任務(wù)2 純電動汽車驅(qū)動單元認知

新能源汽車動力驅(qū)動單元,任務(wù)2純電動汽車驅(qū)動單元認知,建議課時：3學(xué)時,知識目標1.能夠描述純電動汽車驅(qū)動單元的功能和基本結(jié)構(gòu)；2.能夠描述純電動汽車的驅(qū)動類型；3.能夠描述純電動汽車的電機驅(qū)動系統(tǒng)的類型；4.能夠描述典型純電動汽車驅(qū)動單元的結(jié)構(gòu)特點。技能目標1.能夠檢索資料，總結(jié)純電動汽車各種驅(qū)動類型的結(jié)構(gòu)和特點。素養(yǎng)目標（1）能夠制訂工作計劃，獨立完成工作學(xué)習(xí)任務(wù)。（2）能夠在工作過程中，與小組其他成員合作、交流并進行學(xué)習(xí)任務(wù)分工，具備團隊合作和安全操作的意識。（3）養(yǎng)成服從管理，規(guī)范作業(yè)的良好工作習(xí)慣。（4）培養(yǎng)安全工作的習(xí)慣。,教學(xué)目標,二、獲取信息,學(xué)習(xí)目錄,任務(wù)導(dǎo)入,作為從事新能源汽車行業(yè)的專業(yè)人員，你知道純電動汽車有幾種驅(qū)動形式嗎？,引導(dǎo)問題1:純電動汽車驅(qū)動單元有什么功能？基本結(jié)構(gòu)是什么?,獲取信息,1.純電動汽車驅(qū)動單元功能純電動汽車驅(qū)動單元的功能是將儲存在動力電池中的電能高效地轉(zhuǎn)化為車輪的動能進而推進汽車行駛，并能夠在汽車減速制動或者下坡時，實現(xiàn)再生制動。驅(qū)動電機的功能是將電能轉(zhuǎn)化為機械能，通過傳動裝置驅(qū)動或直接驅(qū)動車輪。早期的純電動汽車上廣泛采用直流串激電動機，這種電動機具有“軟”的機械特性，與汽車的行駛特性非常適應(yīng)。但直流電動機由于存在換向火花，比功率較小，效率較低，維護保養(yǎng)工作量打等缺點，隨著電動機技術(shù)和電動機控制技術(shù)的發(fā)展，正在逐漸被直流無刷電動機、永磁同步電機和交流異步電動機所取代。,獲取信息,2.純電動汽車驅(qū)動單元基本結(jié)構(gòu)與混合動力汽車相比，純電動汽車驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)要更加簡單，沒有混合動力汽車驅(qū)動單元內(nèi)部需要兼顧內(nèi)燃機與電力驅(qū)動兩個動力的復(fù)雜連接結(jié)構(gòu)。如圖4-2-1是純電動汽車驅(qū)動單元的外形。純電動汽車驅(qū)動單元內(nèi)部通常主要包括一個大功率的驅(qū)動電機和用于將電機進行減速的行星齒輪減速機構(gòu)，或者其它形式的減速齒輪機構(gòu)，同時根據(jù)驅(qū)動單元的設(shè)計不同，有的車輛驅(qū)動單元還包括有差速機構(gòu)。,圖4-2-1純電動汽車驅(qū)動單元,獲取信息,純電動汽車驅(qū)動單元是電動汽車的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機汽車的最大不同點。電動汽車對驅(qū)動系統(tǒng)的要求很高。驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)符合下列要求：（1）瞬時功率大，短時過載能力強，以滿足爬坡及加速的需要。（2）調(diào)速范圍寬廣。（3）在運行的全部速度范圍和負載范圍內(nèi)，具有較高的效率。也就是在電機所有工作范圍內(nèi)綜合效率高,以盡量提高電動汽車一次續(xù)駛里程。（4）可靠性高，使用方便簡單，價格低廉。（5）功率密度高，體積小，質(zhì)量輕。純電動汽車傳動裝置內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)見與4-2-2。傳遞裝置的作用是將電機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩傳給汽車的驅(qū)動軸。因為電機可以帶負載啟動，所以純電動汽車上無須傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的離合器。并且驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)向可以通過電路控制來實現(xiàn)變換，因此，純電動汽車無需內(nèi)燃機汽車變速器中的倒檔。當采用電動機無級調(diào)速控制時，電動汽車可以省去傳統(tǒng)汽車的變速器。