞反應(yīng)。電樞磁場(chǎng)與永磁磁場(chǎng)以相同的速度旋轉(zhuǎn)，彼此相對(duì)靜止。電樞磁場(chǎng)不僅會(huì)使永磁磁場(chǎng)波形發(fā)生畸變，而且會(huì)產(chǎn)生去磁或增磁作用。直接影響永磁同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能。2023/11/1535（3）永磁同步電動(dòng)機(jī)的性能特點(diǎn)永磁同步電動(dòng)機(jī)不僅能夠產(chǎn)生永磁轉(zhuǎn)矩，而且在一定的條件下，由于永磁體的磁阻接近于空氣。因此有較大的有效氣隙，可以較大程度降低電樞反應(yīng)。永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子采用永磁體，轉(zhuǎn)子上無(wú)繞組、無(wú)銅耗、磁通量小，在低負(fù)載時(shí)鐵損很小。因此，永磁同步電動(dòng)機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：①高效節(jié)能水磁同步電動(dòng)機(jī)不用勵(lì)磁，沒(méi)有勵(lì)磁損耗，具有高效率(達(dá)97％)、高比功率(超過(guò)1Kw/kG)和輸出轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比高的特點(diǎn)。相比其他類型電動(dòng)機(jī)，具有更高的效率和更大的輸出轉(zhuǎn)矩，并且更加節(jié)能。②可靠性永磁同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行與供電電源頻率同步影響，在額定的負(fù)載范圍內(nèi)，保持以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，運(yùn)行平穩(wěn)，具有良好的可靠性。不受電源電壓和負(fù)載變換的電流損耗小，在高速運(yùn)行區(qū)具有良好的可靠性。③調(diào)速性能好水磁同步電動(dòng)機(jī)具有調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、效率高、噪聲低的優(yōu)點(diǎn)。④結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)、便于維護(hù)、體積小。2023/11/15363）無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)（1）無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)普通直流電動(dòng)機(jī)采用磁場(chǎng)固定電樞旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)。因?yàn)殡姌惺切D(zhuǎn)的，電樞電流就必須經(jīng)過(guò)電刷和換向器組成的換向裝置以保持在固定位置上的電流方向不變。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)則與其相反，即永磁體安裝在轉(zhuǎn)子上并隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，電樞繞組是固定的，在結(jié)構(gòu)上與同步電動(dòng)機(jī)更為相似。電樞繞組的電流換向可以借助電子換向裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，不再需要機(jī)械式換向裝置——電刷和換向器。由于定子繞組電流的導(dǎo)通次序與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角同步，電子換向電路起到了機(jī)械換向裝置的作用，保證了電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中定子與轉(zhuǎn)子保持基本垂直，以提高運(yùn)行效率。所以無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)就基本結(jié)構(gòu)而言，可以認(rèn)為是一臺(tái)由電子開(kāi)關(guān)換相電路、永磁式同步電動(dòng)機(jī)和位置傳感器組成的自同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它在運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)失步。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)既有傳統(tǒng)的內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，又有近年來(lái)出現(xiàn)的盤(pán)式結(jié)構(gòu)、外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和線性結(jié)構(gòu)等新型結(jié)構(gòu)形式。2023/11/1537（2）無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)工作原理無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)、直流電源、逆變器、位置傳感器和控制電路幾部分組成。2023/11/1538圖3-24兩相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理2023/11/1539圖3-25無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)工作原理（4）無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子采用永磁體，不需要?jiǎng)?lì)磁。