电动汽车常用的驱动电机
电动汽车的四种驱动电机
电动汽车的四种驱动电机
1、电动汽车对于驱动电机的要求 目前对于电动汽车性能的评定，主要是考虑以下三个性能指标： (1)最大行驶里程(km)：电动汽车在电池充满电后的最大行驶里程； (2)加速能力(s)：电动汽车从静止加速到一定的时速所需要的最小时间； (3)最高时速(km/h)：电动汽车所能达到的最高时速。 2、电动汽车的驱动特点所设计的电机，相比于工业用电机有着特殊的性 能要求： (1)电动汽车驱动电机通常要求可以频繁的启动/停车、加速/减速、转矩控 制的动态性能要求较高； (2)为减少整车的重量，通常取消多级变速器，要求在低速或爬坡时，电 机可以提供较高的转矩，要承受4-5倍的过载； (3)要求调速范围尽量大，整个调速范围内还需要保持较高的运行效率； (4)电机设计时尽量设计为高额定转速，同时尽量采用铝合金外壳，高速 电机体积小，有利于减少电动汽车的重量； (5)电动汽车应具有最优化的能量利用，具有制动能量回收功能，再生制 动回收的能量一般要达到总能量的10%-20%； (6)电动汽车所使用的电机工作环境更加复杂、恶劣，要求电机在有着很 好的可靠性和环境适应性，同时还要保证电机生产的成本不能过高。
基于MTPA的电动汽车用同步磁阻电机控制
基于MTPA的电动汽车用同步磁阻电机控制
电动汽车是当前和未来发展的趋势，同步磁阻电机作为电动汽车最常用的驱动电机之一，具有高效率和高功率密度的优势。
在电动汽车的控制系统中，最常用的电机控制算法之一是基于最大转矩/功率跟踪控制（MTPA）的控制算法。
MTPA控制算法旨在通过改变电机的电流向量实现最大转矩/功率输出。
对于同步磁阻电机而言，其电流向量可以分解为磁场定向轴（d轴）和磁场正交轴（q轴）两个分量。
d 轴分量用于控制电机的转矩输出，q轴分量用于控制电机的磁通。
MTPA控制算法的基本原理是根据电机的工作状态，通过改变d轴和q轴电流的大小和方向，使得电机在满足给定负载的情况下，能够实现最大转矩/功率输出。
具体来说，MTPA控制算法可以分为四个步骤：
1. 对电机进行空间矢量调制（SVM）控制，将电流矢量转化为电压矢量；
2. 根据给定的转速和转矩需求，计算出d轴和q轴的电流命令值；
3. 通过闭环控制，使得电机的实际d轴和q轴电流跟随命令值；
4. 根据电机的实际d轴和q轴电流，计算出电机的转矩和功率输出。
在实际的控制系统中，MTPA算法通常与PID控制器结合使用，以实现闭环控制。
PID 控制器根据跟踪误差和误差变化率，调整电机的控制信号，使得电机能够快速而稳定地跟随转速和转矩的需求。
除了MTPA控制算法，还有其他一些用于控制电动汽车同步磁阻电机的算法，例如：直接转矩控制（DTC）、磁场定向控制（FOC）等。
这些算法都有各自的优点和适用范围，根据具体的应用需求和系统要求选择合适的控制算法。
用于电动汽车的7种类型电机介绍
用于电动汽车的7种类型电机介绍电动汽车是一种以电动机为动力的汽车，相较于传统的内燃机汽车，电动汽车具有环保、节能和高效等优势。
电动汽车可根据所采用的电机类型的不同，分为直流电机（DC motor）和交流电机（AC motor）两大类。
在这两大类电动机中，分别有多种类型的电机适用于电动汽车。
以下是用于电动汽车的7种类型电机的介绍。
1. 永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）永磁同步电机是一种常用于电动汽车的电机类型。
其特点是具有高效率、高功率密度、高转速范围等优势。
永磁同步电机由永磁体和定子线圈组成，通过永磁和电磁场的相互作用来产生转矩和驱动车辆。
此外，永磁同步电机的转矩-转速特性较宽，使得它适用于多种驱动需求。
2. 交流异步电机（Asynchronous Motor）交流异步电机又称感应电机，是一种常用的电动汽车电机类型。
其特点是结构简单、成本较低、可靠性高等。
交流异步电机由转子和定子两部分组成，通过转子电流和定子电流之间的相对滑差产生转矩和驱动车辆。
由于交流异步电机的可控性较差，一般需要通过变频器等辅助设备来调节速度和转矩。
3. 刷直流电机（Brushed DC Motor）刷直流电机是一种传统的电机类型，其结构简单、成本低廉。
刷直流电机由永磁体和集电刷等部件组成。
它通过将直流电能转化为机械能来驱动车辆。
刷直流电机具有响应快、启动转矩大等特点，但同时也存在集电刷磨损严重、噪音大等缺点。
4. 无刷直流电机（Brushless DC Motor，BLDC）无刷直流电机是刷直流电机的一种改进型。
与刷直流电机相比，无刷直流电机的集电刷被永磁体替代，因此无刷直流电机具有更高的效率和可靠性。
无刷直流电机通过在定子上进行交替换相来产生转矩和驱动车辆。
无刷直流电机在电动汽车中广泛应用，尤其适合于对续航里程和动力性要求较高的车辆。
5. 齿轮电机（Gear Motor）齿轮电机是一种将电能转化为机械能的电机类型。
