電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)

第六章電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)PPT模板下載：/moban/行業(yè)PPT模板：/hangye/節(jié)日PPT模板：/jieri/PPT素材下載：/sucai/PPT背景圖片：/beijing/PPT圖表下載：/tubiao/優(yōu)秀PPT下載：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/資料下載：/ziliao/PPT課件下載：/kejian/范文下載：/fanwen/試卷下載：/shiti/教案下載：/jiaoan/PPT論壇：

6.1電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述新能源汽車與傳統(tǒng)汽車相比，有那些不同？新能源汽車一般情況下，是將驅(qū)動(dòng)電機(jī)取代發(fā)動(dòng)機(jī)，使用電機(jī)控制器將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能來驅(qū)動(dòng)汽車行駛。發(fā)動(dòng)機(jī)底盤車身電器電機(jī)底盤車身電器控制器（ECU）傳統(tǒng)汽車新能源汽車6.1電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述6.1電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由哪些部分組成？機(jī)械系統(tǒng)：機(jī)械傳動(dòng)、車輪等電氣系統(tǒng)：電機(jī)、功率轉(zhuǎn)換器、電子控制器6.1電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)原理分類：電動(dòng)汽車：主要以動(dòng)力電池為能源源、全部或部分由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車。電動(dòng)汽車純電動(dòng)汽車（EV）混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（HEV）燃料電池電動(dòng)汽車（FCEV）插電式（PHEV）非插電式6.1電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述基本結(jié)構(gòu)蓄電池逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸6.1電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述蓄電池逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸蓄電池發(fā)動(dòng)機(jī)串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車特點(diǎn)：單一的動(dòng)力裝置，兩個(gè)以上能量源6.1電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述串聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意圖6.1電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述串聯(lián)式典型車型介紹CoasterSHEV的外形6.1電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車蓄電池逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸發(fā)動(dòng)機(jī)耦合器并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意圖6.1電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述6.1電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組合驅(qū)動(dòng)方式6.1電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車

概念：可以利用電力網(wǎng)（包括家用電源插座）進(jìn)行補(bǔ)充充電的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。特點(diǎn)：

（1）低噪音、低排放

（2）介于常規(guī)混合動(dòng)力和純電動(dòng)之間

（3）利用晚間“谷電”，降低使用成本

（4）動(dòng)力電池需要具有深充和深放的能力6.1電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述燃料電池電動(dòng)汽車組成：燃料電池發(fā)電機(jī)、燃料儲(chǔ)存裝置、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池等。6.1電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述燃料電池電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)6.1電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述6.1電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述6.1電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述帕薩特領(lǐng)馭燃料電動(dòng)車動(dòng)力源6.1電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述控制信號流動(dòng)力電源流向機(jī)械方式連接6.1電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述電動(dòng)汽車對驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能要求1、體積小、重量輕2、在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)的高效率3、低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩特性及寬范圍內(nèi)的恒定功率特性4、高可靠性5、低價(jià)格6、高電壓7、高轉(zhuǎn)速鋁制外殼DCDC6.2電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的心臟，是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能來驅(qū)動(dòng)車輛的部件。它的任務(wù)是在駕駛?cè)说目刂葡?，高效率地將?dòng)力電池的能量轉(zhuǎn)化為車輪的動(dòng)能，或者將車輪上的動(dòng)能反饋到動(dòng)力電池中。電能和機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化在電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子間的氣隙形成。

目前電動(dòng)汽車常用的電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)有4種：

1）直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)控制一般采用脈寬調(diào)制（PWM)控制方式。要點(diǎn)：電源---直流，控制方式---PWM脈寬調(diào)制勵(lì)磁方式：1.永久磁鐵2.勵(lì)磁繞組6.2電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)6.2電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)6.2電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)6.2電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)什么是直流電機(jī)？6.2電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)定義：將直流電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，它可用作電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)直流電機(jī)的用途1.作電源用——直流發(fā)電機(jī)2.作動(dòng)力用——直流電動(dòng)機(jī)

