任務2 純電動汽車驅動單元認知

新能源汽車動力驅動單元,任務2純電動汽車驅動單元認知,建議課時：3學時,知識目標1.能夠描述純電動汽車驅動單元的功能和基本結構；2.能夠描述純電動汽車的驅動類型；3.能夠描述純電動汽車的電機驅動系統(tǒng)的類型；4.能夠描述典型純電動汽車驅動單元的結構特點。技能目標1.能夠檢索資料，總結純電動汽車各種驅動類型的結構和特點。素養(yǎng)目標（1）能夠制訂工作計劃，獨立完成工作學習任務。（2）能夠在工作過程中，與小組其他成員合作、交流并進行學習任務分工，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)的良好工作習慣。（4）培養(yǎng)安全工作的習慣。,教學目標,二、獲取信息,學習目錄,任務導入,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動形式嗎？,引導問題1:純電動汽車驅動單元有什么功能？基本結構是什么?,獲取信息,1.純電動汽車驅動單元功能純電動汽車驅動單元的功能是將儲存在動力電池中的電能高效地轉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。驅動電機的功能是將電能轉化為機械能，通過傳動裝置驅動或直接驅動車輪。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。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，隨著電動機技術和電動機控制技術的發(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.純電動汽車驅動單元基本結構與混合動力汽車相比，純電動汽車驅動單元結構要更加簡單，沒有混合動力汽車驅動單元內(nèi)部需要兼顧內(nèi)燃機與電力驅動兩個動力的復雜連接結構。如圖4-2-1是純電動汽車驅動單元的外形。純電動汽車驅動單元內(nèi)部通常主要包括一個大功率的驅動電機和用于將電機進行減速的行星齒輪減速機構，或者其它形式的減速齒輪機構，同時根據(jù)驅動單元的設計不同，有的車輛驅動單元還包括有差速機構。,圖4-2-1純電動汽車驅動單元,獲取信息,純電動汽車驅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。電動汽車對驅動系統(tǒng)的要求很高。驅動系統(tǒng)應符合下列要求：（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，質量輕。純電動汽車傳動裝置內(nèi)部基本結構見與4-2-2。傳遞裝置的作用是將電機的驅動轉矩傳給汽車的驅動軸。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。并且驅動電機的轉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純電動汽車驅動單元內(nèi)部基本結構,引導問題2:純電動汽車有幾種驅動類型？,獲取信息,1.純電動汽車的驅動類型針對驅動輪所施加驅動轉矩的來源來說，電動車輛所采用的驅動方式總體上可分為兩種：集中驅動和車輪獨立驅動。（1）集中驅動集中驅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)差速器將驅動轉矩大致平均地分配給左右驅動半軸，可以采用前輪驅動、后輪驅動或四輪驅動的形式，其結構如圖4-2-3所示。,圖4-2-3集中驅動形式,獲取信息,（2）獨立驅動車輪獨立驅動是只利用多個動力源分別驅動單個車輪，可以分為兩輪獨立驅動和四輪獨立驅動，其結構如圖4-2-6所示。,圖4-2-4車輪獨立驅動形式,獲取信息,集中驅動和車輪獨立驅動優(yōu)缺點的比較如表4-2-1：,集中驅動和車輪獨立驅動優(yōu)缺點比較,引導問題3:純電動汽車有幾種電機驅動系統(tǒng)？,獲取信息,純電動汽車常用的電機驅動系統(tǒng)有四種類型：直流電機驅動系統(tǒng)、交流電機驅動系統(tǒng)、永磁同步電機驅動系統(tǒng)和開關磁阻電機驅動系統(tǒng)。1.直流電機驅動系統(tǒng)直流電機驅動系統(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，結構復雜，運行時有火花和機械磨損，所以電機運行轉速不宜太高。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,鑒于直流電機驅動系統(tǒng)的驅動控制器部分優(yōu)勢突出，使得直流電機驅動系統(tǒng)在當前燃料電池電動汽車領域仍占有一席之地。,圖4-2-5使用直流電機的低速純電動車,獲取信息,2.異步電機驅動系統(tǒng)這種電機結構簡單，制造容易，效率比直流電機高，與永磁無刷電機、開關磁阻電機相比，成本最為低廉，但控制較為復雜?？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.永磁同步電機驅動系統(tǒng)永磁同步電機驅動系統(tǒng)的效率高是其最大特點，質量輕，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.開關磁阻電機系統(tǒng)該電機轉子沒有繞組做成凸極，結構簡單，可靠性高，快速響應好，效率與異步電機相當。