【PPT】电动汽车用电机及其控制系统的应用与发展
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电动汽车驱动电机ppt课件
26
第三章
驱动电机系统控制策略简介
驱动电机系统下电流程
27
第三章
驱动电机系统控制策略简介
驱动电机系统驱动模式
整车控制器根据车辆运行的不同情况，包括车速、挡位、电池 SOC值来决定，电机输出扭矩/功率。
当电机控制器从整车控制器处得到扭矩输出命令时，将动力电池 提供的直流电，转化成三相正弦交流电,驱动电机输出扭矩，通过机械 传输来驱动车辆。
9
第二章
驱动电机系统关键部件简介
C33DB 驱动电机控制器结构
10
第二章
驱动电机系统关键部件简介
C33DB 驱动电机控制器结构
11
第二章
驱动电机系统关键部件简介
C33DB 驱动电机控制器主要零件
12
第二章
驱动电机系统关键部件简介
C33DB驱动电机系统工作原理
在驱动电机系统中，驱动电机的输出动作主要是靠控制单元给定命令执 行，即控制器输出命令。控制器主要是将输入的直流电逆变成电压、频 率可调的三相交流电，供给配套的三相交流永磁同步电机使用。
CAN总线接口
29 CAN_SHIELD
10
TH
9
TL
电机温度传感器接口
28
屏蔽层
8
485+
7
485-
RS485总线接口
15 HVIL1(+L1) 26 HVIL2(+L2)
高低压互锁接口
19
第二章
驱动电机系统关键部件简介
检修——驱动电机控制器低压插件
建议检修时先确认插件是否连接到位，是否有“退针”现象。
20
第二章
驱动电机系统关键部件简介
检修——确认高压动力线束连接
电动汽车驱动电机课件
驱动电机的控制策略
矢量控制
通过控制电机的输入电流或电压的大 小和方向，实现对电机转矩和转速的 精确控制。
直接转矩控制
滑模控制
通过改变电机的输入电压或电流，使 电机状态在设定路径上滑模运动，实 现对电机状态的快速响应和精确控制 。
通过直接控制电机的输出转矩和转速 ，实现对电机运动的快速响应和精确 控制。
驱动电机的热管理
冷却系统
为了防止电机过热，需要设计高效的冷却系统，如液冷系统或风冷系统。
热设计
在电机的设计阶段就需要考虑到热设计，合理布置电机的散热器和散热通道， 提高电机的散热性能。
04
电动汽车驱动电机的应用与发展
驱动电机在电动汽车中的应用现状
驱动电机是电动汽车的核心部件，负责将电能转化为机械能，为汽车提供动力。 目前，电动汽车驱动电机主要采用永磁同步电机、感应电机和开关磁阻电机等。
电动汽车驱动电机课 件
目录
• 电动汽车驱动电机概述 • 电动汽车驱动电机的工作原理 • 电动汽车驱动电机的性能分析 • 电动汽车驱动电机的应用与发展 • 电动汽车驱动电机的维护与保养
01
电动汽车驱动电机概述
驱动电机在电动汽车中的作用
01
02
03
提供动力输出
驱动电机将电能转化为机 械能，为电动汽车提供前 进和后退的动力。
永磁同步电机具有效率高、功率密度大、调速范围宽等优点，是当前电动汽车驱 动电机的首选。感应电机结构简单、可靠性高、成本低，在低端电动汽车上广泛 应用。开关磁阻电机具有较高的能效和可靠性，但噪音和振动较大，需要进一步 改进。
驱动电机的发展趋势与挑战
驱动电机的发展趋势包括提高能效、降低成本、减小体积和 重量、提高可靠性和耐久性等。为了实现这些目标，需要采 用新材料、新工艺和新技术，如稀土永磁材料、碳化硅功率 器件等。
电动汽车用电机技术现状与发展趋势ppt课件
• 缺点：：低速运行时， 也存在着效率低、发热严重、 控制系统复杂等有待克服的技术问题。
应用情况
1、通用公司EV1 ／EV2 纯电动汽车 2、西门子水冷 3、京华客车的电动公交客车 4、中通客车的纯电动豪华旅游车
8
永磁同步电机
• 功用：交流永磁同步电机是反电动势波形和供电电流 波形都是正弦波的交流永磁电机， 又称为正弦波永 磁同步电机， 采用定子磁场定向矢量控制及转子连 续位置反馈信号来控制调速或换向。
14
发展趋势
• 1. 电机驱动系统技术发展趋势 电动汽车用电机驱动系统技术发展趋势基本可以归纳为 永磁化、数字化和集成化。 • 系统总体机电一体化匹配设计 ( 1)高功率密度驱动电机研究与开发。 ( 2) 车用动力蓄电池 ( 3) 电力驱动系统综合控制研究开发。 ( 4) 智能化的能量管理系统研究与开发。
4
优缺点
• 优点： 1、具有优良的转矩特性
2、控制原理和控制装置简单、 控制成本低、起动
3、加速转矩大机械换向器， 限制了 电机过载能力、速度、功率体 积比、功率质量比和效率的提 高。
2、换向时产生噪声， 换向器表 面会产生电火花和电磁干扰， 可靠性降低， 需要定期维护， 极大地影响了它的应用场合
• 混合动力公交车中纺锐
行平稳以及安全可靠的特长。 力公司SRD 电机
• 缺点：低速转矩脉动，振动
大、噪声大、效率偏低，能
量回馈差
12
电动汽车关键技术
• 电动车用电动机：性能要求主要体现在具有宽的调速范围及高 的转速, 体积小、质量轻、效率高且有动态制动和能量回馈的功 能。
