车用驱动电机原理与控制基础第2版（上篇，共上中下3篇）.pptxVIP

车用驱动电机原理与控制基础(第2版)第1章绪论

21.1电机的发展简史法拉第（1）“电机技术积累阶段”电机的技术起源可以追溯到1831年法拉第发明盘式电机，直至1866年大功率直流发电机研制成功之前的一段时间，可以称为“电机技术积累阶段”。（2）“直流电机的工业化应用”1866年德国人西门子成功研制自激和并激式大功率直流发电机，开启了大功率机械能向电能转换的序幕，进而引发了19世纪晚期的“电气化”革命。电机技术的发展也进入第一个黄金发展期：“电机技术成熟期”。（3）“交流电动机的发明”进入十九世纪上半叶，各种交流电机不断发明和发展，开始了电机大量工业应用的第一个黄金年代。（4）“电力电子应用于交流电机调速控制”功率半导体技术的发展极大地促进了交流电机调速技术的进步。图1-11831年法拉第圆盘发电机实物模型与电路原理图图1-2斯特金电机原理图图1-3斯特金电机原理图

31.2车用驱动电机的特点和常用类型因为车用的特殊应用需求，车用电机有其显著的技术特征，突出体现在如下方面：1）重量比功率高：量化对于整车的能效提高有直接的贡献，因此与固定设备的工业电机不同，车用电机普遍要求尽可能高的单位质量功率。2）体积比功率高：车用空间的优化是永恒的主题。电机系统越紧凑，就越容易满足整车的需要，实现更深度的“嵌入”设计，因此要求单位体积的电机功率要尽可能高。3）效率高：追求高效率是所有电机应用的基本要求。车用电机的主要特点是，驱动电机的高效率区要宽，不只是在特定工作点上有较高的效率，而在较宽的转速、转矩范围内都有较高的效率，从而满足车辆各种行驶工况下的效率优化。4）调速范围宽：除个别车型采用多个速比的变速箱外，电动汽车基本都只有一个固定速比的减速器；为了满足车辆的高速行驶和低速爬坡需求，车用电机的调速范围要非常宽。5）转矩动态响应快：车用电机持续工作于变工况状态下，高的转矩动态响应既是驾驶员驾驶性主观体验的重要技术基础，也是与整车安全功能相关的核心关键指标。6）短时峰值功率大：汽车匀速行驶所需的持续驱动功率显著低于加速工况所需要的短时峰值功率，但加速工况的持续时间较短，因此车用电机设计上（短时）峰值功率与（持续）额定功率相差可以达到一倍以上。7）长寿命、高可靠、环境适应性好和低成本。

41.2车用驱动电机的特点和常用类型（1）交流感应电机，也称异步电机，其特点是结构简单、制造方便、坚固耐用、成本低廉、运行可靠、转矩脉动小、低噪声、不需要位置传感器、转速极限高。局限性是，它的转速与其旋转磁场的同步转速有固定的转差率，因而调速性能略差。而且相对永磁电机而言，异步电机效率和功率密度偏低。（2）永磁同步电机，功率密度和效率是永磁同步电机的突出优势，此外，调速范围广、转矩控制性能好、结构简单和可靠性高等特点也很突出，是目前车用电机的首选类型。针对一些特殊应用场合，比如扁平结构或轴向磁通结构电机，永磁电机的技术优势更加突出。根据转子上永磁体的安装位置不同可以分为面装式（SPM）和内置式（IPM）两大类，其中后者因为转子的凸极效应所产生的“磁阻转矩”可以有效提高电机的效率，在车用电机设计上更受青睐。对于反电动势为方波的永磁同步电机，有时也被归类为“直流无刷电机”（BrushlessDCMotor，简称为BLDC）。车用驱动电机永磁同步电机感应电机面装式内置式图1-4常见车用驱动电机分类

5典型电机基本组成和工作原理直流有刷电机永磁同步电机

61.3车用驱动电机的典型应用ISG电机与P2电机ISG电机又称作P1电机，其具体的安装位置以及结构形式如图1-5所示，电机与发动机直接连接，电机转子取代了传统的飞轮。此结构对传统汽车传动系统改动少，而且具有元件少、噪音低、起动迅速等优点，是目前最为简单、成熟的一种混合驱动方式。P2电机的安装位置位于变速箱的输入端，如图1-6所示。与ISG构型的本质区别在于发动机和电机之间增加了一个离合器（通常称为K0离合器）。所以P2电机驱动构型可以实现纯电驱动、内燃机驱动和混合动力驱动三种工作模式。与ISG构型的混合动力系统类似，不需要改变原来传统燃油汽车的发动机和变速器基本结构。图1-5ISG电机构型布置和结构形式图1-6P2构型安装位置和结构形式

71.3车用驱动电机的典型应用电机与变速箱的集成将内燃机和电机输出的旋转机械能在变速箱中通过不同方式耦合，即电机与变速箱集成是目前混合动力车辆的重要技术路线，这种将电机与变速箱集成后的变速箱又称作混合动力专用变速器DHT，其工作原理是通过集成一个或者多个电动机到变速器中形成带电动机的自动变速器系统，叠加发动机输入功率后即可实现混合动力驱动的功能。丰田公司的混合动力系统THS是比较典型的DHT变速器。可以看出该系统采用了发动机与双电机（M