,獲取信息,在采用電動輪驅(qū)動時，純電動汽車也可以省去傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車傳統(tǒng)系統(tǒng)的差速器。,圖4-2-2純電動汽車驅(qū)動單元內(nèi)部基本結(jié)構(gòu),引導(dǎo)問題2:純電動汽車有幾種驅(qū)動類型？,獲取信息,1.純電動汽車的驅(qū)動類型針對驅(qū)動輪所施加驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的來源來說，電動車輛所采用的驅(qū)動方式總體上可分為兩種：集中驅(qū)動和車輪獨立驅(qū)動。（1）集中驅(qū)動集中驅(qū)動利用一個動力源通過變速器和減速器（或只通過減速器）降速增扭，最后經(jīng)差速器將驅(qū)動轉(zhuǎn)矩大致平均地分配給左右驅(qū)動半軸，可以采用前輪驅(qū)動、后輪驅(qū)動或四輪驅(qū)動的形式，其結(jié)構(gòu)如圖4-2-3所示。,圖4-2-3集中驅(qū)動形式,獲取信息,（2）獨立驅(qū)動車輪獨立驅(qū)動是只利用多個動力源分別驅(qū)動單個車輪，可以分為兩輪獨立驅(qū)動和四輪獨立驅(qū)動，其結(jié)構(gòu)如圖4-2-6所示。,圖4-2-4車輪獨立驅(qū)動形式,獲取信息,集中驅(qū)動和車輪獨立驅(qū)動優(yōu)缺點的比較如表4-2-1：,集中驅(qū)動和車輪獨立驅(qū)動優(yōu)缺點比較,引導(dǎo)問題3:純電動汽車有幾種電機驅(qū)動系統(tǒng)？,獲取信息,純電動汽車常用的電機驅(qū)動系統(tǒng)有四種類型：直流電機驅(qū)動系統(tǒng)、交流電機驅(qū)動系統(tǒng)、永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)和開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)。1.直流電機驅(qū)動系統(tǒng)直流電機驅(qū)動系統(tǒng)采用有刷直流電機，電機控制器一般采用斬波器控制方式。它具有成本低、易于平滑調(diào)速、控制器簡單、控制相對成熟等優(yōu)點。但由于需要電刷和換向器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運行時有火花和機械磨損，所以電機運行轉(zhuǎn)速不宜太高。尤其是對無線電信號的干擾，這對高度智能化的未來電動汽車是致命的弱點。,獲取信息,鑒于直流電機驅(qū)動系統(tǒng)的驅(qū)動控制器部分優(yōu)勢突出，使得直流電機驅(qū)動系統(tǒng)在當前燃料電池電動汽車領(lǐng)域仍占有一席之地。,圖4-2-5使用直流電機的低速純電動車,獲取信息,2.異步電機驅(qū)動系統(tǒng)這種電機結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，效率比直流電機高，與永磁無刷電機、開關(guān)磁阻電機相比，成本最為低廉，但控制較為復(fù)雜?？偟恼f來，異步電機系統(tǒng)的綜合性價比具有一定的優(yōu)勢，尤其是異步電機的高可靠性、免維護、成本低廉的優(yōu)點。,圖4-2-6使用異步電機的特殊功能車輛,獲取信息,3.永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)的效率高是其最大特點，質(zhì)量輕，體積小，也無需維護。與異步電動機相比，永磁同步電機成本較高，可靠性和使用壽命也較差，同時永磁體還存在失磁的可能。另外，制造工藝也比異步電機復(fù)雜。在控制上，由于永磁體的存在，弱磁控制有一定的難度。因此目前大多數(shù)純電動汽車的永磁同步電機都帶有冷卻系統(tǒng)。,圖4-2-7純電動汽車,獲取信息,4.開關(guān)磁阻電機系統(tǒng)該電機轉(zhuǎn)子沒有繞組做成凸極，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，快速響應(yīng)好，效率與異步電機相當。由于轉(zhuǎn)子無繞組，該電機系統(tǒng)特別適合頻繁的正反轉(zhuǎn)及沖擊負載等工況。開關(guān)磁阻電機系統(tǒng)驅(qū)動電路采用的功率開關(guān)元件較少，電路簡單，能較方便地實現(xiàn)寬調(diào)速和制動能量的反饋。因此，這種系統(tǒng)在電動汽車中亦有一定的應(yīng)用，缺點主要在于其結(jié)構(gòu)帶來的噪音和振動較大。