電動(dòng)汽車測(cè)試與評(píng)價(jià)課件：電動(dòng)汽車用電機(jī)測(cè)試與評(píng)價(jià) -

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頁電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)的測(cè)試與評(píng)價(jià)電動(dòng)汽車測(cè)試與評(píng)價(jià)2023/11/16第2

頁目錄第1節(jié)電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)的分類、作用和要求第2節(jié)

電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)原理第3節(jié)電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)測(cè)試基本術(shù)語第4節(jié)

電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)及其控制器測(cè)試技術(shù)條件第5節(jié)

電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)及其控制器測(cè)試方法和要求第6節(jié)電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)的性能測(cè)試系統(tǒng)實(shí)例2023/11/16第3

頁一、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)的分類、作用和要求分類1、按工作電源分類

交流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)單相電動(dòng)機(jī)三相電動(dòng)機(jī)有刷直流電動(dòng)機(jī)無刷直流電動(dòng)機(jī)電磁直流電動(dòng)機(jī)永磁直流電動(dòng)機(jī)稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)鐵氧體永磁直流電動(dòng)機(jī)鋁鎳鈷永磁直流電動(dòng)機(jī)串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)俗稱馬達(dá)，是一種將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，并可再使機(jī)械能產(chǎn)生動(dòng)能，用來驅(qū)動(dòng)其它裝置的電氣設(shè)備。2023/11/16第4

頁一、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)的分類、作用和要求分類2、按結(jié)構(gòu)和工作原理分類3、按起動(dòng)與運(yùn)行方式分類4、按用途分類5、按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分類6、按運(yùn)轉(zhuǎn)的速度分類電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)不同于一般的工業(yè)用電動(dòng)機(jī)，有其自身的要求和特點(diǎn)。這里我們按電動(dòng)機(jī)對(duì)電動(dòng)汽車所體現(xiàn)的不同功能將其分為兩種：牽引電動(dòng)機(jī)和非牽引電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)汽車中使用的電動(dòng)機(jī)組主要包括直流電動(dòng)機(jī)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、永磁電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)等。2023/11/16第5

頁一、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)的分類、作用和要求作用牽引電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)（電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）是電動(dòng)汽車中最為關(guān)鍵的系統(tǒng)，其類型和運(yùn)行性能決定電動(dòng)車的運(yùn)行性能。牽引電動(dòng)機(jī)的功能是在駕駛員的操作下，能夠按照駕駛員的意圖高效地將電能轉(zhuǎn)化為電動(dòng)汽車車輪的動(dòng)能，或者相反，將電動(dòng)汽車動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。牽引電動(dòng)機(jī)在純電動(dòng)汽車整車系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)如下圖所示。

電池組電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)電池管理轉(zhuǎn)向控制器電動(dòng)機(jī)輔助控制器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)信號(hào)處理腳踏板制動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助電器2023/11/16第6

頁一、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)的分類、作用和要求作用對(duì)燃料電池汽車或混合動(dòng)力汽車也有類似上圖的結(jié)構(gòu)框圖。所以牽引電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能是電動(dòng)汽車運(yùn)行性能的決定因素。對(duì)牽引電動(dòng)機(jī)深入研究和對(duì)其控制系統(tǒng)的改進(jìn)是改善電動(dòng)汽車性能的一個(gè)重要方向。非牽引電動(dòng)機(jī)輔助電動(dòng)汽車安全可靠運(yùn)行，并改善乘坐的舒適度。例如，散熱風(fēng)扇保證控制器或其它部件在適宜運(yùn)行的工況下，穩(wěn)定可靠地運(yùn)行；電動(dòng)轉(zhuǎn)向泵使車輛轉(zhuǎn)向更加靈敏安全；電控空調(diào)系統(tǒng)控制電動(dòng)汽車內(nèi)溫度，在炎炎夏日給人以清涼。可以說非牽引電動(dòng)機(jī)也是電動(dòng)汽車中必不可少的部件，沒有非牽引電動(dòng)機(jī)電動(dòng)汽車安全可靠運(yùn)行和舒適乘坐將難以保證。牽引電動(dòng)機(jī)和非牽引電動(dòng)機(jī)同樣都是電動(dòng)汽車的重要部件，對(duì)其進(jìn)行深入研究和性能改進(jìn)將提高電動(dòng)汽車的運(yùn)行性能。

