新能源汽车电机设计及控制_新能源汽车电机工作原理

2024-07-03 19:29:59

1.新能源汽车对电机的要求有哪些

2.新能源汽车驱动电机的技术参数有哪些

3.电动汽车电机差别

4.典型新能源汽车电机控制器内igbt模块。有几个igbt组成?

5.小汽车的电控

新能源汽车电机设计及控制_新能源汽车电机工作原理

太平洋汽车网所谓电机，就是将电能与机械能相互转换的一种电力元器件。当电能被转换成机械能时，电机表现出电动机的工作特性；当机械能被转换成电能时，电机表现出发电机的工作特性。大部分电动汽车在刹车制动的状态下，机械能将被转化成电能，通过发电机来给电池回馈充电。

展开全文近年来，伴随着行业的发展，新能源汽车逐渐被广泛使用，各大厂商也推出了自家的明星产品。电机作为电动汽车最重要的部件之一，各大厂商纷纷选择合宜的电机，运用在自家的产品上。而到底不同的电机有什么差别？又各自被运用到哪些车型上去了？

电动机的发展状态及分类电动汽车经常采用的驱动电机有直流电机、异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机四类。最早应用于电动汽车的是直流电机，这种电机的特点是控制性能好、成本低。随着电子技术、机械制造技术和自动控制技术的发展，异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机表现出比直流电机更加优越的性能，这些类型的电机正在逐步取代直流电机。

下表是电动汽车常用的四种驱动电机性能比较：

★直流电动机优点：成本低、易控制、调速性能良好缺点：结构复杂、转速低、体积大、维护频繁特性：在电动汽车发展早期，直流电机被作为驱动电机广泛应用，但是由于其结构复杂，导致它的瞬时过载能力和电机转速的提高受到限制，长时间工作会产生损耗，增加维护成本。

此外，电动机运转时电刷冒出的火花使转子发热，会造成高频电磁干扰，影响整车其他电器性能。因此，目前电动汽车行业已经基本将直流电动机淘汰。

应用代表车型：早期部分车型：

■小结：基本上处于淘汰阶段，应用车型都是早期上市车型。

★永磁同步电机优点：效率高、结构简单、体积小、重量轻缺点：成本较高、高温下磁性衰退特性：所谓永磁，是指在制造电机转子时加入永磁体，使电机的性能得到进一步提升。而所谓同步，则指的是转子的转速与定子绕组的电流频率始终保持一致。因此，通过控制电机的定子绕组输入电流频率，电动汽车的车速将最终被控制。

与其他类型的电机相比较，永磁同步电机最大优点就是具有较高的功率密度与转矩密度，说白了，就是相比于其他种类的电机，在相同质量与体积下，永磁同步电机能够为新能源汽车提供最大的动力输出与加速度。这也是在对空间与自重要求极高的新能源汽车行业，永磁同步电机成为首选的主要原因。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

新能源汽车对电机的要求有哪些

新能源汽车技术原理和分析

1.串联式合动力汽车

发动机、发电机、驱动电机、蓄电池等是构成串联式混合动力汽车的主要部件。从机械的角度来看，电机与行驶系统直接连接，发动机仅仅是用来发电，并没有直接参与汽车驱动。在这个系统中，蓄电池起到控制电量的作用，能够做到平衡电机的输入功率与发电机的输出功率。

2.联式合动力汽车

发动机、发电机、电机、逆变器、蓄电池等是构成并联式混合动力汽车的主要部件。并联式混合动力汽车具有2套驱动系统，在汽车行驶的过程中，可以进行选择，单独的使用发动机/电机作为动力来源，或者通过动力耦合装置，将电机与发动机协调起来，共同作为动力来源。

3.混联式混合动力汽车

发动机、发电机、电机、行星齿轮机构、蓄电池等是构成混联式混合动力汽车的主要部件。混联式混合动力汽车是串联与并联混合动力汽车的综合，结合了两者的优点，利用行星齿轮机构有效的连接动力源，根据实际的状态调节，使行车系统中的电动机、发电机处在了最佳的工作状态，提高了系统的总功率。

4.纯电动汽车

电力驱动控制系统、汽车底盘、辅助装置等是纯电动汽车的组成构件。纯电动汽车指的是仅仅凭借自带的电池所存储的能量作为动力来源的汽车。这种纯电动汽车噪声小、零排放，因此是最为环保的一类汽车。这类汽车只有唯一的动力来源，完全凭借着电池储能，所以行车里程的距离取决于电池储能的大小。