电动汽车驱动电机ppt课件
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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
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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。
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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
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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
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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
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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
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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
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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。
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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
简述电动汽车常用的永磁同步电机的工作原理
简述电动汽车常用的永磁同步电机的工作原理电动汽车常用的永磁同步电机是一种采用永磁体作为励磁源的同步电机。
它具有结构简单、体积小、功率密度高、效率高等优点，因此被广泛应用于电动汽车领域。
永磁同步电机的工作原理基于电磁感应定律和磁场的相互作用。
当电流通过电机的定子绕组时，产生的磁场与永磁体的磁场相互作用，形成转矩。
电机的转子则受到转矩的作用，开始旋转。
具体来说，永磁同步电机的工作原理可分为定子磁场和转子磁场之间的相互作用、定子绕组产生的磁场和永磁体产生的磁场之间的相互作用以及转矩的产生和电机的旋转三个方面进行解释。
定子磁场和转子磁场之间的相互作用是永磁同步电机工作的基础。
定子绕组通过输入电流产生磁场，这个磁场与永磁体的磁场相互作用，形成转矩。
这个转矩使得电机的转子开始旋转。
定子绕组产生的磁场和永磁体产生的磁场之间的相互作用也是电机工作的重要部分。
定子绕组产生的磁场是由输入电流激励产生的，而永磁体产生的磁场是由永磁材料本身的特性决定的。
两者之间的相互作用导致了电机的转矩产生。
转矩的产生和电机的旋转是永磁同步电机工作的最终结果。
通过定子绕组和永磁体之间的磁场相互作用，产生的转矩使得电机的转子开始旋转。
转子的旋转带动汽车的轮胎运动，从而推动整个车辆前进。
除了以上的基本工作原理，永磁同步电机还具有调速性能好、响应速度快、启动转矩大等特点。
这些特点使得它成为电动汽车的首选驱动电机。
总结起来，电动汽车常用的永磁同步电机的工作原理是通过定子磁场和转子磁场之间的相互作用、定子绕组产生的磁场和永磁体产生的磁场之间的相互作用以及转矩的产生和电机的旋转三个方面实现的。
这种工作原理使得永磁同步电机具有高效率、高功率密度等优点，成为电动汽车领域的重要驱动电机。
新能源汽车概论课件 2.2认知新能源汽车电机及控制技术
任务2.2 认知新能源汽车电机及控制技术 五、驱动电机发展趋势
1.驱动电机的功率密度不断提高
驱动电机作为动力输出源，其自身的性能直接影响到了电动汽车的整体性能。除了需要 满足不同工况不同车型的需求，还要受车内空间的限制。这就需要电动轿车用电机向高性能 和小尺寸发展。不断提高电机本身的功率密度，用相对小巧的电机发挥出大的功率成为驱动 电机未来的发展趋势。永磁电机具有高转矩密度、高功率密度、高效率及高可靠性等优点。 我国具有世界最为丰富的稀土资源，因此高效节能、高性能、轻型化永磁电机是我国车用驱 动电机的发展方向。