3.信號的傳遞作為測量元件——直流測速發(fā)電機(jī)作為執(zhí)行元件——直流伺服電動(dòng)機(jī)直流電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：直流發(fā)電機(jī)的電勢波形較好，電磁干擾較小。直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍寬廣，調(diào)速特性平滑。直流電動(dòng)機(jī)過載能力較強(qiáng)，起動(dòng)和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大。缺點(diǎn)：由于存在換向器，其制造、維護(hù)復(fù)雜，價(jià)格較高。6.2電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)6.2電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)他勵(lì)：勵(lì)磁繞組與電樞繞組無關(guān)他勵(lì)式發(fā)電機(jī)nrfI=IaIa－－電樞電流If－－勵(lì)磁電流IfIaRfRLIUEa基本轉(zhuǎn)速ne以下為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，基本轉(zhuǎn)速ne以上為恒功率區(qū)。在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，勵(lì)磁電流保持不變，通過改變電樞電壓來控制轉(zhuǎn)矩。在高速恒功率區(qū)，電樞電壓不變，通過改變勵(lì)磁電流或弱磁來控制轉(zhuǎn)矩。它的這種特性很適合汽車對動(dòng)力源低速高轉(zhuǎn)矩、高速低轉(zhuǎn)矩的要求，而且直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，易于平滑調(diào)速，控制技技術(shù)成熟。6.2電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)6.2電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)一、電流電樞繞組基本知識作用：電樞繞組——功率繞組。當(dāng)電樞繞組在磁場中旋轉(zhuǎn)時(shí)將感應(yīng)電勢，當(dāng)電樞繞組中流通電流時(shí)，電流和氣隙磁場相互作用將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。通過電樞繞組直流電機(jī)進(jìn)行電功率和機(jī)械功率的轉(zhuǎn)換。特點(diǎn)：直流繞組是閉合繞組。每個(gè)元件的兩端點(diǎn)分別連接在兩換向片上，每個(gè)換向片連接兩個(gè)元件，各元件依一定規(guī)律依次連接，形成閉合回路。6.2電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)6.2電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)b)idOEudwtIdOwtaqd2）交流感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)控制一般采用矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制的變頻調(diào)速控制方式。3）交流永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)和水磁光明方波電機(jī)控制系統(tǒng)，其中永磁同步電機(jī)控制一般采用矢量控制方法，永磁無刷方波電機(jī)控制方法與直流電機(jī)控制相似。4)開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)控制一般采用模糊滑?？刂品椒?。6.2電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)矢量控制由于異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。上世紀(jì)60年代末由達(dá)姆斯塔特工業(yè)大學(xué)（TUDarmstadt）的K.Hasse提出矢量控制。在70年代初由西門子工程師F.Blaschke在布倫瑞克工業(yè)大學(xué)(TUBraunschweig)發(fā)表的博士論文中提出三相電機(jī)磁場定向控制方法，通過異步電機(jī)矢量控制理論來解決交流電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制問題。矢量控制實(shí)現(xiàn)的基本原理是通過測量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。永磁同步電機(jī)定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯6.3永磁同步電機(jī)永磁同步電機(jī)定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯立體圖6.3永磁同步電機(jī)嵌好繞組的永磁電機(jī)定子鐵芯6.3永磁同步電機(jī)永磁同步電機(jī)的剖視圖6.3永磁無刷直流電機(jī)（BLDC）內(nèi)定子鐵芯與外永磁轉(zhuǎn)子6.3永磁無刷直流電機(jī)（BLDC）有線圈的內(nèi)定子與霍爾元件6.3永磁無刷直流電機(jī)（BLDC）電機(jī)組合在一起的的內(nèi)定子與外轉(zhuǎn)子6.3永磁無刷直流電機(jī)（BLDC）八線制：控制器直流電源2根（REF+，REF-），霍爾傳感器3根

（HALL-A/B/C），電機(jī)三對繞組3根（A/B/C）6.3矢量控制（FOC）矢量控控制基本原理FOC控制的基本思路基：模擬直流電機(jī)的控制方法進(jìn)行控制，根據(jù)線性變換以及變換前后磁勢和功率不變的原則，通過正交變換將a-b-c三相坐標(biāo)下的數(shù)學(xué)模型變成α-β二相靜止坐標(biāo)系（Clarke)的模型，然后通過旋轉(zhuǎn)變換將二相靜止坐標(biāo)系的模型變成兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（Park）的模型（d-q)。在α-β/d-q變換下將定子電流矢量分解成按轉(zhuǎn)子磁場定向的兩個(gè)直流分量id/iq（其中，id為勵(lì)磁電流分量、iq為轉(zhuǎn)矩電流分量）。并對其分別加以控制，控制id相當(dāng)于控制磁通，控制iq相當(dāng)于控制轉(zhuǎn)矩。6.3矢量控制（FOC）1、d、q軸是什么?d軸是電機(jī)中的直軸，q軸是交軸。是一個(gè)虛擬坐標(biāo)軸（現(xiàn)實(shí)中不存在），為了便于分析。勵(lì)磁磁場和轉(zhuǎn)子磁場會(huì)存在一定的角度（功角），可以把兩個(gè)磁場相互的作用力分解垂直于磁場方向和呈90度交叉方向兩部分（就像把一個(gè)作用力分解成為X和Y軸上的分力一樣），轉(zhuǎn)子磁極的中心線作為直軸d，將垂直于d軸兩相鄰磁極間定義為q軸。6.3模糊控制?適用對象：