,引導(dǎo)問題4:典型的純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)有什么結(jié)構(gòu)特點？,獲取信息,以下介紹北汽新能源和比亞迪E6純電動汽車驅(qū)動單元的結(jié)構(gòu)特點。1.北汽新能源純電動汽車驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)認知以下以北汽新能源采用的上海大郡動力控制技術(shù)有限公司生產(chǎn)的EA80電機系統(tǒng)為例，介紹北汽電機控制系統(tǒng)（驅(qū)動單元）的結(jié)構(gòu)組成。如圖4-2-8所示，北汽新能源EV系列純電動汽車的電機控制系統(tǒng)由電機和電機控制器組成。,圖4-2-8北汽新能源的電機和電機控制器,獲取信息,如圖4-2-9是北汽新能源電機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制示意圖，其中電機主要負責機械動力的輸出，其安裝環(huán)境主要是在傳動軸上；電機控制器主要負責電能的交直流轉(zhuǎn)換，其安裝環(huán)境主要是電能和信號的連接。,圖4-2-9北汽新能源的電機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制示意圖,獲取信息,EA80電機系為永磁同步電機，其具有以下特點：（1）功率因素高，節(jié)約無功功率，降低了定子電流，減少了定子銅損；（2）高效率、高功率密度、寬的調(diào)速范圍；（3）采用封閉、液冷散熱設(shè)計，電機適合于高溫等惡劣的工作環(huán)境；（4）采用內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)，可以控制磁阻轉(zhuǎn)矩為正，在相同電流下可產(chǎn)生更大的轉(zhuǎn)矩；（5）通過電機內(nèi)置熱敏電阻，能起到電機過溫保護功能。電機在整車中的安裝布置如圖4-2-10所示。,獲取信息,圖4-2-10電機在整車中的安裝布置,a）兩驅(qū),b）四驅(qū),獲取信息,電機控制器的作用如下：（1）接收整車控制器（單元）命令；（2）將直流電壓轉(zhuǎn)化為交流電壓，控制電機在不同轉(zhuǎn)速下的扭矩輸出；（3）將電機控制器系統(tǒng)的狀態(tài)返回給整車。電機控制器又稱智能功率模塊，電機控制器是系統(tǒng)的控制中心。它對所有的輸入信號進行處理，并將電機控制系統(tǒng)運行狀態(tài)的信息發(fā)送給整車控制器，其具有以下特點：（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊；（2）采用最新的IGBT技術(shù)，采用液冷散熱；（3）電機控制器能通過SAEJ1939與服務(wù)工具以及整車控制器進行通訊數(shù)據(jù)連接；（4）采用較高的開關(guān)頻率5KHz，電機運行噪音??；（5）采用轉(zhuǎn)子磁場定向控制以及SVPWM技術(shù)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制，轉(zhuǎn)矩控制精度高；（6）高壓逆變電路的直流高壓輸入、低壓控制電路分別獨立供電，互不干擾；高壓直流輸入電壓范圍寬200V440V。,獲取信息,電機控制器在整車中的安裝布置如圖4-2-11所示。,圖4-2-11電機控制器在整車中的安裝布置,獲取信息,2.比亞迪E6驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)認知（1）部件位置及功能說明動力總成由驅(qū)動電機（動力電機）和變速箱組成。如圖4-2-12所示。,圖4-2-12比亞迪E6動力總成,獲取信息,（2）E6驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)圖如圖4-2-13所示。,圖4-2-13比亞迪E6驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)圖,獲取信息,（3）驅(qū)動單元組成部件認知驅(qū)動單元前殼體，如圖4-2-14所示。,圖4-2-14比亞迪E6驅(qū)動單元前殼體,獲取信息,減速齒輪，如圖4-2-15所示。,圖4-2-15比亞迪E6驅(qū)動單元減速齒輪,獲取信息,解角器，如圖4-2-16所示。,圖4-2-16比亞迪E6驅(qū)動單元解角器,獲取信息,解角器軸承，如圖4-2-17所示。,圖4-2-17比亞迪E6驅(qū)動單元解角器軸承,獲取信息,定子線圈，如圖4-2-18所示。