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頁一、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)的分類、作用和要求要求在市區(qū)行駛時(shí)，要求電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)有很好的轉(zhuǎn)矩控制動(dòng)態(tài)性能。在市區(qū)和市郊兩種不同工況行駛時(shí)，要求工作在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)。要電動(dòng)機(jī)能夠在大范圍內(nèi)保持高效率運(yùn)行，盡可能地提高其功率密度。減小電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)的重量、體積，增加與車體的適配性。當(dāng)大氣溫度在（－20～40）℃時(shí)，電動(dòng)機(jī)及控制器能按規(guī)定的定額運(yùn)行。瞬時(shí)功率高，有一定的過載能力，并且可靠性好，有一定的抗震能力。

重量小，體積小，成本低，易于產(chǎn)業(yè)化，而且便于拆卸維修。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須符合車輛上電氣控制系統(tǒng)的安全性標(biāo)準(zhǔn)和電氣安全標(biāo)準(zhǔn)。安裝于機(jī)動(dòng)車上，處于空間小、溫差變化大、振動(dòng)劇烈的惡劣環(huán)境中。

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頁二、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)原理基本電磁原理（1）電磁感應(yīng)定理在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體將會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，磁場(chǎng)、導(dǎo)體和導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向三者互相垂直。作用導(dǎo)體中感應(yīng)的電勢(shì)大小為。電勢(shì)的方向用右手定則確定。（2）電磁力定律載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中將會(huì)受到力的作用。若磁場(chǎng)與載流導(dǎo)體互相垂直，則作用在導(dǎo)體上的電磁力大小為。力的方向用左手定則確定。2023/11/16第9

頁二、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)原理直流電動(dòng)機(jī)通常所說的直流電動(dòng)機(jī)是指磁極極性沿圓周按N、S極交替排列，利用換向器和電刷對(duì)電樞電路內(nèi)部電流進(jìn)行換向的異極直流電動(dòng)機(jī)。

1、組成：靜止部分定子和旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)子。

2、可逆性：同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)能作電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)運(yùn)行的原理。在再生制動(dòng)的過程中，節(jié)省能量，增加電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。

3、電樞繞組：核心部分，有同槽式疊繞組、波繞組和蛙繞組三類。

4、勵(lì)磁方式：他勵(lì)式和自勵(lì)式（又分為串勵(lì)式、并勵(lì)式和復(fù)勵(lì)式）。5、換向：有刷直流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，線圈和換向器旋轉(zhuǎn)，磁鋼和電刷不轉(zhuǎn)。無刷直流電動(dòng)機(jī)是采用半導(dǎo)體開關(guān)器件來實(shí)現(xiàn)電子換向的，即用電子開關(guān)器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸式換向器和電刷。2023/11/16第10

頁二、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)原理感應(yīng)電動(dòng)機(jī)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的基本原理是基于電動(dòng)機(jī)定子與轉(zhuǎn)子之間的電磁感應(yīng)作用，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)置轉(zhuǎn)子于轉(zhuǎn)動(dòng)磁場(chǎng)中，因渦電流的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。1、基本結(jié)構(gòu)：固定部分、轉(zhuǎn)動(dòng)部分和輔助部分。

2、氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：給異步電動(dòng)機(jī)通入對(duì)稱的三相交流電時(shí)，將會(huì)在氣隙中產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)的氣隙磁場(chǎng)，這個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)會(huì)同時(shí)切割定轉(zhuǎn)子繞組，這樣在兩個(gè)繞組內(nèi)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

3、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作原理

4、三相交流感應(yīng)異步電動(dòng)機(jī)2023/11/16第11

頁二、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)原理永磁同步電動(dòng)機(jī)通常說的永磁同步電動(dòng)機(jī)（PMSM）具有定子三相分布繞組和永磁轉(zhuǎn)子，在磁機(jī)構(gòu)和繞組分布上保證感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形為正弦。無刷直流電動(dòng)機(jī)（BLDCM）也是一種永磁同步電動(dòng)機(jī)。

1、結(jié)構(gòu)：定子、轉(zhuǎn)子和輔助裝置。按照永磁體在轉(zhuǎn)子上的位置不同，將永磁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子可以分為表面式、鑲嵌式和深埋式。

2、工作原理：典型的系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)本體、逆變器、位置傳感器、控制器組成。當(dāng)定子繞組的某一相通電時(shí)，該電流與轉(zhuǎn)子永久磁鋼的磁極所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，再由位置傳感器將轉(zhuǎn)子磁鋼位置變換成電信號(hào)，去控制電子開關(guān)線路，從而使定子各項(xiàng)繞組按一定次序?qū)?，定子相電流隨轉(zhuǎn)子位置的變化而按一定的次序換相。