新能源汽车驱动电机的技术参数有哪些

电动汽车电机的基本要求有以下几点：

(1)电机结构紧凑、尺寸小，封装尺寸有限，必须根据具体产品进行特殊设计。

(2)重量轻，以减轻车辆的整体重量。应尽量采用铝合金外壳，同时转速要高，以减轻整车的质量，增加电机与车体的适配性，扩大车体可利用空间，从而提高乘坐的舒适性。

(3)可靠性高、失效模式可控，以保证乘车者的安全。

(4)提供精确的力矩控制，动态性能较好。

(5)效率高，功率密度较高。要保证在较宽的转速和转矩范围内都有很高的效率，以降低功率损耗，提高一次充电的续驶里程。

(6)成本低，以降低车辆生产的整体费用。

(7)调速范围宽。应包括恒转矩区和恒功率区，低速运行输出的恒定转矩大，以满足汽车快速启动、加速、负荷爬坡等要求；高速运行输出恒定功率，有较大的调速范围，以满足平坦的路面、超车等高速行驶的要求。

(8)瞬时功率大，过载能力强。要保证汽车具有4~5倍的过载能力，以满足短时内加速行驶与最大爬坡的要求。

(9)环境适应性好。要适应汽车本身行驶的不同区域环境，即使在较恶劣的环境中也能够正常工作，具有良好的耐高温、耐潮湿性能。

(10)制动再生效率高。在汽车减速时，能够实现反馈制动，将能量回收并反馈回电池，使得电动汽车具有最佳能量利用率。

(11)其他。结构简单，价格低廉，适合大批量生产，运行时噪声低，使用维修方便。

(12)与一般工业用电机不同，用于汽车的驱动电机应具有调速范围宽、起动转矩大、后备功率高、效率高的特性，此外，还要求可靠性高、耐高温及耐潮、结构简单、成本低、维护简单、适合大规模生产等。未来我国电动汽车用驱动电机系统将朝着永磁化、数字化和集成化方向发展。

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电动汽车电机差别

新能源汽车具有环保、节约、简单三大优势。在纯电动汽车上体现尤为明显:以电动机代替燃油机,由电机驱动而无需自动变速箱。相对于自动变速箱,电机结构简单、技术成熟、运行可靠。

传统的内燃机能高效产生转矩时的转速限制在一个窄的范围内,这就是为何传统内燃机汽车需要庞大而复杂的变速机构的原因;而电动机可以在相当宽广的速度范围内高效产生转矩,在纯电动车行驶过程中不需要换挡变速装置,操纵方便容易,噪音低。

与混合动力汽车相比,纯电动车使用单一电能源,电控系统大大减少了汽车内部机械传动系统,结构更简化,也降低了机械部件摩擦导致的能量损耗及噪音,节省了汽车内部空间、重量。

电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行使中的主要执行结构,驱动电机及其控制系统是新能源汽车的核心部件(电池、电机、电控)之一,其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标,它是电动汽车的重要部件。

电动汽车中的燃料电池汽车FCV、混合动力汽车HEV和纯电动汽车EV三大类都要用电动机来驱动车轮行驶,选择合适的电动机是提高各类电动汽车性价比的重要因素。

因此研发或完善能同时满足车辆行驶过程中的各项性能要求,并具有坚固耐用、造价低、效能高等特点的电动机驱动方式显得极其重要。

典型新能源汽车电机控制器内igbt模块。有几个igbt组成?

新能源汽车有三大优势:环保、经济、简单。在纯电动汽车中尤其明显:电动机代替燃油发动机由电动机驱动，没有自动变速器。与自动变速器相比，该电机结构简单，技术成熟，运行可靠。甚至被认为是中国汽车工业在新能源汽车产业中的实现&ldquo弯道超车。希望的领域之一。新能源电动蒸汽伴侣需要由电机驱动系统、电池系统和车辆调节系统三部分组成，其中电机驱动系统直接将电能转化为机械能，这决定了电动汽车的性能指标。因此，驱动电机的选择尤为重要。然后，汽车边肖会耐心而简要地向朋友们介绍电动车电机的不同之处。