• 电机控制系统：控制系统趋于智能化和数字化。变结构控制模 糊控制、神经网络、自应控制、专家系统、遗传算法等非线性 智能控制技术, 将单独或结合应用于电动汽车的电机控制系统。 电动汽车再生制动控制系统可以节约能源提高续驶里程, 具有显 著的经济价值和社会效益。再生制动还可以减少刹车片的磨损, 降低车辆故障率及使用成本。
应用情况
1、通用公司EV1 ／EV2 纯电动汽车 2、西门子水冷 3、京华客车的电动公交客车 4、中通客车的纯电动豪华旅游车
8
永磁同步电机
• 功用：交流永磁同步电机是反电动势波形和供电电流 波形都是正弦波的交流永磁电机， 又称为正弦波永 磁同步电机， 采用定子磁场定向矢量控制及转子连 续位置反馈信号来控制调速或换向。
14
发展趋势
• 1. 电机驱动系统技术发展趋势 电动汽车用电机驱动系统技术发展趋势基本可以归纳为 永磁化、数字化和集成化。 • 系统总体机电一体化匹配设计 ( 1)高功率密度驱动电机研究与开发。 ( 2) 车用动力蓄电池 ( 3) 电力驱动系统综合控制研究开发。 ( 4) 智能化的能量管理系统研究与开发。
4
优缺点
• 优点： 1、具有优良的转矩特性
2、控制原理和控制装置简单、 控制成本低、起动
3、加速转矩大机械换向器， 限制了 电机过载能力、速度、功率体 积比、功率质量比和效率的提 高。
2、换向时产生噪声， 换向器表 面会产生电火花和电磁干扰， 可靠性降低， 需要定期维护， 极大地影响了它的应用场合
• 混合动力公交车中纺锐
行平稳以及安全可靠的特长。 力公司SRD 电机
• 缺点：低速转矩脉动，振动
大、噪声大、效率偏低，能
量回馈差
12
电动汽车关键技术
• 电动车用电动机：性能要求主要体现在具有宽的调速范围及高 的转速, 体积小、质量轻、效率高且有动态制动和能量回馈的功 能。
• 电机控制系统：控制系统趋于智能化和数字化。变结构控制模 糊控制、神经网络、自应控制、专家系统、遗传算法等非线性 智能控制技术, 将单独或结合应用于电动汽车的电机控制系统。 电动汽车再生制动控制系统可以节约能源提高续驶里程, 具有显 著的经济价值和社会效益。再生制动还可以减少刹车片的磨损, 降低车辆故障率及使用成本。
电动汽车用电机及其控制系统的应用和发展
丰田混合动力系统PCU的改进
Size/Weight Reduction in Toyota’s PCU system
• 通过提高集成度，改进散热板设计，丰田大大减小了 其电力电子控制器（PCU）的体积与重量 Toyota achieved substantial volume and weight reduction through higher level of integration and thermal management system enhancement
Common Types of AC Motors
A
z y
感应电机
• 技术成熟 • 成本较低 • 恒功率调速范
围宽
• 效率较高 • 体积较大
开关磁阻电机
• 结构简单 • 恒功率调速范围宽 • 效率与感应电机类
似
• 噪声大 • 体积比较大
B
C
x
永磁电机
• 体积小 • 效率高 • 恒功率调速范
围不宽
2020/3/17
6000
Peak Power 50kW
RX400/CamryHV 333Nm 12400 123kW
2020/3/17
电力电子控制器发展趋势
Trend in Power Electronics Controller
• 新控制器拓扑结构 New topology
– 逆变器+大功率DC/DC
• 高集成度 High level of integration
Vibration • 调速范围宽 Wide Speed Range • 成本低 Low Cost
2020/3/17
汽车电机与普通工业电机之比较
工业应用
新能源汽车驱动电机及其控制ppt课件
应用：大功率、低速车辆，尤其是驱动系统功率需求较大的大型电动客车、特 斯拉等（矢量变频控制，缩小与同步电机差距），调速范围大
3、永磁同步电机
优点：小体积、轻量化、功率密度高，能耗小20%；缺点：成本高。应用广泛
4、开关磁阻电机
优点：结构简单，效率高（>85%）,成本低，调速灵活（可以通过改变电压， 导通和关断角度，拥有很好的调速范围和能力）；缺点：转矩脉动较大，噪音 大。在电动汽车上在试验阶段
2023/12/22
48
主要内容
1
汽车驱动电机概述
2
驱动电机的结构原理
3
逆变器的结构原理
4
电机检测与故障分析
2023/12/22
49
电机检测与故障分析（比亚迪e5）
2023/12/22
50
电机检测与故障分析（知豆D2）
2023/12/22
51
单击此处添加标题
此处添加详细文本描述，建议与标题相关并符合整体语言风格，语言描述尽量简洁生动。尽量将每页幻灯片的字数控制在200字以内， 据统计每页幻灯片的最好控制在5分钟之内。
输入简单的文字
这里输入简单的文字概述 以往我们只是用颜色的深浅、形状的大小以及字体的 不同来突出某些重要内容，这有一个很大的弊端，就 是要强调的内容会一直处于强调地位，当我们讲述别 的内容时，它会分散观众的视线；强调动画，通过对 象的放大、缩小、闪烁、变色等动作实现强调效果， 并能够让演示者自如控制，强调过后自动回复到初始 状态。与那些戛然而止的PPT相比，加一个简单的片 尾动画将收到意想不到的效果：一是作为礼貌，提醒 大家演示结束，并给人一定的缓冲时间，准备接下来 的活动；二是与片头动画相呼应，做到有始有终，避 免给人虎头蛇尾的印象。