3、永磁同步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)2023/11/16第12

頁二、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)原理開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SwitchedReluctanceMotor，SRM）具有最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)與感應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)有些相似，均是利用在磁場(chǎng)作用下不同介質(zhì)之間的磁拉力（Max－well力）產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。

1、結(jié)構(gòu)：開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子都是由硅鋼片疊片組成，采用凸極結(jié)構(gòu)。2、工作原理：關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)是指電動(dòng)機(jī)各相磁路的磁阻隨轉(zhuǎn)子位置而變，因此電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)能量也將隨轉(zhuǎn)子的位置而變，由此可以以磁能為媒介變換為機(jī)械能。這樣才能以相序循環(huán)供電保持轉(zhuǎn)子持續(xù)一個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)，輸出機(jī)械能。2023/11/16第13

頁三、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)測(cè)試基本術(shù)語工作制S1工作制——連續(xù)工作制S2工作制——短時(shí)工作制2023/11/16第14

頁三、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)測(cè)試基本術(shù)語工作制S3工作制——斷續(xù)周期工作制S4工作制——包括啟動(dòng)的斷續(xù)周期工作制2023/11/16第15

頁三、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)測(cè)試基本術(shù)語工作制S5工作制——包括電制動(dòng)的斷續(xù)周期工作制S6工作制——連續(xù)周期工作制2023/11/16第16

頁三、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)測(cè)試基本術(shù)語工作制S7工作制——包括電制動(dòng)的連續(xù)周期工作制S8工作制——包括負(fù)載-轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化的連續(xù)周期工作制2023/11/16第17

頁三、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)測(cè)試基本術(shù)語工作制S9工作制——負(fù)載和轉(zhuǎn)速作非周期變化的工作制2023/11/16第18

頁三、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)測(cè)試基本術(shù)語定額1、電動(dòng)機(jī)的功率等級(jí)電動(dòng)機(jī)的功率等級(jí)分為1kW、2.2kW、3.7kW、5.5kW、7.5kW、11kW、15kW、18.5kW、22kW、30kW、37kW、45kW、55kW、75kW、90kW、110kW、132kW、150kW、160kW、185kW、200kW及以上。2、控制器容量等級(jí)控制器容量等級(jí)分為5kVA、10kVA、15kVA、35kVA、50kVA、60kVA、100kVA、150kVA、200kVA、270kVA、300kVA、360kVA、420kVA及以上。3、電源的電壓等級(jí)

電源的電壓等級(jí)分為36V、48V、120V、144V、168V、192V、216V、240V、264V、288V、312V、336V、360V、384V、408V、540V、600V。2023/11/16第19

頁四、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)及其控制器測(cè)試技術(shù)條件1、環(huán)境條件：海拔、大氣環(huán)境溫度、相對(duì)濕度不超過、電動(dòng)機(jī)及控制器的抗鹽霧能力。2、技術(shù)要求：（1）定頻振動(dòng)和掃頻振動(dòng)（2）控制器殼體機(jī)械強(qiáng)度（3）防護(hù)等級(jí)（4）溫升限值（5）電動(dòng)機(jī)定子繞組冷態(tài)直流電阻（6）電動(dòng)機(jī)繞組的匝間絕緣（7）電動(dòng)機(jī)定子繞組對(duì)機(jī)殼的絕緣電阻（8）耐電壓（9）熱態(tài)絕緣電阻（10）電壓波動(dòng)（11）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩——轉(zhuǎn)速特性及效率（12）電動(dòng)機(jī)及其控制器的過載能力（13）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和堵轉(zhuǎn)電流、（14）再生能量回饋特性（15）最高工作轉(zhuǎn)速（16）超速（17）電動(dòng)機(jī)控制器的保護(hù)功能（18）安全接地檢查（19）接觸電流2023/11/16第20

頁四、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)及其控制器測(cè)試技術(shù)條件3、檢查試驗(yàn)項(xiàng)目：（1）機(jī)械檢查，包括轉(zhuǎn)動(dòng)檢查、安裝尺寸、外形尺寸、質(zhì)量、外觀及銘牌內(nèi)容的檢查；（2）電動(dòng)機(jī)定子繞組的冷態(tài)直流電阻值；（3）電動(dòng)機(jī)繞組匝間絕緣；（4）控制器殼體機(jī)械強(qiáng)度；（5）電動(dòng)機(jī)定子繞組對(duì)機(jī)殼的絕緣電阻；（6）耐電壓；（7）空載檢查；（8）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和堵轉(zhuǎn)電流；（9）電動(dòng)機(jī)控制器保護(hù)功能；（10）安全接地檢查；（11）水冷系統(tǒng)的水壓試驗(yàn)。2023/11/16第21

