驱动电机与控制 专业教学课件

中高职优秀教学课件主讲：驱动电机与控制目录情境一新能源汽车动力系统概述本章所介绍的新能源汽车泛指以电能或电能与化学能(汽油、柴油等)相结合作为能源的车辆；通常，我们把车辆行驶所需的驱动力部分或全部靠电机提供的汽车称为电动汽车，如没有特别说明，本章中所提到的新能源汽车都是指电动汽车，以氢燃料电池为动力的汽车不在本书的论述范围之内。为了便于对本书后续章节的理解，本章将在传统内燃机汽车系统基础上简要介绍新能源汽车分类、动力系统主要零部件和几类新能源汽车动力系统结构及工作原理，以便读者能对新能源汽车动力系统有一个大致的了解。第一部分新能源汽车概述一、传统内燃机汽车系统传统内燃机汽车主要由两部分组成：驱动子系统和辅助子系统，其系统概念框图见图传统内燃机汽车的驱动子系统由内燃机、内燃机控制器、传动装置和燃油箱组成，其中传动装置根据车辆的配置不同，又可搭载手动变速器、半自动变速器和自动变速器等调速装置。辅助子系统主要由车身电子控制系统、底盘控制系统、车用空调控制系统、发电机和辅助电源组成，在部分高配汽车上还装配有电液助力转向()或电助力转向()控制系统、电真空制动助力、电加热等。传统内燃机汽车系统框图二、新能源汽车系统与传统内燃机汽车相比，新能源汽车有如下几个新特点：()引入了一种新的动力源——电动机，电动机将电能转化为机械能来驱动车辆；()储存能量的装置除了传统车辆的燃油箱外，还增加了储存电能的动力电池；()纯电动汽车和插电式混合动力汽车可用外接充电设备为电源子系统补电；()原来由内燃机直接带动的辅助子系统改由独立的电驱动辅助装置来实现，如电动空调压缩|机、电动真空助力、电加热和等；()用直流直流()变压器替换了传统低压发电机；()增加了整车控制器、电机控制器、电池管理控制器，控制的复杂程度大大增加。新能源汽车系统框图与传统内燃机汽车系统不同，新能源汽车系统主要由三部分组成：驱动子系统、电源子系统和辅助子系统。三、新能源汽车动力系统关键零部件()(二)直流有刷电动机交流感应电动机永磁孙埴流电动机开关磁阻电动机电机控制器包括控制器、功率变换器和传感器等。（三）化学蓄电池组（）铅酸电池（）镣氢电池()锂电池电池管理单元(四)内燃机是混合动力汽车的重要驱动源。(五)机械式自动变速箱自动变速箱无级变速箱双离合器变速箱驱动电机电机控制器储能系统内燃机传动装置四、新能源汽车分类根据电能在驱动车辆过程中贡献的大小，新能源汽车可分为一般混合动力汽车、插电式混合动力汽车和纯电动汽车。一般混合动力汽车是指同时装备两种动力源——热动力源(由传统内燃机产生)与电动力源(电池与电动机产生)的汽车；根据热动力源和电动力源在车辆驱动中贡献大小及功能复杂度，混合动力汽车又分为弱混、中混和强混三种混合动力汽车。插电式混合动力汽车是一种新型的强混合动力汽车，其与普通强混合动力汽车最大的区别是它可以通过与电网连接的充电器给电池充电。新能源汽车分类型谱纯电动汽车是指仅以电池为储能单元并以电动机为驱动系统的汽车。情境二混合动力系统结构、控制工作原理及功能传统内燃机汽车由于在实际运行工况下经常运行在效率不理想区域，加上车辆的频繁制动以及传动装置效率低等因素导致内燃机的燃油经济性低，同时也伴随较大环境污染，这些不利条件都要求设计一种油耗低且使环境良好的汽车。另一方面，纯电动汽车具有一些优于传统内燃机汽车的优点如能量效率高及对环境的零排放等优点，但由于目前技术的限制，还没有找到足够高能量密度的储能技术使得纯电动汽车在每次充电后的续驶里程与传统内燃机汽车相当。混合动力汽车正好利用了传统内燃机汽车和纯电动汽车的优点，克服了它们的缺点。第一部分新能源汽车概述一、混合动力系统概述混合动力系统是指由两个或两个以上不同工作原理的动力源组成，可以将不同动力源组合在一起用于驱动车辆的系统。