模糊控制系統(tǒng)通常適用于難以建立解釋數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜系統(tǒng)的控制。?建立基礎(chǔ)：

模糊控制是以模糊集合論，模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計(jì)算機(jī)數(shù)字控制。?包含模型：

模糊控制系統(tǒng)主要包括Mamdani模糊規(guī)則控制和Takagi-Sugeno模糊模型（簡稱T-S模型）控制兩形式。6.3模糊控制模糊控制的基本原理模糊控制系統(tǒng)的基本原理可由圖表示，它的核心部分為模糊控制器，如圖中的虛線框中部分所示。6.3模糊控制模糊控制系統(tǒng)的基本算法可以概括為四個(gè)步驟：根據(jù)本次采樣得到的系統(tǒng)的輸出值，計(jì)算所選擇之系統(tǒng)的輸入變量；將輸入變量的精確值變?yōu)槟：?；根?jù)輸入變量（模糊量）機(jī)模糊控制規(guī)則，按模糊推理合成規(guī)則計(jì)算控制量（模糊量）；由上述得到的控制量（模糊量）計(jì)算精確量。6.3模糊控制模糊化在模糊控制系統(tǒng)的運(yùn)行中，控制器的輸入、輸出值是有確定值的清晰量，而在進(jìn)行模糊控制時(shí)，需要的是模糊量，因而需要轉(zhuǎn)換。把物理量的清晰值轉(zhuǎn)換成模糊語言變量值的過程叫做清晰量的模糊化。以語言變量“偏差”x為例，設(shè)x的實(shí)際取值范圍是連續(xù)值，且x∈[-6,6]。將該語言變量模糊化的過程如下：1.將連續(xù)論域X=[-6,6]離散化：N=[-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6];2.設(shè)定語言變量的語言值：NB,NM,NS,O,PS,PM,PB;3.定義好每個(gè)語言變量值，即給他們設(shè)定隸屬度函數(shù)6.3模糊控制隸屬度賦值表6.3模糊控制4.將實(shí)際值與模糊值對應(yīng)：如實(shí)際值x=-6,它是離散化后論域中的點(diǎn)，而且故將-6模糊化NB；又如對實(shí)際值x=-0.8，將其四舍五入取整是-1，由于所以將實(shí)際值x=-0.8離散化為NS一般情況下，如果x的實(shí)際取值范圍是連續(xù)值，且x∈[a,b]，要將其轉(zhuǎn)換成[-n,n]區(qū)間的離散值y，則轉(zhuǎn)換公式為y=2n[x-(a+b)/2]/(b-a)6.3模糊控制對于離散化不不對稱的情況，如[-n,m]，轉(zhuǎn)換公式為y=(m+n)[x-(a+b)/2]/(b-a)?模糊控制規(guī)則模糊控制規(guī)則是由一系列if-then形式的模糊條件語句所構(gòu)成，條件句中的前件為系統(tǒng)的輸入或狀態(tài)，后件是控制量。?推理機(jī)制模糊推理是指采用某推理方法，由采樣時(shí)刻的輸入和模糊控制規(guī)則導(dǎo)出模糊控制器控制量的輸出。常用的推理方法有：6.3模糊控制1.Mamdani模糊推理算法；2.Larsen模糊推理算法；3.Takagi-Sugeno模糊推理算法；4.Tsukamoto模糊推理算法；5.簡單模糊推理算法。6.3模糊控制前面我們提到，對多輸入多輸出（MIMO）模糊控制器，其規(guī)則庫均可以看成是多個(gè)獨(dú)立的多輸入單輸出系統(tǒng)。因而，在此只考慮MISO系統(tǒng)。不失一般性，考慮兩個(gè)輸入――一個(gè)輸出的模糊控制器。設(shè)已建立的模糊控制規(guī)則為6.3模糊控制R1：如果x是A1andy是B1，則z是C1R2：如果x是A2andy是B2，則z是C2…………Rn：如果x是Anandy是Bn，則z是Cn設(shè)已知模糊控制器的輸入模糊量為：x是A’andy是B’，則根據(jù)模糊控制規(guī)則進(jìn)行模糊推理，可以得出輸出變量z的值為