《混合动力电动汽车结构原理与检修》 课件 学习情景4 混合动力汽车动力系统结构原理.pptx

学习情景4混合动力汽车动力系统结构原理

;【学习目标】

1.了解混合动力汽车对电机的基本要求

2.掌握异步电动机在混合动力汽车中的应用

3.掌握永磁电动机在混合动力汽车中的应用

4.了解开关磁阻电动机的特点

;【任务描述】

客户委托:向客户介绍混合动力汽车的驱动电机

一名客户想购买一辆混合动力汽车，但他并不了解混合动力汽车的动力

系统，不知道混动车上使用的那种电机比较好。

你作为一名技师负责给客户介绍混和动力汽车上的电机种类和特点。

;一、混合动力汽车对电机的基本要求

混合动力汽车对电机对汽车电机具体要求如下：

电机结构紧凑、尺寸小，封装尺寸有限，必须根据具体产品进行特殊设计。

重量轻，以减轻车辆的整体重量。应尽量采用铝合金外壳，同时转速要高，以减轻

整车的质量，增加电机与车体的适配性，扩大车体可利用空间，从而提高乘坐的舒适性。

;可靠性高、失效模式可控，以保证乘车者的安全。

提供精确的力矩控制，动态性能较好。

效率高，功率密度较高。要保证在较宽的转速和转矩范围内都有很高的效率，以降

低功率损耗，提高一次充电的续驶里程。

成本低，以降低车辆生产的整体费用。

调速范围宽。应包括恒转矩区和恒功率区，低速运行输出的恒定转矩大，以满足汽车快速启动、加速、负荷爬坡等要求；高速运行输出恒定功率，有较大的调速范围，以满足平坦的路面、超车等高速行驶的要求。

;瞬时功率大，过载能力强。要保证汽车具有较高的过载能力，以满足短时内加速行驶与最大爬坡的要求。

环境适应性好。要适应汽车本身行驶的不同区域环境，即使在较恶劣的环境中也能够正常工作，具有良好的耐高温、耐潮湿性能。

制动再生效率高。在汽车减速时，能够实现反馈制动，将能量回收并反馈回电池，使得电动汽车具有最佳能量利用率。

结构简单，价格低廉，适合大批量生产，运行时噪声低，使用维修方便。

;二、异步电动机(感应电动机)在新能源汽车中的应用

1.异步电动机介绍

感应电动机又称“异步电动机”，即转子置于旋转磁场中，在旋转磁场的

作用???，获得一个转动力矩，因而转子转动。转子是可转动的导体，通

常多呈鼠笼状。定子是电动机中不转动的部分，主要任务是产生一个旋

转磁场。旋转磁场并不是用机械方法来实现，而是以交流电通于数对电

磁铁中，使其磁极性质循环改变，故相当于一个旋转的磁场。这种电动

机动机和三相电动机。

;（1）交流异步电动机的结构

;（2）交流异步电动机的工作原理

在三相异步电动机中，定子三相对称绕组中通入三相对称电流，交流电

流变化一个周期，合成磁场在空间也旋转了一周。电流持续变化，磁场

也不断地旋转，从而在电机中产生了旋转磁场。旋转磁场在气隙中以同

步转速n1旋转。根据电磁感应定律，转子导体受到旋转磁场的磁力线切

割，就会在导体中产生感应电动势。

;在感应电动势的作用下，在导体中产生了感应电流。根据电磁力定律，

当在磁场中与磁力线垂直方向上存在载流导体时，将受到电磁力的作用，

电磁力将产生与旋转磁场方向相同的电磁转矩，转子在电磁转矩的作用

下，以n转速克服阻力转动起来，转动方向与旋转磁场的旋转方向相同。

;3.异步电动机的控制系统

由于交流三相感应电机不能直接使用直流电，因此需要逆变装置进行

转换控制。新能源汽车减速或制动时，电机处在发电制动状态，给蓄电

池充电，实现机械能转换为电能。在新能源汽车上，由功率半导体器件

构成的PWM功率逆变器把蓄电池电源提供的直流电变换为频率和幅值都

可以调节的交流电。

;小知识：特斯拉汽车使用异步电动机

特斯拉汽车的心脏是它的3相4极感应电动机，它的重量只有70磅。

根据特斯拉的声明和独立测试，特斯拉汽车可在约四秒加速到60英里每

小时，最高速度能达到大约130英里每小时。特斯拉汽车甚至可以在非

常低的转速产生较大的扭矩，并使电动机维持在大马力状态，它可以达

到13000转，这是大多数内燃机无法做到的。

;斯拉交流电机的转子和定子

;三、永磁电动机在新能源汽车中的应用

永磁无刷电机拥有功率密度大、体积小、效率高、结构简单牢固、易

于维护等优点，且采用永磁无刷电机作为驱动元件的电动汽车驱动系统

运行和维护成本较低；采用全数字化和模块化结构设计，使得驱动器接

口灵活，控制能力更强，操作更加舒适；应用能量回馈制动技术，可以

减少刹车片的磨损，同时又增加汽车续驶里程。

;1.永磁同步电动机简介

在电机内由永磁体来产生磁场，这种方法既可简化电机结构，又可节

约能量。由永磁体产生磁场的电机就是永磁电机。它利用永磁体建立励

磁磁场的同步电动机，其定子产生旋转磁场，转子用永磁材料制成。同

步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场而产生这个磁场的

直流电流，称为发电机的