混合动力汽车的目的是利用各个动力源的各自长处，弥补单一动力源所无法达到的经济性和续驶里程等指标要求。混合动力汽车动力系统概念图混合动力汽车动力系统优点具体体现在:①实现了能源的直接再生，在同样的动力需求下内燃机排量减小，因而燃油经济性好，排放减少；②采用具有高功率水平的电机电池，甚至可以改善整车动力性能；③部分混合动力系统小负荷工况下可采用电机单独驱动，避免了内燃机在低效率区间工作④怠速时可停止内燃机工作，减少不必要的油耗。二、混合动力系统结构(一)串联式混合动力系统结构（二）并联式混合动力系统结构(三)混联式混合动力系统结构（四）双模式混合动力系统结构纯电动驱动模式串联驱动模式并联驱动模式内燃机单独驱动模式内燃机驱动行车发电模式能量回收模式全油门加速驱动模式混合动力汽车动力系统中通常存在两类能量流：一类是机械能量流；另一类是电能量流。每个交汇点都是两部分能量相加或将一部分能量分解成两部分能量。（五）混合动力系统功能模式切换功能内燃机启停功能（）电机助力()动力电池智能充电控制()减速断油()纯电动爬行驾驶员意图识别智能热管理系统扭矩建监控僦智能充电控制整车上下电管理故障诊断情境三纯电动汽车动力系统结构、控制工作原理及基本功能纯电动汽车（）是采用电动机作为牵引装置，并应用化学蓄电池组、超级电容器等蓄能装置给电动机提供电能。纯电动汽车与传统内燃机汽车相比有明显的优点，如低能耗、零排放、高效率、低噪声、运行平稳等。但是由于蓄能装置能量密度的限制，导致整车续驶里程较短再加上充电基础设施建设不健全，因此纯电动车适合行驶于路线相对固定、配套设施较完善的城市区域。本节简要介绍纯电动汽车动力系统结构、电控工作原理及基本功能三方面的内容。第一部分新能源汽车概述一、纯电动汽车动力系统结构将内燃机、燃油箱、内燃机控制器和机械耦合装置去掉就形成了纯电动汽车系统框图，由此可以看出，纯电动汽车系统是一个相对比较简单的系统。纯电动汽车动力系统结构与传统内燃机汽车动力系统结构上的主要区别有两个方面：一是用电动机、电机控制器代替内燃机及内燃机控制器；二是用动力电池及电池管理系统代替传统内燃机汽车的燃油箱及供油系统。纯电动汽车动力系统框图二、纯电动汽车动力系统控制工作原理在驱动车辆时，当加速踏板需求信息进入整车控制器后，整车控制器将驾驶员的驾驶意图转换成对电机的扭矩请求发给电机控制器，电机控制器将控制逆变器的功率输出来控制电机的扭矩或转速输出，电机的输出扭矩通过车辆传动系统驱动车辆行驶，满足驾驶员驱动车辆的需求。在车辆制动时，整车控制器通过采集制动踏板信号获取到驾驶员的制动需求，根据整车制动分配控制策略，将部分或全部制动需求转化为对电机的发电请求，电机控制器将根据整车控制器发出的发电请求，控制电机运行在发电状态，将车辆的部分动能转化为电能存到动力电池中，从而实现车辆制动和能量回收的目的。三、常见纯电动汽车动力系统结构举例()无离合器单挡驱动()传统驱动()传动装置与差速器集成固定挡驱动；()双电动机带轴固定挡驱动()双电动机固定挡直接驱动()双轮毂电动机驱动—离合器；—差速器；—固定速比减速器；—变速器；—电动机外接智能充电功能故障诊断功能辅助功能（）车载充电（慢充）功能。(）快充功能。在纯电动汽车工作的整个过程中，都将对动力系统的各种故障进行诊断，如电机故障、电池故障、高压安全故障、—故障等，且根据故障状态确定动力系统的合理响应行为，以保证动力系统合理、安全地运行。纯电动汽车动力系统还支持整车其他与动力系统相关的辅助子系统，如根据动力系统状态输出对空调系统电动压缩机（）和电加热器的限制，向仪表提供动力系统状态信息，响应电子稳定系统（）扭矩干涉请求，给电子驻车制动（）和电子稳定系统（）提供动力系统状态信息，等等。