新能源汽车动力系统控制技术 ppt课件
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控制系统开发管理流程介绍
Page 49
控制系统开发管理流程介绍
控制系统开发管理流程概述
电子产品/系统开发管理平台： 包括需求管理平台（Rational DOORs）、需求缺陷变更管理 平台（Rational Change）和软件配置管理平台（Rational Synergy），这些管理平台是当今汽车行业在开发阶段流行推 广应用的平台管理软件。
美国加州环保局1989年立法 扩大了诊断零部件范围 增加了对系统的诊断要求，如催化器失效、失火、蒸汽泄漏等 建立了标准化故障码和通讯协议
Page 76
电控系统故障诊断
故障诊断概述
K线
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电控系统故障诊断
故障诊断概述
CAN网络
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电控系统故障诊断
故障诊断概述
控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
丰田(TOYOTA)
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控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程概述
控制系统开发流程
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控制系统开发管理流程介绍
测试中需要使用的几种典型路况
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控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
控制系统开发管理流程概述
电子产品/系统开发管理平台： 包括需求管理平台（Rational DOORs）、需求缺陷变更管理 平台（Rational Change）和软件配置管理平台（Rational Synergy），这些管理平台是当今汽车行业在开发阶段流行推 广应用的平台管理软件。
美国加州环保局1989年立法 扩大了诊断零部件范围 增加了对系统的诊断要求，如催化器失效、失火、蒸汽泄漏等 建立了标准化故障码和通讯协议
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电控系统故障诊断
故障诊断概述
K线
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故障诊断概述
CAN网络
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电控系统故障诊断
故障诊断概述
控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
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丰田(TOYOTA)
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控制系统开发管理流程概述
控制系统开发流程
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控制系统开发管理流程介绍
测试中需要使用的几种典型路况
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控制系统开发管理流程介绍
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电动汽车用电机及其控制系统的应用与发展共23页文档
及其控制系 统的应用与发展
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
纯电动汽车-电机及控制器ppt课件
小结 操纵：在操纵装置和操纵方法上继承或沿用内燃机汽车主 要的操纵装置和操纵方法，适应驾驶员的操作习惯，使操 作简单化和规范化。 控制：在EV控制系统中，采用全自动或半自动的机电一体 化控制系统，达到安全、可靠、节能、环保和灵活的目的。 电池：提高电池的比能量和比功率，实现电池的高能化。 电机：采用高效率的电能转换系统和高效率的驱动电动机， 提高电动机和驱动系统的效率。 车身和底盘：采用流线型车身，降低迎风面积和空气阻力 系数。采用轻金属材料、高强度复合材料和新型EV专用车 身和底盘结构，实现车身和底盘的轻量化，减轻整备质量。 采用低滚动阻力轮胎，降低行驶阻力。 再生制动：回收再生制动能量，延长行驶里程。
.