由于轉子無繞組，該電機系統(tǒng)特別適合頻繁的正反轉及沖擊負載等工況。開關磁阻電機系統(tǒng)驅動電路采用的功率開關元件較少，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用，缺點主要在于其結構帶來的噪音和振動較大。,引導問題4:典型的純電動汽車驅動系統(tǒng)有什么結構特點？,獲取信息,以下介紹北汽新能源和比亞迪E6純電動汽車驅動單元的結構特點。1.北汽新能源純電動汽車驅動單元結構認知以下以北汽新能源采用的上海大郡動力控制技術有限公司生產(chǎn)的EA80電機系統(tǒng)為例，介紹北汽電機控制系統(tǒng)（驅動單元）的結構組成。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)的結構和控制示意圖，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)結構和控制示意圖,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)嵌式結構，可以控制磁阻轉矩為正，在相同電流下可產(chǎn)生更大的轉矩；（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,b）四驅,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）將直流電壓轉化為交流電壓，控制電機在不同轉速下的扭矩輸出；（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）結構設計緊湊；（2）采用最新的IGBT技術，采用液冷散熱；（3）電機控制器能通過SAEJ1939與服務工具以及整車控制器進行通訊數(shù)據(jù)連接；（4）采用較高的開關頻率5KHz，電機運行噪音??；（5）采用轉子磁場定向控制以及SVPWM技術，實現(xiàn)轉矩閉環(huán)控制，轉矩控制精度高；（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驅動單元結構認知（1）部件位置及功能說明動力總成由驅動電機（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驅動單元結構圖如圖4-2-13所示。,圖4-2-13比亞迪E6驅動單元結構圖,獲取信息,（3）驅動單元組成部件認知驅動單元前殼體，如圖4-2-14所示。,圖4-2-14比亞迪E6驅動單元前殼體,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驅動電機定子線圈,獲取信息,驅動電機轉子，如圖4-2-19所示。,圖4-2-19比亞迪E6驅動電機轉子,任務實施,1.實施要求本操作任務主要完成純電動汽車驅動單元類型識別和特點分析。（1）純電動汽車驅動單元類型和特點認知（2）北汽新能源純電動汽車驅動單元結構認知（3）比亞迪純電動汽車驅動單元結構認知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純電動汽車驅動單元總成及部件；純電動汽車驅動單元掛圖、模型及視頻資料（3）專用工具、設備：（4）手工工具：（5）輔助材料：,任務實施,3.實施步驟1.純電動汽車驅動單元類型和特點認知參觀實訓室的純電動汽車動力驅動單元掛圖、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動單元的類型和特點。提示：可參照“學習拓展”的內(nèi)容。2.典型純電動汽車驅動單元的結構特點根據(jù)實訓室的裝備，認識純電動汽車驅動單元的結構特點。（1）北汽新能源純電動汽車驅動單元結構認知（2）比亞迪E6純電動汽車驅動單元結構認知（3）其他純電動汽車驅動單元結構認知,任務考核,1、判斷題（1）（判斷）驅動電機的功能是將電能轉化為機械能，通過傳動裝置驅動或直接驅動車輪。（）（2）（判斷）純電動汽車驅動單元的功能是將儲存在動力電池中的電能高效地轉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)差速器將驅動轉矩大致平均地分配給左右驅動半軸，可以采用前輪驅動、后輪驅動或四輪驅動的形式。（）（4）（判斷）與集中驅動相比，獨立驅動的效率較低，成本較高。（）（5）（判斷）純電動汽車常用的電機驅動系統(tǒng)有兩種類型：直流電機驅動系統(tǒng)、交流電機驅動系統(tǒng)。（）,任務考核,（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動單元的結構較為簡單。B、隨著電動機技術和電動機控制技術的發(fā)展，目前直流電動機應用越來越少。C、現(xiàn)在在電動汽車應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）針對驅動輪所施加驅動轉矩的來源來說，電動車輛所采用的驅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動系統(tǒng)有（）種類型。、,任務考核,（4）（單選）下面說法不正確的是（）。、與永磁無刷電機、開關磁阻電機相比，異步電機成本低廉，但控制較為復雜。、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