四、纯电动汽车动力系统基本功能情境四插电式混合动力汽车系统结构及工作原理插电式混合动力电动汽车（）是指可外接充电的新型混合动力汽车，它兼有一般混合动力汽车与纯电动汽车的功能特征。这类车上装备有一台可为动力电池充电的充电器。它在很多工况下可以当作一台纯电动车来使用，只要单次使用不超过电池可提供的续驶里程，它就可以做到零排放和零油耗。第一部分新能源汽车概述情境四插电式混合动力汽车系统结构及工作原理插电式混合动力汽车动力系统结构图与普通混合动力系统相比，插电式混合动力系统最大的特点是可利用外部公用电网（主要是晚间低谷电力）对车载动力电池进行充电，这样可改善电厂发电机组效率，节约能源；显著减少燃油的使用量，大大降低对石油的依赖；同时行驶相同里程所需电费只有传统内燃机汽车所需燃油费的几分之一，这样也大大降低了车辆使用成本。情境一新能源汽车的动力性和能量经济性汽车的动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的和所能达到的平均行驶速度。汽车的动力性是人们对汽车最基本也是最重要的性能需求。动力性的改善可减少汽车对于交通资源的占用，提高整个交通系统的效率。新能源汽车的动力性在原理上与传统汽车基本相同，不过由于新能源汽车在动力系统上的一些新特性，使得新能源汽车的动力性与传统汽车存在一定的区别。第二部分新能源汽车的动力性和能量经济性时间线模板新能源汽车的动力性指标新能源汽车的驱动力汽车的行驶阻力新能源汽车的动力性能轮胎与路面的附着条件和最大驱动力最高车速加速时间最大爬坡度汽车的行驶方程(—)滚动阻力(二)坡度阻力(三)空气阻力（四）加速阻力（）电动机的转速特性（二）发动机的转速特性（三）变速箱的特性情境二新能源汽车的能量经济性汽车的动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的和所能达到的平均行驶速度。汽车的动力性是人们对汽车最基本也是最重要的性能需求。动力性的改善可减少汽车对于交通资源的占用，提高整个交通系统的效率。新能源汽车的动力性在原理上与传统汽车基本相同，不过由于新能源汽车在动力系统上的一些新特性，使得新能源汽车的动力性与传统汽车存在一定的区别。第二部分新能源汽车的动力性和能量经济性情境二新能源汽车的能量经济性一、新能源汽车的能量经济性评价方法和指标汽车的能量经济性常用一定运行工况下汽车行驶一定距离的能量消耗量或一定能量能使汽车行驶的里程来衡量。中国和欧洲习惯采用一定运行工况下的百公里燃油或电量消耗量来衡量汽车的能量经济性，单位分别为和・。其数值越大，汽车的能量经济性越差。美国则采用一定运行工况下一定量燃油或电量所能行驶的里程衡量汽车的能量经济性，单位分别为和()该数值越大，则汽车的能量经济性越好。混合动力汽车由于同时消耗电能和燃油两种类型的能源，因此进行能耗指标评价时不仅需要考虑燃油消耗，还需要考虑电能消耗。普通的混合动力汽车无法通过外部充电，运行过程中虽然也会有电能量消耗，但所占比例一般较小，而且消耗的电池电能最终还是来源于发动机燃油消耗，电池在一个较小的范围内波动。()汽车的小型化和轻量化(二)动力系统技术(三)降低空气阻力(四)降低轮胎滚动阻力(五)制动能量回馈（六）减小附件消耗()行驶工况的离散化(二)发动机工况点的确定和燃油消耗量的计算(二)发动机工况点的确定和燃油消耗量的计算（四）电池工况点的确定及电量消耗的计算（五）整个循环工况的能量消耗计算情境二新能源汽车的能量经济性情境三新能源汽车的动力性、能量经济性试验规范和方法我国分别为纯电动汽车和混合动力汽车制定了动力性能试验方法的国家标准。其中纯电动汽车的动力性能试验标准为《电动汽车动力性能试验方法》，该标准参照了国际标准《电动道路车辆道路行驶特性》；混合动力电动汽车的动力性能试验标准为]《混合动力电动汽车动力性能试验方法》，该标准参照了欧洲标准《电动车辆道路性能试验方法第二部分一热力、电力混合动力汽车》和美国行业推荐标准—《混合动力电动汽车加速、爬坡性能和减速试验规程》。