優(yōu)點(diǎn)為功率因數(shù)高、功率密度大、效率高、低速轉(zhuǎn)矩大，在低速時(shí)可以達(dá)到理論轉(zhuǎn)矩輸出，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的兩倍。高速性能良好，轉(zhuǎn)速不受電壓與負(fù)載變化的影響，轉(zhuǎn)速范圍可以由幾十轉(zhuǎn)到十萬(wàn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速控制精度高。在電磁性能、磁場(chǎng)衰退等方面的性能都優(yōu)于其他種類的電動(dòng)機(jī)。無(wú)換向器和電刷、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固、尺寸和質(zhì)量小、基本免維護(hù)。缺點(diǎn)：無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，勵(lì)磁不能控制，機(jī)械特性較硬，不具有繞組式直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。如果逆變器輸出波形不理想，會(huì)出現(xiàn)較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，影響電動(dòng)機(jī)的低速性能，電流損耗大，噪聲較大。永磁體材料在受到高溫時(shí)，會(huì)發(fā)生退磁現(xiàn)象。由于永磁體的作用，轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)電動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速成正比的反電動(dòng)勢(shì)，并通過(guò)逆變器反接二極管施加在高壓母線上，此種方式會(huì)造成一定的安全隱患。2023/11/15404．開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)1）開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)分析開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子都是由硅鋼片疊壓而成，均采用凸極結(jié)構(gòu)形式。2023/11/1541圖3-27三相6/4磁阻電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)2023/11/1542圖3-28三相6/4磁阻電動(dòng)機(jī)截面結(jié)構(gòu)2023/11/1543圖3-29磁阻電機(jī)工作原理分析（0°～20°）（a）0°；（b）10°；（c）20°2023/11/1544圖3-30磁阻電機(jī)工作原理分析（30°～50°）（a）30°；（b）40°；（c）50°2023/11/1545圖3-31磁阻電機(jī)工作原理分析（60°～80°）（a）60°；（b）70°；（c）80°3）開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的性能特點(diǎn)①開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊牢固，適于在高速、高溫環(huán)境下運(yùn)行。②功率轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容錯(cuò)能力強(qiáng)。③可控參數(shù)多，調(diào)速性能好。④起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬。⑤效率高，功耗小。2023/11/1546任務(wù)三逆變器和變頻器一、逆變器1.逆變器概念整流和逆變是一個(gè)互逆的過(guò)程。整流器是把交流變成直流的裝置，種類分為單管單相半波整流器、四管單相全橋整流器、六管三相全橋整流器。逆變器是把直流變成交流的裝置，種類有單管單相逆變器、四管單相全橋逆變器、六管三相全橋逆變器。電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)一般為三相全橋逆變器，按導(dǎo)通控制分為兩兩導(dǎo)通和三三導(dǎo)通兩種。2023/11/15472.逆變器組成1）逆變器組成電動(dòng)汽車電源為直流電源，所以逆變器內(nèi)部元件主要功能是逆變功能．即把直流變成三相交流。為了降低成本，同時(shí)提高蓄電池組的可靠性、設(shè)計(jì)上通常要減少蓄電池串聯(lián)的數(shù)目，導(dǎo)致蓄電池總電壓降低，電動(dòng)機(jī)效率下降。為了提高電動(dòng)機(jī)的效率，通常要采用升壓DC／DC轉(zhuǎn)換器將低電壓升壓為高電壓，再經(jīng)逆變器把高壓直流電變成三相交流電。2）汽車逆變器內(nèi)部元件混合動(dòng)力汽車沒(méi)有12V發(fā)電機(jī)、若要通過(guò)降壓DC／DC（直流轉(zhuǎn)直流）轉(zhuǎn)換器將蓄電池由高壓等級(jí)降壓為12V等級(jí)為12V蓄電池充電，使用12V蓄電池為全車電氣系統(tǒng)供電。2023/11/15483.豐田普銳斯逆變器圖3-32所示為豐田普銳斯逆變器總成內(nèi)部的逆變器和DC／DC轉(zhuǎn)換器。圖3-33所示為豐田普銳斯逆變器總成內(nèi)部的3塊電容器。