《新能源汽車電機(jī)及控制系統(tǒng)檢修》 課件 1-2 調(diào)研分析驅(qū)動(dòng)電機(jī)的類型及應(yīng)用

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任務(wù)二調(diào)研分析驅(qū)動(dòng)電機(jī)的類型及應(yīng)用能力模塊一

新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)認(rèn)知學(xué)習(xí)目標(biāo)目錄01任務(wù)導(dǎo)入02相關(guān)知識(shí)03任務(wù)實(shí)施0401學(xué)習(xí)目標(biāo)XUEXIMUBIAO技能目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)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。1.能夠準(zhǔn)確找到驅(qū)動(dòng)電機(jī)銘牌的位置；2.能夠正確識(shí)讀驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)。技能目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)1.認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，積極主動(dòng)。安全生產(chǎn)，文明施工。2.獲得多途徑檢索知識(shí)、分析解決問(wèn)題以及多元化思考解決問(wèn)題的方法，形成創(chuàng)新意識(shí)。3.嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)規(guī)章制度及6S現(xiàn)場(chǎng)管理，培養(yǎng)精益求精的工匠精神。02任務(wù)導(dǎo)入以闡述事件和提出問(wèn)題的方式，引出新知識(shí)的學(xué)習(xí)。RENWUDAORU任務(wù)導(dǎo)入你畢業(yè)后作為一名助理工程師入職了某4S店，主管要求你給新員工培訓(xùn)不同種類的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特點(diǎn)、各大牌車企一般會(huì)選用怎樣的電機(jī)和如何根據(jù)電機(jī)銘牌獲取信息這三個(gè)方面的知識(shí)，你準(zhǔn)備查閱整理相關(guān)資料以完成此次任務(wù)。03相關(guān)知識(shí)XIANGGUANGZHISHI三、驅(qū)動(dòng)電機(jī)銘牌的識(shí)讀二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)在主流車企上的應(yīng)用一、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的類型電動(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)類型的選擇與車輛驅(qū)動(dòng)方式的確定，是電動(dòng)汽車開(kāi)發(fā)時(shí)首先應(yīng)考慮的問(wèn)題。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)（DCmachine，DM）、三相交流異步電機(jī)（inductionmachine，IM）、永磁同步電機(jī)（permanentmagnetsynchronousmachine，PMSM）和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)（switchreluctaneemachine，SRM）等類型。相關(guān)知識(shí)一、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的類型直流電機(jī)、三相異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，4種典型電機(jī)的性能比較。相關(guān)知識(shí)一、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的類型（一）性能類型項(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)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直流電機(jī)具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速控制簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，但是直流電機(jī)的電樞電流需要由電刷和換向器引入，1.直流電機(jī)相關(guān)知識(shí)一、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的類型（二）優(yōu)缺點(diǎn)1234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。因此，直流電機(jī)常用在小功率的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，如小型代步車、景區(qū)觀光車等系統(tǒng)中。換相時(shí)易產(chǎn)生電火花，導(dǎo)致?lián)Q向器容易燒蝕，電刷容易磨損等問(wèn)題，需要經(jīng)常更換，維護(hù)工作量較大；2.三相交流異步電機(jī)相關(guān)知識(shí)一、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的類型（二）優(yōu)缺點(diǎn)目前多數(shù)電動(dòng)汽車采用了三相交流異步電機(jī)（感應(yīng)式電機(jī)）作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，隨著功率電子器件和功率變換器的快速發(fā)展，采用矢量控制技術(shù)可以使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)極變速，傳動(dòng)效率得到大幅提高，具有更好的可控性和寬廣的調(diào)速范圍。特別是感應(yīng)式電機(jī)在采用籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)時(shí)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、價(jià)格便宜、工作可靠、效率高和免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，此外，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。12永磁同步電機(jī)具有功率密度高（超過(guò)1kW/kg）、全工作區(qū)域內(nèi)高效率（最高效率可達(dá)97%）、低速輸出轉(zhuǎn)矩能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。3.永磁同步電機(jī)相關(guān)知識(shí)一、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的類型（二）優(yōu)缺點(diǎn)12345采用矢量控制的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，具有動(dòng)態(tài)性能好、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小、調(diào)速范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。