第二部分新能源汽车的动力性和能量经济性实验流程最高车速试验直线跑道环形跑道试验坡道单一方向实验情境三新能源汽车的动力性、能量经济性试验规范和方法情境一车用电机基础知识电机泛指能使机械能转化为电能、电能转化为机械能的一切机器。特指发电机、电能机、电动机。第三部分电动汽车用电机情境一车用电机基础知识一、电动机电动机俗称马达，是一种将电能转化成机械能，并可再使机械能产生动能，用来驱动其他装置的电气设备。电动机情境一车用电机基础知识二、电机分类按工作电源分类按结构及工作原理分类按启动与运行方式分类按用途分类按转子的结构分类按运转速度分类按防护型式分类按通风冷却方式分类按安装结构型式分类按绝缘等级分类按额位作制分类三、电机型号四、电动机铭牌数据及额定值型号功率电压电流频率转速工作定额绝缘等级标准编号励磁电压励磁电流（）要有较大的启动转矩来保证电动汽车的良好的启动和加速性能爬坡、频繁启停的要求通常电机的过载系数应达〜；（）要有较宽的恒功率范围，保证电动汽车具有高速行驶的能力，电动机的过载系数应达到〜倍；（）要有较大范围的调速功能，在低速时具有较大的转矩，在高速时具有高功率，能够根据驾驶员对加速踏板的控制，随即地调整电动汽车的行驶速度和相应的驱动力；（）具有良好的效率特性，在较宽的转速转矩范围内，获得最优的效率，提高一次充电后的持续行驶里程，一般要求在典型的驾驶循环区，获得%〜%的效率；（）再生制动时的能量回收率高；（）电动机的外形尺寸要求尽可能小，质量尽可能轻；（）电动机的可靠性好，耐温和耐潮性能强，能够在较恶劣的环境下长期工作，运行时噪音低维修方便；（）价格低。情境一车用电机基础知识（）要有较大的启动转矩来保证电动汽车的良好的启动和加速性能爬坡、频繁启停的要求通常电机的过载系数应达〜；（）要有较宽的恒功率范围，保证电动汽车具有高速行驶的能力，电动机的过载系数应达到〜倍；（）要有较大范围的调速功能，在低速时具有较大的转矩，在高速时具有高功率，能够根据驾驶员对加速踏板的控制，随即地调整电动汽车的行驶速度和相应的驱动力；（）具有良好的效率特性，在较宽的转速转矩范围内，获得最优的效率，提高一次充电后的持续行驶里程，一般要求在典型的驾驶循环区，获得%〜%的效率；（）再生制动时的能量回收率高；（）电动机的外形尺寸要求尽可能小，质量尽可能轻；（）电动机的可靠性好，耐温和耐潮性能强，能够在较恶劣的环境下长期工作，运行时噪音低维修方便；（）价格低。五、电动汽车用电动机的基本要求情境二直流电机直流电机（）是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。第三部分电动汽车用电机情境一车用电机基础知识一、直流电机的基本结构定子部分（）主磁极（）换向极（）机座（）电刷装置转子部分（）电枢铁芯（）电枢绕组（）换向器直流电机的铭牌数据()额定功率“()()额定电压()；()额定电流()()额定转速)()励磁方式和额定励磁电流()有些物理量虽然不标在铭牌上，但它们也是额定值，例如在额定运行状态的转矩、效率分别称为额定转矩、额定效率等。情境一车用电机基础知识直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。二、直流电机的基本工作原理一台直流电机原则上既可以作为发电机运行，也可以作为电动机运行，只是其输入输出的条件不同而已。情境一车用电机基础知识四、直流电机的换向三、直流电机的励磁方式他励直流电机并励直流电机串励直流电机复励直流电机一条支路中的某个元件在经过电刷后就成为另一条支路的元件，并且在电刷的两侧，元件中的电流方向是相反的，因此直流电机在工作时，绕组元件连续不断地从一条支路退出而进入相邻的支路。