頁四、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)及其控制器測(cè)試技術(shù)條件4、型式試驗(yàn)（1）檢查試驗(yàn)的全部項(xiàng)目。（2）環(huán)境試驗(yàn)：a）溫度、濕度和熱態(tài)絕緣電阻；b）定頻振動(dòng)和掃頻振動(dòng)；c）鹽霧。（3）溫升：按照產(chǎn)品工作制要求運(yùn)行。（4）防水、防塵。（5）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性及效率。（6）再生能量回饋。（7）最高工作轉(zhuǎn)速。（8）超速。（9）振動(dòng)和噪聲。（10）接觸電流。（11）電壓波動(dòng)。（12）過載能力和峰值功率。（13）電磁兼容性。（14）耐久性。2023/11/16第22

頁四、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)及其控制器測(cè)試技術(shù)條件5、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和儲(chǔ)存（1）電動(dòng)機(jī)銘牌內(nèi)容應(yīng)（2）電動(dòng)機(jī)控制器銘牌（3）包裝箱外部（4）包裝（5）運(yùn)輸（6）貯存2023/11/16第23

頁五、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)及其控制器測(cè)試方法和要求1、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備（1）測(cè)量?jī)x器選擇（2）試驗(yàn)電源（3）布線（4）冷卻裝置2、一般性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（1）電動(dòng)機(jī)定子繞組實(shí)際冷狀態(tài)下直流電阻的測(cè)定（2）電動(dòng)機(jī)繞組對(duì)機(jī)殼及繞組相互間絕緣電阻的測(cè)定（3）最高工作轉(zhuǎn)速試驗(yàn)（4）超速試驗(yàn)（5）耐電壓試驗(yàn)（6）工頻耐電壓試驗(yàn)（7）電樞繞組絕緣直流泄漏電流試驗(yàn)及直流耐壓試驗(yàn)（8）控制器的耐電壓試驗(yàn)（9）控制器過載能力及其它性能試驗(yàn)2023/11/16第24

頁五、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)及其控制器測(cè)試方法和要求3、環(huán)境試驗(yàn)（1）溫度、濕度和熱態(tài)絕緣電阻（2）鹽霧4、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特性及效率測(cè)試（1）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和堵轉(zhuǎn)電流（2）轉(zhuǎn)矩——轉(zhuǎn)速曲線（3）效率求取5、再生能量回饋試驗(yàn)（1）直接在整車上試驗(yàn)（2）用慣性輪裝置試驗(yàn)（3）發(fā)電試驗(yàn)2023/11/16第25

頁六、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)的性能測(cè)試系統(tǒng)實(shí)例1、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建（1）電動(dòng)車輛牽引電機(jī)受力分析電動(dòng)車輛行駛時(shí)，通過車輪和傳動(dòng)系施加到牽引電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩可以分為兩部分：穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩T1和慣性轉(zhuǎn)矩T2，即：2023/11/16第26

頁六、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)的性能測(cè)試系統(tǒng)實(shí)例（2）電動(dòng)車輛牽引電機(jī)系統(tǒng)工作特點(diǎn)電動(dòng)汽車牽引電機(jī)也要適應(yīng)城市道路慢速行駛的需要，并滿足高速公路快速行駛的特點(diǎn)，因此，在轉(zhuǎn)速輸出方面，電動(dòng)汽車牽引電機(jī)系統(tǒng)應(yīng)具備寬廣高效的調(diào)速范圍，在轉(zhuǎn)矩輸出方面，牽引電機(jī)系統(tǒng)應(yīng)具有零速和低速大轉(zhuǎn)矩輸出能力，具有低速恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，保證電動(dòng)汽車零速啟動(dòng)和低速爬坡性能要求，同時(shí)應(yīng)具有高速恒功率區(qū)，滿足汽車連續(xù)高速行駛要求，并且牽引電機(jī)系統(tǒng)需具備一定的過載功率，以滿足電動(dòng)汽車加速性能要求。電動(dòng)汽車牽引電機(jī)系統(tǒng)的理想工作外特性曲線如圖所示。