电动汽车的驱动电机应具有以下特征:

l大范围恒功率，满足汽车变速性能。

l启动扭矩大，调速能力强

l高效率，大面积高效率

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l瞬时功率大，过载能力强

l功率密度高，体积小，重量轻

l环境适应性强，适应恶劣环境

l能量反馈效率高

根据驱动原理，电动汽车的驱动电机可以包括以下四种类型:

1.直流电动机

在电动汽车发展的初期，很多电动汽车基本上都采用了DC电机方案。关键是看中DC电机的成熟产品，轻松的调节方式和出色的调速。但是，由于DC电机本身的短板非常突出，其机械结构复杂(电刷和机械换向器等)。)限制了其瞬时过载能力和电机转速的进一步提高。而且在长时间工作的情况下，电机的机械结构会造成损耗，增加维护成本。另外，电机转动时，电刷火花会使转子发热，浪费能量，使散热困难，还会造成高频电磁干扰。这些因素基本上会影响到具体的车辆性能。

由于DC汽车的缺点非常突出，DC汽车已经在电动汽车中被淘汰。

2.交流异步电动机

交流异步电机是目前工业上广泛使用的一种电机。其特点是定子和转子由硅钢片叠片而成，硅钢片两端由铝盖封装，定子和转子之间没有机械零件相互接触。它结构简单，运行可靠耐用，维修方便。交流异步电机比同等功率的DC电机相对效率高，质量轻一半左右。如果采用矢量调节，可以获得与DC电机相当的可控性和更宽的调速范围。交流异步电机因其效率高、比功率高、适合高速旋转等优点，是大功率电动汽车中应用最广泛的电机。

但在高速旋转的情况下，电机转子发热严重，工作时需要保证电机的冷却。同时，异步电机的驱动和调节系统非常复杂，电机本身的成本也偏高。此外，逆变器在运行时需要提供额外的无功功率来建立磁场。因此，与永磁电机和开关磁阻电机相比，异步电机的效率和功率密度较低，不是能效的最佳选择。

异步电机在美国应用广泛，这也是人为与路况有关。在美国，高速公路已经具备了必要的规模。除了大城市，大部分汽车都是以必要的高速连续行驶，所以能高速旋转、高速时效率高的异步电机被广泛使用。

3.交流异步电动机

根据定子绕组电流波形的不同，永磁电机可分为两种类型。一种是无刷DC电机，具有矩形脉冲波电流；另一种是永磁同步电机，它有正弦波电流。这两种电机在结构和工作原理上相似。转子基本都是永磁体，缩短了励磁带来的损耗。定子配有绕组，通过交流电产生扭矩，因此冷却比前一年更容易。由于这种电机不需要安装电刷和机械换向结构，工作时不会产生换向火花，运行安全可靠，维修方便，能量利用率高。

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永磁电机的调节系统比交流异步电机简单。但是由于永磁材料本身的限制，转子的永磁体在高温、振动、过流的情况下会引起退磁，所以永磁电机在复杂的工况下与去年同期相比很容易损坏，所以这一块需要进一步开发和改进。

而且永磁材料价格较高，所以整个电机及其调节系统的成本较高。目前只有稀土资源丰富的中国比较倾向于使用永磁电机的电动汽车驱动方案。和日本、欧洲一样，永磁电机也需要使用轻稀土永磁材料，直接改用不需要稀土材料，但对调节器设计要求较高的开关磁阻电机。

4.开关磁阻电机

开关磁阻电机作为一种新型电机，与其他类型的驱动电机相比，结构最简单。定子和转子是由普通硅钢片制成的双凸极结构。转子上没有绕组，定子装有简单的集中绕组。它具有结构简单牢固、可靠性高、重量轻、成本低、效率高、温升低、维修方便等优点。而且它具有DC调速系统可控性好的优良特性，同时满足恶劣环境下客观条件的要求，非常适合作为电动汽车的驱动电机。

然而，开关磁阻电机具有转矩波动大、位置检测器和非线性系统的特点，磁场呈跳跃旋转，调节系统复杂。它会对DC电源产生很大的脉冲电流。此外，开关磁阻电机是双凸极电机，不可避免地存在转矩波动，噪声是开关磁阻电机最关键的缺点。