在元件从一条支路转入另一条支路这个过程中，元件中的电流就要改变方向，这就是所谓直流电机的换向问题。情境三无刷直流电动机一、无例直流电动机概述项公自动化、计算郴卜部设备及音像处理设舔域家电领域电动交虹具第三部分电动汽车用电机情境三无刷直流电动机二、无刷直流电动机的基本结构基本结构传感器（）电磁式（）光电式（）霍尔元件三、无刷直流电动机工作原理三相非桥式星形接法三相星形桥式接法三相封闭形桥式接法情境四异步电动机异步电机在年由意加物理学家和电气工程师费拉里斯发明。异步电动机又称感应电动机是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。异步电动机按照转子结构分为两种形式：有鼠笼式（异步电机鼠笼式异步电机）、绕线式异步电动机。作电动机运行的异步电机，因其转子绕组电流是感应产生的，故又称感应电动机。异步电动机是各类电动机中应用最广并且需要量最大的一种。第三部分电动汽车用电机情境四异步电动机一、三相交流异步电动机基础知识（）三相交流异步电动机结构对称三相定子绕组特点三相异步电动机转子绕组（二）三相异步电动机定子绕组接法和定子旋转磁场三相异步电动机的定子绕组接法三相异步电动机定子旋转磁场(三)三相异步电动机转动原理（四）三相异步电动机机械特性三相笼型异步电动机机械特性三相绕线式异步电动机机械特性电磁转矩额定转矩最大转矩％和过载系数启动转矩几和启动系数（五）三相异步电动机的铭牌和代号及汉字含义电动机额定电压（）电动机额定电流（）电动机额定功率（)情境四异步电动机二、三相电动机调速概述变频调速改变转差率调速()调压调速()绕线式异步电动机转子绕组串电阻调速变极调速三、单相交流电动机基础知识()单相异步电动机分类（二）单相电动机在脉振磁场作用的工作状态分析转子静止不动状态下正转和反转电磁力矩大小关系转子正转（顺时针方向转动）状态下正转和反转电磁力矩大小关系转子反转（逆时针方向转动）状态下正转和反转电磁力矩大小关系（三）单相电动机在椭圆磁场作用的工作状态分析（四）单相电动机启动电阻启动单绕组运行方式电感启动单绕行方式电容启动单绕醯行方式电容启动和电容运行方式(五)单相电动机调速单相电动机串电抗器调速单相电动机串接调速绕组调速单相电动机变频调速情境五永磁同步电动机永磁同步电动机的运行原理与电励磁同步电动机相同，但它以永磁体提供的磁通替代后者的励磁绕组励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电动机运行的可靠性；又因无须励磁电流，省去了励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度。因而它是近年来研究得较多并在各个领域中得到越来越广泛应用的一种电动机。第三部分电动汽车用电机情境五永磁同步电动机一、永磁同步电动机的基本组成电动机转子位置传感器逆变器二、永磁同步电动机的工作原理无刷直流（）电机的基本旋转需依靠转子位置传感器检测的位置信息，然后经过电子换相电路来驱动控制同电枢绕组相连接的各个功率开关器件的关断或导通，从而起到控制绕组的通电状态，并在定子上产生一个连续的旋转磁场，以拖动转子跟着旋转。随着转子的不断旋转，传感器信号被不断地反馈给芯片，主芯片据此来改变电枢绕组的通电状态，使得在每对磁极下绕组中的电流方向相同。因此可以产生恒定转矩，并使电机连续旋转运行起来。情境六开关磁阻电动机开关磁阻电动机调速系统（简称）是世纪年代中期发展起来的新型交流调速系统，它由开关磁阻电动机（）、功率变换器、位置检测器及控制器所构成，其系统构成与永磁无刷直流电动机几乎一样。