新能源汽車電子教案 第二章電動汽車基礎(chǔ)

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1、第二章電動汽車基礎(chǔ)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.學(xué)習(xí)電動汽車，首先請讀者電動汽車的電動機的分類和相關(guān)概念。2.電動汽車的電池對電動汽車的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，要求掌握電動汽車電池的定義與分類。3.目前，電動汽車的電池成為阻礙電動汽車推廣的主要技術(shù)瓶頸，請讀者了解目前幾種應(yīng)用前景較好的動力電池。第一節(jié)電動汽車的電動機一、電動汽車電動機的相關(guān)概念1電動機的定義電動機（Motors）是把電能轉(zhuǎn)換成機械能的一種設(shè)備。它是利用通電線圈（也就是定子繞組）產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并作用于轉(zhuǎn)子鼠籠式閉合鋁框形成磁電動力旋轉(zhuǎn)扭矩。電動機的組成

2、電動機主要由定子與轉(zhuǎn)子組成，通電導(dǎo)線在磁場中受力運動的方向跟電流方向和磁感線（磁場方向）方向有關(guān)。電動機工作原理是磁場對電流受力的作用，使電動機轉(zhuǎn)動。2負(fù)載性質(zhì)?負(fù)載性質(zhì)是指負(fù)載類型及其機械特性，是連續(xù)運行的負(fù)載還是斷續(xù)運行的負(fù)載，是恒定的力矩，還是變化的力矩，是恒轉(zhuǎn)速運行還是變速運行3負(fù)載容量負(fù)載容量是針對電動機功率和轉(zhuǎn)矩的大小而確定，電機功率的選擇應(yīng)滿足配套機械負(fù)載必需的容量，不要過大也不可以過小。功率選得過大，不能充分發(fā)揮電動機效率，增加投資費用和運行費用，浪費電力；功率選得過小，會使電動機超負(fù)

3、荷工作，電動機發(fā)熱，絕緣壽命縮短。二、電動汽車用電動機分類電動汽車驅(qū)動電動機種類：電動機有轉(zhuǎn)換器無轉(zhuǎn)換器特種電動機交流電動機正弦波電動機方波電動機同步磁阻電動機直流電動機1、按工作電源分類根據(jù)電動機工作電源的不同，可分為直流電動機和交流電動機。2、按結(jié)構(gòu)及工作原理分類電動機按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為直流電動機，異步電動機和同步電動機。3、按起動與運行方式分類電動機按起動與運行方式可分為電容起動式單相異步電動機、電容運轉(zhuǎn)式單相異步電動機、電容起動運轉(zhuǎn)式單相異步電動機和分相式單相異步電動機。4、按運轉(zhuǎn)速度分類

4、：電動機按運轉(zhuǎn)速度可分為高速電動機、低速電動機、恒速電動機、調(diào)速電動機。5、按絕緣等級分為：A級、E級、B級、F級、H級、C級6、按額定工作制分①連續(xù)工作制（SI）：電動機在銘牌規(guī)定的額定值條件下，保證長期運行②短時工作制（S2）：電動機在銘牌規(guī)定的額定值條件下，只能在限定的時間內(nèi)短時運行。短時運行的持續(xù)時間標(biāo)準(zhǔn)有四種：10min、30min、60min及90min。③斷續(xù)工作制（S3）三、電動汽車常用的電動機1直流電動機.（DCM）1）定義：直流電動機（directcurrentmotor，DCmo

5、tor）將直流電能轉(zhuǎn)換為機械能的轉(zhuǎn)動裝置。2）特點（1）調(diào)速性能好。（2）起動力矩大。（3）高速性能不佳。3）構(gòu)造分為兩部分：定子與轉(zhuǎn)子。其中，定子包括：主磁極，機座，換向極，電刷裝置等；轉(zhuǎn)子包括：電樞鐵芯，電樞繞組，換向器，軸和風(fēng)扇等。2.交流感應(yīng)電動機（inductionmotor）1）交流感應(yīng)電動機定義交流感應(yīng)電動機又稱交流異步電動機，由定子繞組形成的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流的磁場相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的交流電動機。2）特點交流感應(yīng)電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、成本低廉、運行可靠

6、、低轉(zhuǎn)矩脈動和低噪音特點。最大缺點是驅(qū)動電路復(fù)雜，相對于永磁電機而言，感應(yīng)電機（異步電機）效率和功率密度偏低。3）工作原理異步電動機定子上有三相對稱的交流繞組，三相對稱交流繞組通入三相對稱交流電流時，將在電機氣隙空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子繞組的導(dǎo)體處于旋轉(zhuǎn)磁場中，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線，并產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，判斷感應(yīng)電動勢方向。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體通過端環(huán)自成閉路，并通過感應(yīng)電流。3.永磁無刷電動機簡介與傳統(tǒng)的電勵磁電動機相比，永磁電動機特別是稀土永磁電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、體積小、質(zhì)量小、損耗少、效率高，以及電動機的

7、形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優(yōu)點.4.開關(guān)磁阻電動機1）開關(guān)磁阻電動機的定義開關(guān)磁阻電動機（SwitchedReluctanceDrive：SRD）是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動機調(diào)速系統(tǒng)之后發(fā)展起來的最新一代無級調(diào)速系統(tǒng)，是集現(xiàn)代微電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、電力電子技術(shù)、紅外光電技術(shù)及現(xiàn)代電磁理論、設(shè)計和制作技術(shù)為一體的光、機、電一體化高新技術(shù)。2）系統(tǒng)特點①結(jié)構(gòu)簡單。②起動優(yōu)點。③頻繁起停。④性能好。⑤效率高損耗小。5.永磁電機永磁電機包括反電動勢為方波的無刷直流電機和反電動勢為正反弦波的永磁同步電機。

8、1）無刷直流電機。無刷直流電機具有高轉(zhuǎn)矩密度、高功率密度、位置檢測和控制方法簡單、效率高優(yōu)點。但因換相電流難以達到理想狀況，造成電機存在一定程度的轉(zhuǎn)矩脈動及振動噪音，因此較適合應(yīng)用于減速系統(tǒng)和車速不高的電動汽車。2）永磁同步電機永磁同步電動機的運行原理與電勵磁同步電動機相同，但它以永磁體提供的磁通替代后者的勵磁繞組勵磁，使電動機結(jié)構(gòu)較為簡單，降低了加工和裝配費用，且省去了容易出問題的集電環(huán)和電刷，提高了電動機運行的可靠性；又因無需勵磁電流，省去了勵磁損耗