然而，最近的研究表明，通过合理的设计、制造和调整技术，可以完全抑制开关磁阻电机的噪声。目前，日本对开关磁阻电机的研究相当深入。日本制造的开关磁阻电机也广泛应用于电动汽车、家用电器等行业。现在国内一些厂商也逐渐关注这款电动车驱动电机未来的发展方向。

为新能源汽车创造高效的驱动电机

基于对电机和电动车行业的深入探索和长期积累，致远电子在MPT系列电机测试系统&mdash上成功集成新能源汽车专用测试项目；&mdashMAP和进一步的能量反馈测试为广大电动汽车电机设计人员提供了优秀的测试排除方法。

1.地图图

根据GB/T18488-2015《电动汽车驱动电机系统测试规范》，需要用MAP图对新能源汽车驱动电机进行测试，获得电机的效率特性和高效区分布。实际测试结果如下:

在图中，横轴是转速，纵轴是扭矩，颜色代表副的效率。它代表了电机在不同工作区域(转速和扭矩)的效率特性分布，橙红色部分是电机的高效区域。高效区分布越广，电机在各种工况下运行越省电。

致远电子MPT电机测试系统内置MAP自动测试功能，可根据用户预设的加载条件，自动调整负载和被测电机在相应工况下的负载，获得不同工况下的效率。最后将海量的测试数据整合成MAP图，可以直观地为用户分析电机的效率特性和高效区的分布。

2.进一步的再生能量反馈测试

同样，根据GB/T18488-2015《电动汽车驱动电机系统试验规范》，需要做好新能源汽车驱动电机的再生能量回馈试验。本次测试的目的是考虑驱动电机在制动时，即在发电机状态下运行时，是否能正常实现电能的反馈，同时评估电机的真实能耗。

致远电机MPT电机测试系统针对驱动电机的再生能量反馈测试，借助内置的MDA电机和驱动器分析仪的集成功能，可以灵活地实时集成电机调节器的输入端，从而准确捕捉电机在制动时的反馈能量值。

同时，致远电机根据电机调节器与动力电池之间的DC充放电特性，专门设计了充放电积分功能，可以在采样率周期内实时积分电机调节器输入端的电信号，即使电机在电机状态和发电机状态之间快速切换，也能捕捉一段时间内电机与动力电池之间的能量传递状态。

好了，今天，边肖汽车的朋友们简要介绍的电动汽车电机有这么多不同之处。不知道小伙伴们听了边肖汽车的简介后，对电动车电机的差异有没有更好的了解。希望边肖汽车的简介能对朋友们有所帮助。如果你想了解更多的知识，那就关注这个网站。边肖车在这里等你！

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小汽车的电控

典型的新能源汽车电机控制器内的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）模块通常由多个IGBT器件组成，具体数量取决于控制器的设计和所需功率。一般来说，这些模块包括 6 至 24 个 IGBT 晶体管。

这些 IGBT 模块用于电机控制，通过改变电流来调整电机的转速和功率输出。IGBT 模块在电动汽车中起到关键作用，它们负责将电池供电的直流电转换为电机所需的交流电，从而控制车辆的加速和制动。这些模块通常设计成高性能和高效率，以确保电机能够以可控制的方式运行，从而提供所需的动力。

小汽车的电控

一、电控

新能源汽车电机、电控系统作为传统发动机变速箱)功能的替代，其性能直接决定了电动汽车的爬坡、加速、最高速度等主要性能指标。同时，电控系统面临的工况相对复杂:需要能够频繁起停、加减速，低速/爬坡时要求高转矩，高速行驶时要求低转矩，具有大变速范围;混合动力车还需要处理电机启动、电机发电、制动能量回馈等特殊功能。

电控方面，对于一般的主机厂来说，真正掌握的只有整车控制器，新能源汽车整车控制器与传统汽车的整车控制器差别并不是很大，它的成熟度也比较高。此外，电机的能耗直接决定了固定电池容量情况下的续航里程。因此，电动汽车驱动系统在负载要求、技术性能和工作环境上有特殊要求:

1，驱动电机要有更高的能量密度，实现轻量化、低成本，适应有限的车内空间，同时要具有能最回馈能力，降低整车能耗;

2，驱动电机同时具备高速宽调速和低速大扭矩，以提供高启动速度、爬坡性能和高速加速性能;

3，电控系统要有高控制精度、高动态响应速率，并同时提供高安全性和可靠性。