2.0.3 基本组成
6. 安全保护系统 高压安全 动力电池组具有高压直流电，必须设置安全保护系 统，确保驾驶员、乘员和维修人员在驾驶、乘坐和 维修时的安全。 故障处理 必须配备电气装置的故障自检系统和故障报警系统， 在电气系统发生故障时自动控制EV不能起动等，及 时防止事故的发生。
.
2.0.3 基本组成
电动机替代发动机。 仍然采用内燃机汽车的传动系统，包括离合器、变 速器、传动轴和驱动桥等总成。 有电动机前置、驱动桥前置(F-F)，电动机前置、驱 动桥后置(F-R)等各种驱动模式。 结构复杂，效率低，不能充分发挥电动机的性能。
M—电动机 C—离合器 GB—变速器 D—差速器
.
.
经典汽车设计理论推导车辆行驶平 衡方程
.
2.0.4 关键技术
2. 动力电池组的选择与特性 3. 减速器传动比的确定
由于电动机的转速高，不能直接驱动车辆的车轮， 通常在驱动系统中采用大速比的减速器或2档变速器。 作用：减速、增扭 减速器或变速器中不设置倒档齿轮，倒车是靠电动 机的反转来实现。
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2.0.3 基本组成
6. 安全保护系统 高压安全 动力电池组具有高压直流电，必须设置安全保护系 统，确保驾驶员、乘员和维修人员在驾驶、乘坐和 维修时的安全。 故障处理 必须配备电气装置的故障自检系统和故障报警系统， 在电气系统发生故障时自动控制EV不能起动等，及 时防止事故的发生。
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2.0.3 基本组成
电动机替代发动机。 仍然采用内燃机汽车的传动系统，包括离合器、变 速器、传动轴和驱动桥等总成。 有电动机前置、驱动桥前置(F-F)，电动机前置、驱 动桥后置(F-R)等各种驱动模式。 结构复杂，效率低，不能充分发挥电动机的性能。
M—电动机 C—离合器 GB—变速器 D—差速器
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经典汽车设计理论推导车辆行驶平 衡方程
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2.0.4 关键技术
2. 动力电池组的选择与特性 3. 减速器传动比的确定
由于电动机的转速高，不能直接驱动车辆的车轮， 通常在驱动系统中采用大速比的减速器或2档变速器。 作用：减速、增扭 减速器或变速器中不设置倒档齿轮，倒车是靠电动 机的反转来实现。
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内容提要 Outlines
• 电动汽车的发展趋势以及对电机系统的要求 EV/HEV trend and rement for electric drive systems • 电动汽车用电机系统技术及其发展趋势 Description and development trend in electric drive systems • 电动汽车用电机系统面临的挑战与对策 Challenges and solutions for electric drive systems • 大郡简介 Brief overview of Dajun
常用交流无刷电机类型 Common Types of AC Motors
A z y
B x 感应电机 • 技术成熟 • 成本较低 • 恒功率调速范 围宽 • 效率较高 • 体积较大 开关磁阻电机 • 结构简单 • 恒功率调速范围宽 • 效率与感应电机类 似 • 噪声大 • 体积比较大 永磁电机 • 体积小 • 效率高 • 恒功率调速范 围不宽
• 市场将在未来3-5年逐步上量 There will be 3-5 years before the market really ramps up
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混合动力系统实现方案
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中国电动汽车的发展前景
EV/HEV in China
• 历史性机遇 Historical Opportunities
– 汽车动力电气化已成为汽车技术发展的趋势 Powertrain Electrificaiton is trend for future – “节能减排”的国策鼓励电动汽车及混合动力汽车的大发展 Energy Saving and Emission Reduction is China’s Long Term National Policy
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电力电子控制器发展趋势
Trend in Power Electronics Controller
• • 新控制器拓扑结构 New topology
– 逆变器+大功率DC/DC 高集成度 High level of integration – ISG控制器+牵引电机控制器 +DC/DC Integration of ISG controller, traction motor controller and Low voltage DC/DC – 电力电子控制器与电池管理模块集 成 Motor controller integrated with Battery Module – 热管理集成设计 Thermal management 新器件 New Components – 高集成度、智能型汽车等级IGBT模 块 Highly integrated IGBT Module with auto grade – 薄膜电容 Thin film capacitors Dajun Confidential, Please do not distribute without written permit
Examples of HEV Systems
Battery IPU Battery
IPU
Mild HEV
IPU
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ISG
ISG
Trans.