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任务2.2 认知新能源汽车电机及控制技术 五、驱动电机发展趋势
2.驱动电机高速化，回馈制动范围宽广高效化
通过提高电机的工作转速，减小电机的体积和质量，进而拓宽回馈制动的范围，采用适当 的变速系统及控制策略，可以使回馈制动的允许范围拓宽而适应更多工况，使整车节能更加 有效，延长行车里程。
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任务2.2 认知新能源汽车电机及控制技术
电动汽车的再生制动发电系统组成
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任务2.2 认知新能源汽车电机及控制技术 四、我国电机的应用
1.交流异步电机
2.开关磁阻电机
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任务2.2 认知新能源汽车电机及控制技术 四、我国电机的应用
3.无刷直流电机
4.永磁同步电机
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任务2.2 认知新能源汽车电机及控制技术 五、驱动电机发展趋势
1.驱动电机的功率密度不断提高 2.驱动电机高速化，回馈制动范围宽广高效化 3.驱动电机系统集成化和一体化 4.驱动电机控制系统数字化 5.开关磁阻电机市场化
5.开关磁阻电机市场化
未来为满足消费者对纯电动轿车的动力性、经济性需求，需要考虑到纯电动轿车的成本、效率 、续驶里程、100 km 能耗、最高速度等问题，在解决开关磁阻电机输出转矩脉动大的问题后，拥 有结构和控制简单、效率高、转速范围宽、成本低、质量轻等特点的开关磁阻电机将越来越会被汽 车企业重视，并运用在电动汽车上。
新能源汽车驱动电机分析报告
新能源汽车驱动电机行业分析报告一、驱动电机简介目前市场上应用最广泛的新能源汽车驱动电机主要有三类：永磁同步电机、交流异步电机和开关磁阻电机。
永磁同步电机体积小、质量轻，功率密度大，可靠性高，调速精度高，响应速度快；但最大功率较低，且成本较高。
由于永磁同步电机具有最高的功率密度，其工作效率最高可达97%，能够为车辆输出最大的动力及加速度，因此主要用在对能量体积比要求最高的新能源乘用车上。
交流异步电机价格低、运行可靠；但其功率密度低、控制复杂、调速范围小是固有限制。
价格优势使得其在新能源客车中使用的较广泛。
开关磁阻电机价格低、电路简单可靠、调速范围宽；但震动、噪声大，控制系统复杂，且对直流电源会产生很大的脉冲电流，用于大型客车。
二、行业发展情况（一）新能源汽车市场迅猛发展，驱动电机需求随之上涨2013-2018年，新能源汽车的产销量基本维持供需平衡的发展状态，具体来看，新能源汽车的产量由2013年的1.75万辆增加至2018年的127万辆，年均复合增长率为135.59%；销量由2013年的1.76万辆增加至2018年的125.6万辆，年均复合增长率为134.8%。
预计2019年新能源汽车产销量将突破150万辆。
随着新能源汽车市场的迅猛发展，驱动电机市场空间潜力巨大。
（二）电机对比分析，永磁同步电机是主流2018年全国新能源汽车驱动电机装机量超133万台，其中永磁同步电机装机量约占80%，交流异步电机装机量约占19%，其他类型电机装机量占比不超过1%。
究其原因，目前新能源乘用车是新能源汽车主力产品，而永磁同步电机具备体积小、质量轻、工作效率高等优点，是新能源乘用车驱动电机首选类型，其在总装机量中的占比也最高；综合来看，新能源汽车电机技术要求较高，特别是续航里程作为一项极其重要的指标，永磁同步电机相比其他类型驱动电机更高的工作效率能最大程度提高电动汽车续航里程，永磁同步电机发展前景更好，预计将在较长时间内占据新能源汽车驱动电机市场主流地位。
驱动电机
电动汽车
1、驱动电机概述与分类
1.2 驱动电机分类
常用电机的性能比较
电动汽车
1、驱动电机概述与分类
1.3 驱动电机工作环境
① 电机运行工况复杂，变化频繁 ② 环境：冲击、振动 ③ 动力电池能量有限 ④ 电机也是负载
电动汽车
1、驱动电机概述与分类
1.4 需要什么样的驱动电机？ ① 电机要高比功率 ② 电机要高效率 ③ 电机要高可靠性 ④ 电机使用高电压，保证高电气
了解一下原因：
我国钕铁硼磁性材料的总产量达到全球的80%（ 尽管高端钕铁硼产量有限）。
日本则是稀土产业的大国，世界销量前三的钕 铁硼公司：住友特殊金属公司、新越化学实业 公司和TDK集团都是日本公司。
钕铁硼是稀土资源，对于稀土资源缺少或稀土 工业不发达的国家而言，车用动力电机的技术 方案是与国家安全相关的。特斯拉（Tesla） Model S的感应电动机铜芯转子是一项创新的技 术，即专利US20130069476。
2.高转矩大功率电机：38 MW 永磁同步电机。
3.永磁材料耐高温