,圖4-2-18比亞迪E6驅(qū)動電機定子線圈,獲取信息,驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子，如圖4-2-19所示。,圖4-2-19比亞迪E6驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子,任務(wù)實施,1.實施要求本操作任務(wù)主要完成純電動汽車驅(qū)動單元類型識別和特點分析。（1）純電動汽車驅(qū)動單元類型和特點認知（2）北汽新能源純電動汽車驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)認知（3）比亞迪純電動汽車驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)認知2.實施準備（1）防護裝備：（2）車輛、臺架、總成：北汽新能源、比亞迪E6純電動汽車驅(qū)動單元總成及部件；純電動汽車驅(qū)動單元掛圖、模型及視頻資料（3）專用工具、設(shè)備：（4）手工工具：（5）輔助材料：,任務(wù)實施,3.實施步驟1.純電動汽車驅(qū)動單元類型和特點認知參觀實訓(xùn)室的純電動汽車動力驅(qū)動單元掛圖、模型；檢索資料，或網(wǎng)上搜索或走訪周邊汽車銷售店面，了解純電動汽車動力驅(qū)動單元的類型和特點。提示：可參照“學(xué)習(xí)拓展”的內(nèi)容。2.典型純電動汽車驅(qū)動單元的結(jié)構(gòu)特點根據(jù)實訓(xùn)室的裝備，認識純電動汽車驅(qū)動單元的結(jié)構(gòu)特點。（1）北汽新能源純電動汽車驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)認知（2）比亞迪E6純電動汽車驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)認知（3）其他純電動汽車驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)認知,任務(wù)考核,1、判斷題（1）（判斷）驅(qū)動電機的功能是將電能轉(zhuǎn)化為機械能，通過傳動裝置驅(qū)動或直接驅(qū)動車輪。（）（2）（判斷）純電動汽車驅(qū)動單元的功能是將儲存在動力電池中的電能高效地轉(zhuǎn)化為車輪的動能進而推進汽車行駛，并能夠在汽車減速制動或者下坡時，實現(xiàn)再生制動。（）（3）（判斷）集中驅(qū)動利用一個動力源通過變速器和減速器（或只通過減速器）降速增扭，最后經(jīng)差速器將驅(qū)動轉(zhuǎn)矩大致平均地分配給左右驅(qū)動半軸，可以采用前輪驅(qū)動、后輪驅(qū)動或四輪驅(qū)動的形式。（）（4）（判斷）與集中驅(qū)動相比，獨立驅(qū)動的效率較低，成本較高。（）（5）（判斷）純電動汽車常用的電機驅(qū)動系統(tǒng)有兩種類型：直流電機驅(qū)動系統(tǒng)、交流電機驅(qū)動系統(tǒng)。（）,任務(wù)考核,（6）（判斷）北汽新能源EV系列純電動汽車的電機控制系統(tǒng)由電機和電機控制器組成。（）（7）（判斷）電機控制器又稱智能功率模塊，電機控制器是系統(tǒng)的控制中心。它對所有的輸入信號進行處理，并將電機控制系統(tǒng)運行狀態(tài)的信息發(fā)送給整車控制器。（）,任務(wù)考核,2、選擇題（1）（多選）下面說法正確的是（）。A、與純電動汽車相比，混合動力汽車的的驅(qū)動單元的結(jié)構(gòu)較為簡單。B、隨著電動機技術(shù)和電動機控制技術(shù)的發(fā)展，目前直流電動機應(yīng)用越來越少。C、現(xiàn)在在電動汽車應(yīng)用的常見電機有永磁同步電機和交流異步電機。D、純電動汽車驅(qū)動單元是電動汽車的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機汽車的最大不同點。（2）（單選）針對驅(qū)動輪所施加驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的來源來說，電動車輛所采用的驅(qū)動方式總體上可分為（）種。A、5B、（3）（單選）純電動汽車常用的電機驅(qū)動系統(tǒng)有（）種類型。、,任務(wù)考核,（4）（單選）下面說法不正確的是（）。、與永磁無刷電機、開關(guān)磁阻電機相比，異步電機成本低廉，但控制較為復(fù)雜。、與異步電機相比，永磁同步電機成本較高，可靠性和使用壽命