汽车电机及驱动技术 课件全套 史立伟 第1--9章 绪论 ---汽车电机仿真与实验.pptx

绪论;1.1电机在汽车中的应用;;新能源汽车定义为：采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源驱动的汽车。新能源汽车主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车。

;1.2汽车电机的发展;1.2.2初步繁荣期

1912年之前，电动车销量远远超过其他动力的汽车。

1900年，波尔舍在Lohner-Porsche的后轮上开始安装内燃机驱动系统，支撑了世界上第一台混合动力汽车。

;1902，年德国人博世(RobertBosch)发明了高压磁电机点火系统，包括分电器、点火线圈、火花塞等重要部件。

1867年，比利时的格拉姆发明了直流发电机。

1905，汽车开始采用直流发电机，可以为蓄电池充电；

1912，美国查尔斯-科特林发明电起动。

1913，美国福特推动形成了比较完善的汽车电器系统，包括点火，起动机，发电机、蓄电池、照明等推动了T型车的流水线生产，电动汽车逐渐被内燃机汽车取代。

;1.2.3电动汽车再次复兴

1888年，美国尼古拉-特斯拉发明了三相交流电驱动的感应电动机，但是当时电力电子技术和控制技术不发达，使得该电机在汽车上应用较为缓慢。

1983年，日本住友特殊金属公司（后成为日立金属的子公司）首次发明了钕铁硼永磁材料，第二年就开始量产，它的诞生开创了新一代稀土永磁材料制造的先河。

1989年日本松下和东芝开始大批量生产镍氢电池。

锂电池方面，日本吉野彰先生1985年发明了C/钴酸锂电池体系。

2018年全年，全球电动车销量达到2018247辆，且电动车在全球汽车市场占比份额达到2.1%，同比增长72%。;1.3电动汽车对电机的要求及发展趋势;项目;1.高的功率密度和瞬时功率

较高的功率密度和瞬时功率即体积小，重量轻，功率大。

乘用车电机功率密度4kW/kg，商用车电机转矩密度做到20Nm/kg。

在控制器方面，2020?年达到16～18kW/L，力争2025?年达到32～36kW/L（碳化硅）。

2.宽转速范围内较高的效率

电机的效率直接决定了新能源汽车的能耗水平。

3.系统实现集成化

电动汽车电机首先要和控制器实现集成，控制器作为控制电动汽车驱动电机的设备，通过接收整车控制器和控制机构(制动踏板、加速踏板、换挡机构)传送的控制信息，对驱动电机转速、转矩和转向??行控制，并可同时对动力电池的输出进行相应控制。

电动汽车电机还可能需要和变速器集成，以提高高效率运行取得转速范围。

电动汽车电机也可以和车轮轮毂、发动机飞轮等实现集成。;4.较高的可靠性

电机应具备坚固、可靠，有一定的防尘防水能力，电机在大批量生产之前，应该进行相应的环境试验，包括高低温、三防（湿热、霉菌、盐雾）试验、机械过载（振动、冲击、加速度）试验等。

5.环境友好

电动汽车电机要求低噪声、低振动，产生的电磁辐射较小，同时也不容易受到其他电磁波的负面影响。

6.批量大、成本低

汽车产业的特点决定了电动汽车电机未来每年产量应在几千万台以上，这就要求电机生产厂家大批量生产，并且提供最优竞争力的价格。

;1.4电动汽车电机分类和发展现状;;;1.4.2各类型汽车电机

;1.直流电机

直流电机可分为有刷和无刷直流电机，结构简单、控制技术成熟，在电力电子技术出现前，直流电动机驱动普遍应用。

工作原理是通过机械开关的调节来控制串联的动力电池组的数量，实际是通过改变两端的电压大小实现有级调速的一种方式，可调范围受到硬件上的限制。

2.交流三相感应电动机

三相感应电动机大部分是异步电动机，转子和定子之间存在气隙，最高可到12000~15000r/min，目前仍然是电动汽车的驱动电机的主要产品，比如特斯拉在使用该驱动技术上取得突破，转速能达到6000转/分钟，最大扭矩可达400Nm，行车过程中能适应爬坡、加速等状态下短时间内提高动力性能。

;3.永磁无刷直流电机

永磁无刷直流电机通常简称为BLDCM或BLDC，该电机利用永磁体提供励磁，消除了励磁损耗，提高了有功功率，广泛应用于电动自行车。

4.永磁同步电机

永磁同步电机通常简称为PMSM，由于具有构造简单、运行可靠、体积小、质量轻、损耗少、效率高、电机的形状和尺寸灵活多变等显著优点，转速范围可达4000~25000r/min，尺寸小而轻，是电动汽车中具有较高功率密度和调速范围广的一种强有力的驱动电机。

5.永磁辅助同步磁阻电机

这种电机直轴方向通常为多层永磁体结构，直轴磁阻很大，直轴电感很小。同时，这种电机的交轴方向能使磁场顺畅导通，交轴磁阻较小，电机凸极率很大，能产生磁阻转矩。

;6.开关磁阻电动机

开关磁阻电动机是新一代无极调速牵引电动机驱动，可简称为SRD，基于磁通总是沿磁导最大路径闭合的原理产生转矩，具有交、直流两大类电机调速的优点。

优点：该驱动电机转子可