第三部分电动汽车用电机情境六开关磁阻电动机一、开关磁阻电动机的结构及其动作原理开关磁阻电动机的结构开关磁阻电动机的动作原理二、开关磁阻电动机的工作原理情境六开关磁阻电动机三、开关磁阻电动机的控制原理电流控制方式功率平衡方程情境四异步电动机四、开关磁阻电动机的主电路及系统原理图主电路系统原理图情境七轮毂电机一、轮毂电机系统的概念与应用领域通常，人们称其为轮毂电机，也有的研究者称其为轮式电机、车轮电机或者电动轮，英文名称以“居多，也有称和“的。实际上，以上称谓严格来说都是不准确的。二、轮毂电机系统的发展历史轮毂电机系统的诞生可以一直追溯到电动汽车诞生的初期，而轮毂电机在电动汽车上的广泛应用主要集中在近几年的概念车上。第三部分电动汽车用电机情境七轮毂电机三、轮毂电机的结构型式、电机应用类型及特点分析臆电机的球形式电机应用类型与特点分析轮毂电机的电机类型分为永磁、感应、开关磁阻式。其特点如下：（）感应（异步）电机结构简单、坚固耐用、成本低廉、运行可靠，转矩脉动小，噪声低，不需要位置传感器，转速极限高；缺点是驱动电路复杂，成本高，相对永磁电机而言，异步电机效率和功率密度偏低；（）无刷永磁同步电机可采用圆柱形径向磁场结构或盘式轴向磁场结构，具有较高的功率密度和效率以及宽广的调速范围，发展前景十分广阔，已在国内外多种电动车辆中获得应用；（）开关磁阻式电机具有结构简单、制造成本低廉、转速转矩特性好等特点，适用于电动汽车驱动；缺点是设计和控制非常困难和精细，运行噪声大。情境七轮毂电机四、国内外典型轮毂电机驱动系统情境七轮毂电机五、轮毂电机系统特点分析通常，电动汽车采用集中电机驱动的动力系统结构型式。这种结构型式具有以下优点：（）可以沿用内燃机动力车的部分传动装置，布置在原发动机舱中，继承性好；（）可以采用电机和减速机构，乃至控制器的集成结构型式，结构紧凑，便于处理电机冷却、振动隔振以及电磁干扰等问题；（）整车总布置型式与内燃机接近，前舱热管理、隔声处理以及碰撞安全性与原车接近或者容易处理。缺点是：（）传动链长，传动效率低；（）通常要求使用高转速大功率电机，对电机性能要求高。分散电机驱动相对于集中电机驱动具有以下优点:（）以电子差速控制技术实现转弯时内外车轮不同转速运动，而且精度更高；（）取消机械差速装置有利于动力系统减轻质量，提高传动效率，降低传动噪声；（）有利于整车总布置的优化和整车动力学性能的匹配优化；（）降低对电机的性能指标要求，且具有冗余可靠性高的特点。但是，分散电机驱动方式具有以下缺点：（）为满足各轮运动协调，对多个电机的同步协调控制要求高；（）电机的分散安装布置提出了结构布置、热管理、电磁兼容以及振动控制等多方面的技术难题。情境七轮毂电机六、轮毂电机系统研究关键技术问题轮毂电机带来新的技术挑战，主要包括：（）轮毂电机系统集驱动、制动、承载等多种功能于一体，优化设计难度大（）车轮内部空间有限，对电机功率密度性能要求高，设计难度大；（）电机与车轮集成导致非簧载质量较大，恶化悬架隔振性能，影响不平路面行驶条件下的车辆操控性和安全性。同时，轮毂电机将承受很大的路面冲击载荷，电机抗振要求苛刻；（）车辆大负荷低速爬长坡工况下容易出现冷却不足导致的轮毂电机过热烧毁问题，电机的散热和强制冷却问题需要重视（）车轮部位水和污物等容易集存，导致电机的腐蚀破坏，寿命可靠性受影响；（）轮毂电机运行转矩的波动可能会引起汽车轮胎、悬架以及转向系统的振动和噪声，以及其他整车声振问题。情境一车用电机控制技术一、概述传统燃油汽车的核心是内燃机，它将燃油的化学能通过燃烧转换成机械能，从而为汽车的行使提供动力。纯电驱动汽车的动力源则是电动机，由车载电池提供电能，电动机将电能与动能进行相互转换，驱动汽车行驶，图所示为纯电驱动汽车系统构成。