在電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用，可以達(dá)到減小系統(tǒng)體積、改善汽車加速性能和行駛平穩(wěn)等目的，因此永磁同步電機(jī)受到了全世界各大汽車生產(chǎn)廠商的重視，但由于永磁材料的強(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。此外，近年來(lái)不斷上升的永磁材料價(jià)格也使高效異步交流電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)重新被納入研究人員的視線。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)是一種新型電機(jī)，在電機(jī)的轉(zhuǎn)子上沒(méi)有滑環(huán)、繞組等轉(zhuǎn)子導(dǎo)體和永久磁鐵等裝置。4.開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)相關(guān)知識(shí)一、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的類型（二）優(yōu)缺點(diǎn)12345它的結(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。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子上沒(méi)有勵(lì)磁繞組和永磁體，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固，可靠性好，質(zhì)量輕，便于維修，成本較低，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。相關(guān)知識(shí)二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)在主流車企上的應(yīng)用永磁是指在制造電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)加入了永磁體，提升電機(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。所謂同步，就指的是讓電機(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。永磁同步電機(jī)目前，永磁同步電機(jī)和交流異步電機(jī)已成為新能源汽車在乘用車領(lǐng)域上的主流選擇。相關(guān)知識(shí)二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)在主流車企上的應(yīng)用由于轉(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，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)。交流異步電機(jī)目前，永磁同步電機(jī)和交流異步電機(jī)已成為新能源汽車在乘用車領(lǐng)域上的主流選擇。相關(guān)知識(shí)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)和三相交流異步電機(jī)各有千秋。永磁同步電機(jī)本身具有轉(zhuǎn)矩密度高、功率密度高、效率高、調(diào)速性能好等優(yōu)點(diǎn)，再加上具備體積小、重量輕等優(yōu)勢(shì)，相比于其他種類的電機(jī)，在相同質(zhì)量與體積下，永磁同步電機(jī)能夠?yàn)樾履茉雌囂峁┳畲蟮膭?dòng)力輸出與加速度。123新能源汽車行業(yè)對(duì)空間與自重要求極高，因此新能源汽車企業(yè)通常會(huì)優(yōu)先選擇永磁同步電機(jī)作為汽車動(dòng)力源。但它并不是沒(méi)有缺點(diǎn)，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，這也是為何中小型純電動(dòng)車不能進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的高速巡航。相關(guān)知識(shí)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)和三相交流異步電機(jī)各有千秋。三相交流異步電機(jī)則具有結(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)象等優(yōu)勢(shì)；這也是一些以性能標(biāo)榜的電動(dòng)跑車以及中大型SUV會(huì)偏愛(ài)它的原因。不過(guò)相對(duì)來(lái)說(shuō)，它的缺點(diǎn)則體現(xiàn)在轉(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。總體來(lái)看，可以理解為搭載永磁同步電機(jī)的電動(dòng)車?yán)m(xù)航相對(duì)更好一些，搭載交流感應(yīng)電機(jī)的電動(dòng)車加速性能更好。相關(guān)知識(shí)三、驅(qū)動(dòng)電機(jī)銘牌的識(shí)讀（一）銘牌位置驅(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。圖為比亞迪某款永磁同步電機(jī)的銘牌。相關(guān)知識(shí)三、驅(qū)動(dòng)電機(jī)銘牌的識(shí)讀（二）銘牌項(xiàng)目學(xué)會(huì)識(shí)讀電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)是正確、合理地使用電機(jī)的參考和依據(jù)，銘牌上標(biāo)明的主要項(xiàng)目如下。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。序號(hào)項(xiàng)目說(shuō)明7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)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）。相關(guān)知識(shí)三、驅(qū)動(dòng)電機(jī)銘牌的識(shí)讀（三）電機(jī)型號(hào)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)。相關(guān)知識(shí)三、驅(qū)動(dòng)電機(jī)銘牌的識(shí)讀（三）電機(jī)型號(hào)電機(jī)型號(hào)所包含的信息名稱代號(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（外轉(zhuǎn)子電機(jī)采用外轉(zhuǎn)子鐵芯外徑）

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。04任務(wù)實(shí)施RENWUSHISHI任務(wù)實(shí)施實(shí)訓(xùn)任務(wù)1請(qǐng)從圖1-2-10中找出電機(jī)型號(hào)，并就型號(hào)所包含的信息進(jìn)行說(shuō)明。1.該電機(jī)型號(hào)為_(kāi)_________________。2.根據(jù)型號(hào)可知，該電機(jī)的類型為_(kāi)_________________。3.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)