Trans.
Traction Motor
• 弱磁容易，调速范围宽 弱磁容易， Capable of field weakening, wide constant power range • 效率较高 High efficiency • 力矩密度较高 High torque density • 结构复杂，优化设计较难 结构复杂， Hard to design • 由于饱和非线性，控制复杂 由于饱和非线性， Control complexity
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速比 2:1
rpm
丰田混合动力系统的改进
Size/Weight Reduction in Toyota’s HEV system • 通过采用减速齿轮，在电机尺寸基本不变的 情况下，其功率增加了2.5倍 Prius Peak Torque： 400Nm Max RPM 6000 Peak Power 50kW RX400/CamryHV 333Nm 12400 123kW
Design Challenges for EV/HEV Motor Drive Systems
• 整车重量和封装尺寸：Vehicle weight and packaging size constraint
– 采用永磁-磁阻电机 Use of PM-Reluctance Synchronous motor
汽车电机系统的构成和工作原理
Auto Electric Drive System Description
Battery
Power Electronic Converter
Vin
Motor
Vo - Vin
Sensor Digital Control
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汽车电机与普通工业电机之比较
工业应用 项目 汽车应用
封装尺寸 工作环境 可靠性要求 冷却方式 控制性能 功率密度 总体性价比
空间不受限制，可用标准封装配套 各种应用 环境温度适中（-20~+40oC); 静止应用，震动较小 较高以保证生产效率 通常为风冷（体积大） 多为变频调速控制，动态性能较差 较低（0.2kW/kg） 一般
Parallel HEV/Plug-in
Battery
Series HEV/Plug-in
ISG
Trans.
Traction Motor
电动汽车应用对电机系统的要求
EV/HEV Requirements for Electric Machines • 结构紧凑、尺寸小 Compact in Size • 重量轻 Light in Weight • 可靠性高 High Reliability • 效率高 High Efficiency • 低噪声、低震动 Low audible noise, Low Vibration • 调速范围宽 Wide Speed Range • 成本低 Low Cost
电动汽车用电机及其控制系统的应用与发展
Application and Development Trend of Motor Control Systems for EV and HEV
徐性怡博士
上海大郡自动化系统工程有限公司
Dr. Xingyi Xu Shanghai DAJUN Technologies, Inc.
Volume： Weight
RX400 30 Liters 35kg
GS450 11 Liters 20kg
Improved 63% 43%
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电动汽车用电机系统所面临的设计挑战：
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+
动力总成趋势：电机与变速箱的优化组合 Optimal Combination of Motor and Gears
• 电机尺寸取决于峰值力矩 （而不是功率！）以及电机 的散热能力
– 需要充分理解最差工况以及电机、电力电子器件的能力限制 Fully understand the worst case condition and limitations of motor and power electronics components
•
电磁兼容设计：EMC Design
– 需要从零部件到整车各层次进行统筹设计 Work at Vehicle, system, and component level to limit EMI
布置空间有限，必须根据具体产品 进行特殊设计 温度变化大（-40 ~ +105oC); 震动剧烈; 很高以保障乘车者安全 通常为水冷（体积小） 需要精确的力矩控制，动态性能较 好 较高（1 – 1.5kW/kg） 极高：既要性能好，又要价格便宜
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The motor size is determined by the TORQUE (not the power!) and the motor cooling system capability.
Torque
速比 1:1
• 根据实际应用需要优化配置 电机与变速箱（减速机）组 合 System optimization can be achieved through motor/gear combination