圖3-34所示為豐田普銳斯逆變器總成內(nèi)部的結(jié)構(gòu)原理，逆變電路主要由智能功率模塊(IPM)構(gòu)成的逆變橋組成，IPM內(nèi)部的核心是電動(dòng)汽車換流的絕緣柵雙極型晶體管，也稱IGBT、逆變器總成內(nèi)升壓DC／DC轉(zhuǎn)換器和兩套逆變器擔(dān)負(fù)著向MG1和MG2電動(dòng)機(jī)提供交流電的功能。2023/11/15492023/11/1550圖3-32車田普銳斯逆變器總成內(nèi)部的逆變器和DC／DC轉(zhuǎn)換器2023/11/1551圖3-33車田普銳斯逆變器總成內(nèi)部的3塊電容器2023/11/1552圖3-34豐田普銳斯逆變題總成內(nèi)部的結(jié)構(gòu)原理4.逆變器控制器逆變器控制器的作用是從混合動(dòng)力控制ECU(HV-ECU)或純電動(dòng)汽車控制ECU(EV—ECU)接收發(fā)送過(guò)來(lái)的扭矩信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器根據(jù)汽車電動(dòng)機(jī)反饋的轉(zhuǎn)速和相電流信號(hào)，輸出控制電動(dòng)機(jī)達(dá)到控制目標(biāo)的控制脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)智能逆變器。2023/11/1553圖3-35豐田普銳斯逆變器總成二、電動(dòng)機(jī)和逆變器冷卻系統(tǒng)1.熱量的產(chǎn)生1）電動(dòng)機(jī)生熱2）逆變器生熱3）DC／DC轉(zhuǎn)換器生熱2.逆變器、電動(dòng)機(jī)串聯(lián)冷卻系統(tǒng)圖3-39所示為豐田普銳斯第二冷卻系統(tǒng)。普銳斯冷卻系統(tǒng)用于逆變器總成(豐田稱變頻器總成)、MG1和MG2，采用了配備有電動(dòng)水循環(huán)泵的冷卻系統(tǒng)。電源狀態(tài)轉(zhuǎn)換為IG(點(diǎn)火)時(shí)此冷卻系統(tǒng)工作。冷卻系統(tǒng)的散熱器集成在發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱器中，這樣散熱器的結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，空間也得到有效利用。2023/11/15542023/11/1555圖3-39豐田普稅斯第二冷卻系統(tǒng)3.發(fā)動(dòng)機(jī)、逆變器和電動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)圖3-40所示為奧迪Q5混合動(dòng)力汽車?yán)鋮s系統(tǒng)。為了冷卻電驅(qū)動(dòng)功率和控制電子裝置JX1中的逆變器，增設(shè)一個(gè)低溫冷卻循環(huán)回路。在冷卻液循環(huán)和溫度管理方面引入了發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)MED.17.1.1，它有三個(gè)處理器，可以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新溫度管理；使用這種控制單元的目的是通過(guò)改進(jìn)車輛熱平衡，來(lái)進(jìn)一步降低油耗和CO2排放。所謂改進(jìn)熱平衡，是指將所有生熱部件和需要加熱部件連接，比如發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器上的溫度保持功能將能使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在效率最佳的范圍內(nèi)。奧巡Q5hybridquattro車上的冷卻系統(tǒng)分為低溫循環(huán)和高溫循環(huán)兩部分,在發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，冷卻液是由電動(dòng)冷卻液泵來(lái)循環(huán)的。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)為高溫循環(huán)部分，組件包括：暖風(fēng)熱交換器、冷卻液截止閥N82、電動(dòng)機(jī)V141、高溫循環(huán)冷卻液泵V467、冷卻液泵、廢氣渦輪增壓器、發(fā)動(dòng)機(jī)油冷卻器、冷卻液溫度傳感器G62、特性曲線控制的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)節(jié)溫器F265、冷卻液續(xù)動(dòng)泵V51、高溫循環(huán)散熱器、變速器機(jī)油冷卻器。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)為低溫循環(huán)部分，組件包括：電驅(qū)動(dòng)裝置的功率和控制電子裝置循環(huán)冷卻液泵V468、低溫循環(huán)散熱器。2023/11/15562023/11/1557圖3-40奧迪Q5混合動(dòng)力汽車?yán)鋮s系統(tǒng)二、變頻器1.變頻器概念通常，把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作變頻器。2.變頻器簡(jiǎn)介無(wú)論是用于家庭還是用于工廠，單相交流電源和三相交流電源，其電壓和頻率均按各國(guó)的規(guī)定有一定的標(biāo)準(zhǔn)，如我國(guó)大陸規(guī)定，直接用戶單相交流電壓為220V，三相交流電線電壓為380V，頻率為50Hz，其它國(guó)家的電源電壓和頻率可能與我國(guó)的電壓和頻率不同，如有單相100V/60Hz，三相200V/60Hz等等，標(biāo)準(zhǔn)的電壓和頻率的交流供電電源叫工頻交流電。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把電源的交流電變換為直流電（