电动汽车
电机常用永磁材料：铝镍钴、铁氧体、钐钴、钕铁硼。
钕铁硼磁 性材料是 钕，氧化 铁等的合 金，又点实验室
国家稀土永磁电机工程技术研究中心，唐任远院士
简介：唐任远院士是我国稀土永磁电机领域的奠基者 和开拓者之一,现任中国工程院院士、沈阳工业大学特 种电机研究所所长、教授、博士生导师、国家稀土永 磁电机工程技术研究中心主任,长期从事稀土永磁电机 方面的研究,积极推动我国稀土资源开发利用,研制成 我国首台稀土永磁电机,多项研究成果已达到国际先进 水平。研制成我国首台稀土永磁电机
直流电机结构图
电动汽车
1、驱动电机概述与分类
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应用情况
1、福特公司纯电动汽车福克斯 2、日本KAZ 纯电动汽车 3、长城精灵纯电动汽车 4、本田思域混合动力轿车
4.开关磁阻电机
开关磁阻电动机是继变频调速系统、无刷直流电动机 调速系统之后发展起来的最新一代无级调速系统，是 集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外 光电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体的 光、机、电一体化高新技术。
第一节 电动机
课堂作业
1、汽车常用的电动机有哪些？
2、异步电机有哪些优、缺点？ 由哪几部分组成？各部分起什么作用？
电动汽车常用的驱动电机
第一节 电动机
重点
熟知电动汽车常用电机的优缺点
了解电动汽车常用电机的结构与原理
难点
了解电动汽车常用电机的结构与原理
第一节 电动机
导入
现在电动汽车上用的是直流电动机吗？
类别
发展历程图： 直流电机 （20世纪80年代前） 异步电机
交流电机 （20世纪80年代后）
永磁电机
开关磁阻电机
2.异步电机
转子绕线型绕组通常采用Y连接
2.异步电机——三相
2.异步电机——三相
三相异步电机转子铁芯
2.异步电机
优点：
结构简单、坚固耐 用、成本低廉、运行可 靠，低转矩脉动，低噪 声，不需要位置传感器， 转速极限高。
缺点：
驱动电路复杂，成 本高；相对永磁电机而 言，异步电机效率和功 率密度偏低。
3.永磁电机——同步
永磁同步电机定子铁芯与转子铁芯
3.永磁电机——同步
永磁同步电机定子铁芯与转子铁芯立体图
3.永磁电机——同步
嵌好绕组的永磁电机定子铁芯
3.永磁电机——同步
永磁同步电机的剖视图
3.永磁电机——无刷直流电机（BLDC)
内定子铁芯与外永磁转子
3.永磁电机——无刷直流电机（BLDC)
式感应电动机和各种控制用电动机三大类。
交流感应电机
2.异步电机
定子 ①铁心：0.5mm厚，涂漆硅 钢片叠压而成； ②绕组：高压大、中型电机用Y连 接，中小型电机6个出线端都引出； ③机座
气隙——很小（比同容量的同步 电机小很多）； 转子 ①铁心：0.5mm厚硅钢片叠压而成； ②绕组：绕线型、鼠笼型； ③转轴
有线圈的内定子与霍尔元件
3.永磁电机——无刷直流电机（BLDC)
电机组合在一起 的的内定子与外 转子
3.永磁电机
优点：损耗少，效率高；体积 小，重量轻。
缺点：在环境温度较 高的情况下，在出现冲 击电流的时候，或在剧 烈的机械震动时可能产 生不可逆退磁，使电机 性能下降甚至无法使用。
3.永磁电机
缺点：
控制系统复杂，噪声较大，输出转矩波动较大。
4.开关磁阻电机
应用情况 • 英国捷豹公司C-X75 插电增程式四驱电动超跑概念 车 • 东风公司混合动力城市客车 • 混合动力公交车中纺锐力公司SRD 电机
电动汽车用驱动电机特性比较
第一节 电动机
重点回顾
直流电动机 异步电动机 常用电动机 永磁电动机 开关磁阻电动 机 定子 转子
2.异步电机
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
3.永磁电机——同步 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。 组成：电机由定子和 转子组成，定转子之间 有气隙，定子和普通交 流电机相同。
4.开关磁阻电机—结构
电机的定子铁心由六个 齿极：由导磁良好的硅 钢片冲制
电机的转子子铁心由四 个齿极：由导磁良好的 硅钢片冲制
4.开关磁阻电机—结构
组上没有 线圈：利用磁引力拉动 转子旋转
4.开关磁阻电机 优点：
结构简单，效率高，损耗少，调速范围广，可靠性好， 适合电动汽车动力性能要求。
主要内容
永磁电机 交流异步 电机 直流电机
开关磁阻电 机
1.直流电机
优点：
起步加速牵引力大，控制系统较简单。
缺点：
成本高、体积大、质量大、有机械换向器，需保养， 不适合高速运转。
1.直流电机
应用情况
1、法国雪铁龙SAXO 电动轿车 2、标致QCGS106 EV
2.异步电机 类型：感应电机主要分为：鼠笼式感应电动机，绕线