新能源汽车电机及控制系统检修 项目三 电动汽车电机及其驱动电路.ppt

5.2.3三相高边驱动和低边驱动电路 (a)高边驱动 (b)低边驱动 图3-29低速电动汽车无刷直流电机的高边驱动和低边驱动电路 图3-30高边驱动或低边驱动下无刷直流电机的感应电动势和相电流波形 5.2.3三相高边驱动和低边驱动电路 5.2.4“H桥”驱动电路 图3-31无刷直流电机的“H桥”驱动 5.3无刷直流电机控制电路图解析 图3-32基于MC33035芯片和MC33039芯片的无刷电机控制器电路图 谢 谢 项目三 电动汽车电机及其驱动电路 一、情境引入 小林在高中学习过直流有刷电机的原理，但电动汽车的电机是永磁同步直流无刷电机或交流异步感应电动机，小林听名字就感觉很迷茫。 二、学习目标 1.能说出汽车交流异步电机定子、转子的材料、结构、工作原理； 2.能说出汽车永磁同步电机定子、转子的材料、结构、工作原理； 3.能进行电机定子线圈三相电感是否功率平衡的测量； 4.能进行电机定子线圈与电机壳体是否绝缘的测量。 5.能通过沟通协作完成任务，具有团队合作意识； 6.培养认真分析、自行探索解决问题的能力。 任务一 有刷直流电机及驱动电路 一、汽车驱动用电机的特点 （1）过载能力要强 电动汽车驱动电机需要有4～5倍的过载，以满足短时加速或爬坡的要求。而工业电机只要求有2倍的过载就可以了。 （2）基速比要大 基速比是最高电机转速和恒转矩控制时的最高转速（基本速度）之比，日本汽车电机可达5～7倍，甚至更高。电动汽车的最高转速要求达到在公路上巡航时基本速度的4～5倍，而工业电机只需要达到恒功率是基本速度的2倍即可。 （3）设计目标要求高 电动汽车驱动电机需要根据车型和驾驶员的驾驶习惯设计，而工业电机只需根据典型的工作模式设计。 （4）功率密度要高 电动汽车驱动电机要求有高功率密度（一般要求达到1kg/kw以内）和好的效率图（在较宽的转速范围和转矩范围内都有较高的效率），从而能够降低车重，延长续驶里程。而工业电机通常对功率密度、效率和成本进行综合考虑，在额定工作点附近对效率进行优化。 （5）可控性要好 电动汽车驱动电机要求工作可控性高、稳态精度高（转速误差小）、动态性（加减速响应快）能好。而工业电机只有某一种特定的性能要求。 （6）工作环境差 电动汽车驱动电机被装在机动车上，空间小，生热量多，要有专门的水冷却循环。由于工作在外界环境，防尘和防水等级要高，一般为IP55。因为工作在频繁振动等等恶劣环境下，所以可靠性要高。而工业电机通常在某一个固定位置工作。 二、直流有刷电机 图3-1直流电机的分类 1.直流有刷电机分类 图3-2 直流电机工作原理图 2.简单有刷直流电机 二、直流有刷电机 3.直流有刷电机大功率问题 图3-3电机换向器根据位置分为端面布置电刷和径向布置电刷的换向器 二、直流有刷电机 4.有刷变无刷的条件 (1)把电机转子外在电机内部，采用永磁体，定子线圈放在外部采用电子开管实现交流换向； (2)转子上需要加装转子位置和转速传感器，电机变频器根据转子位置，通过控制开关管的导通与截止，实现对线圈电子换向，电机转子就能顺利转下去； (3)定子线圈能根据位置传感器在换向点处把电流换向，电机就能顺利转动下去。 二、直流有刷电机 三、有刷电机驱动 1.永磁直流电动机的单极性驱动 图3-4永磁直流电动机的单极性驱动 (a)低边驱动；(b)高边驱动；(c)半桥驱动 2.永磁直流电动机的双极性驱动 图3-5永磁直流电动机的双极性驱动 三、有刷电机驱动 图3-6双极性电枢绕组端电压和电流波形 三、有刷电机驱动 任务二 无刷电机及其驱动电路 一、无刷电机优点 表3-1 无刷直流电机与有刷直流电机特点对比 项 目 有刷直流电机 无刷直流电机 换相方式 由电枢和换向器实现机械式换相 依靠位置传感器和电力电子换相 维护性 周期性更换电刷进行维护 由于无电刷，基本无维护 使用寿命 短（受滑环摩损） 长（不存在受滑环摩损） 转速／转矩特性 高速时因电刷摩擦，可用转矩减小 恒转矩区较宽 效率 一般 高（在95％以上） 功率密度 一般 高 转子转动惯量 具有转子绕组，高 因无转子绕组，低 转速范围 窄(有电刷影响) 宽(无电刷影响) 电磁噪声 换向器电弧产生严重对外电磁干扰 对外电磁干扰很低 制造成本 低（铜、硅钢、铁） 高（铜、硅钢、铁或永磁体等） 控制电路与成本 控制电路简单，成本低 控制电路复杂，成本高 控制算法 简单，可采用无控制或仅电压可变 复杂，电流为方波或正弦 (a)汽车永磁同步电机（电机转子永磁体） (b)交流异步电机（鼠笼式电机转子） 图3-10无刷直流电机应用与内部结构 一、无刷电机优点 图3-11电动汽车专用三相永磁