第四部分车用电机控制技术情境一车用电机控制技术情境二直流电动机控制技术一、典型直流电动机调速系统情境二直流电动机控制技术二、应用举例情境三交流异步电动机控制技术一、基于转子磁链定向的异步电动机矢量控制技术(一)矢量控制基本概念交流异步电动机的控制通常是通过调节定子三相端电压来实现的。但实际上，施加定子电压后定子绕组的电流不仅包含电枢电流，同时还包含励磁电流分量。第四部分车用电机控制技术情境三交流异步电动机控制技术（二）交流异步电动机动态数学模型三相静止坐标系中异步电动机数学模型（三）转子磁场定向异步电动机转矩控制规律转子磁场坐标系（坐标系）中交流异步电机的数学模型磁场定向矢量控制规律分析典型异步电动机矢量控制系统情境三交流异步电动机控制技术二、基于定子磁链定向的异步电动机直接转矩控制技术（一）直接转矩控制基本概念（二）异步电动机直接转矩控制规律（三）改进的控制系统）基于扩充电压矢量表的改进方案）基于调节电压空间矢量占空比的改进方案（四）与的对比情境三交流异步电动机控制技术三、异步电动机无速度传感器控制技术（一）基于电机数学模型的转子速度估算（二）基于模型参考自适应的转子速度估算情境三交流异步电动机控制技术四、应用举例交流异步电动机在电动汽车等领域应用广泛，如日本三菱汽车工业公司的小型乘用车采用了的异步电动机，采用晶体管逆变器和矢量控制；日野汽车工业公司的混合动力大客车采用了的异步电动机，采用了变压变频控制的逆变器供电等。我国电动公交客车采用了型相极交流异步电机驱动系统。电机额定功率为峰值功率为额定电压额定效率%质量。电机控制器额定输入电压为（电压范围）额定效率%控制系统供电电压为质量。电机及控制器的冷却方式都是水冷。情境四交流永磁电动机控制技术一、无刷直速电动机控制技术第四部分车用电机控制技术（）无刷宣流电动机调速系统（二）无刷直流电动机无传感器控制技术情境四交流永磁电动机控制技术二、永磁同步电动机控制技术（）永磁同步电动机动态数学模型与矢量图(二)永磁同步电动机矢量控制技术情境四交流永磁电动机控制技术二、永磁同步电动机控制技术（三）永磁同步电动机直接转矩控制技术)电压矢量对定子磁链幅值的控制作用）定子电压矢量对电机转矩的控制作用）直接转矩控制系统中转矩增量分析）常见永磁同步电机直接转矩控制系统情境四交流永磁电动机控制技术三、永磁同步电动机无传感器控制技术)模型参考自适应法())扩展卡尔曼滤波()）无置传感密制芯情境四交流永磁电动机控制技术四、应用举例使用交流永磁电机可以实现较高的功率因数和效率；可以得到较高的磁感应强度，因而可以制作小型高速的电动机；容易实现多极化，所以适于制作轮毂式电机。目前痛能源汽车领域，交流永磁电机应用较多，如日本丰田汽车公司的普锐斯混合动力汽车采用了的交流永磁电机采用逆变器和车载镣氢蓄电池。上海电驱动有限公司为燃料电池汽车研制了永磁无刷直流电机驱动系统，电机持续功率峰值功率为额定转矩峰值转矩额定转速最高转速电机质量最高效率达到%冷却方式为水冷，电机驱动功率变换器冷却方式也为水冷。情境五开关磁阻电动机控制技术电动机的转子为反应式，无须额外励磁，电机结构非常简单，定子绕组所需电流仅由简单开关构成的功率变换器即可提供，所以电动机调速系统日益得到人们重视，在包括新能源汽车等多种场合中得到越来越多的应用。第四部分车用电机控制技术情境五开关磁阻电动机控制技术一、开关磁阻电动机控制原理二、典型开关磁阻电动机调速系统(一)开关磁阻电动机的机械特性(二)电流斩波控制（三）角度位置控制三、应用举例相对于交流异步电动机和交流永磁电机，目前电动机在新能源汽车领域应用较少，但仍是一种非常有应用前景的电机。英国某公司研制的开关磁阻电机已于世纪年代用于城市有轨电车。日本东京理科大学开发了用于丰田普锐斯的开关磁阻电机，最大转矩・效率达到%北京中纺锐力机电有限公司开发了的最高转速的混合动力轿车用开关磁阻电机系统、的纯电动公交车用开关磁阻电机系统。延时符谢谢观赏