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1、电机及其控制器系统知识培训,一、基本介绍二、工作原理三、应用范围主讲人：刘世伟2015/04,一、基本介绍,1、行业发展现状2、电机及其控制器概述3、电机及其控制器分类,1、行业发展现状,我国作为汽车消费大国，汽车行业的发展关乎到民生、环保、能源等重要方面。从2012年的不足1万辆，到2013年的两万辆，再到2014年的7.4万辆，我国新能源汽车的发展速度有目共睹。粗略估算，若要实现2020年保有量500万辆的目标，我国新能源汽车年销量增长率要保持近100%的水平。新能源汽车的推广任重道远，需要解决的问题还有很多。,政策依赖明显用车环境有待提升比如在2014年下半年表现得尤为突出，根据工信部的
2、统计数据，新能源汽车免收购置税政策出台后，2014年9-12月的平均月产量超过了1.3万辆，而1-8月的平均月产量只有不足4千辆。,纯电动为未来大方向混合动力是否绕不开目前，国家重点扶持纯电动汽车，但业内也存在质疑的观念，认为在新能源汽车的发展过程中，混合动力是绕不过去的一条路。但综合分析中国的能源结构和国外发展现状，混合动力车型迎来爆发性发展机遇的可能性并不大，坚持走纯电动路线才是我国既定的国策和长期的战略。中国如果学习日本走混合动力路线，根本绕不开技术专利的壁垒，从源头上就会受制于人，难以实现独立发展。而纯电动路线中国与日本、欧美等发达国家站在同一起跑线上，虽然仍存在很多技术和市场的问题，
3、但中国的纯电动汽车发展正在慢慢走向成熟。,微型电动车市场需求大亟待规范标准由于价格便宜、停车方便，近几年来微型电动车销量增速明显，尤其在三四线城市受到青睐。但微型电动车一直存在标准缺失、无准入门槛的问题。微型电动车市场亟待规范，这一点业内的意见是一致的。但随着老百姓生活水平的提高，以及豪华品牌、合资品牌车型、价格、渠道的不断下探，在未来的数十年里微型电动车发展成“国民车”的可能性似乎并不大。微型电动车何去何从，仍有待研究。,新能源客车推广相对容易销量持续猛增2014年，在客车行业整体下降的情况下，新能源客车逆市上扬，全年共计销售新能源客车18637辆，同比增长80.54%。根据预测，2015年
4、新能源客车的销量还将增加一倍。,苹果等巨头搅局新能源汽车概念将持续火热2014年，“特斯拉效应”引发A股市场中的新能源汽车和锂电池等“特斯拉概念股”全面启动，便显示出了资本市场对新能源汽车板块的热情。媒体推测，苹果公司已经在组建汽车开发团队，设立秘密研究室，Apple Car的最迟面世时间会是 2020 年。,2、电机及其控制器概述,驱动系统是新能源车核心部件之一。电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行驶中的主要执行结构，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。电机驱动系统主要由电机、控制器、各种检测传感器以及电源等部分构成。,国内主要厂商（电机及其控制器）上海电驱动，上海
5、大郡，北京精进电机，北京大洋电机，深圳大地和等。,3、电机及其控制器分类,电动汽车的电机及其控制器系统有二种主要形式：永磁同步电机及其控制器系统异步电机及其控制器系统,永磁同步电机及其控制器系统永磁同步电机是利用永磁体建立励磁磁场的同步电动机，其定子产生旋转磁场，转子用永磁材料制成。同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场而产生这个磁场的直流电流，称为发电机的励磁电流。根据励磁电流的供给方式，凡是从其它电源获得励磁电流的发电机，称为他励发电机，从发电机本身获得励磁电源的，则称为自励发电机。,异步电机及其控制器系统感应电动机又称“异步电动机”，即转子置于旋转磁场中，在旋转磁场的作用下，获
6、得一个转动力矩，因而转子转动。转子是可转动的导体，通常多呈鼠笼状。定子是电动机中不转动的部分，主要任务是产生一个旋转磁场。旋转磁场并不是用机械方法来实现。而是以交流电通于数对电磁铁中，使其磁极性质循环改变，故相当于一个旋转的磁场。,永磁同步电机系统优点：结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高，永磁同步电机矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的调速或定位控制。缺点：成本高、起动困难等。,异步电机系统优点：起动迅速，结构简单，制造方便，价格便宜，运行方便。缺点：功率因数滞后，轻载功率因数低，调速性能稍差。,二、工作原理,同步电机转子本身产生固定方向的磁场(用永磁铁或直流电流产生),定子
7、旋转磁场拖着转子磁场(转子)转动,因此转子的转速一定等于同步速,也因此叫做同步电机。异步电机(感应电机)的工作原理是通过定子的旋转磁场在转子中产生感应电流,产生电磁转矩,转子中并不直接产生磁场.因此,转子的转速一定是小于同步速的(没有这个差值,即转差率,就没有转子感应电流),也因此叫做异步电机。,永磁同步电机工作原理主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。 载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体。 切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向
8、切割励磁磁场）。 交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三 相 对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。 交变性与对称性：由于旋转磁场极性相间，使得感应电势的极性交变；由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。,异步电机工作原理主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。该旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体产生感应电动势并产生感应电流。 根据电磁力定律，载流的转子导体在磁场中受到电磁力作用，形成电磁转矩，驱动转子旋转，当电动机轴上带机械负载时，便向外输出机械能
9、。,电动汽车驱动系统外部接线图,数字信号处理（ Digital Signal Processing)是指利用计算机或专用设备，以数值计算的方式对实时信号进行采集、变换、综合、估计与识别等加工处理，从而达到提取信息和便于应用的目的。而DSP芯片（数字信号处理器（Digital Signal Processors）就是这样的一种微处理器。其中TI公司推出的TMS320F28X处理器具有较高的信号处理和控制功能，在数字控制领域拥有广阔的应用前景。CCS（Code Composer Studio）：我们可以称之为代码创作室。它是DSP开发所需的最主要的软件开发环境，它主要用于软件工程的创建、源程序文件
10、的编辑、软件的编译、软件的链接和软件的仿真调试等。,开发环境,特性概述,高性能的32位CPU采用高性能的静态CMOS技术支持JTAG边界扫描接口片内存储器根只读存储器（Boot ROM）（4k16）外部存储器扩展接口时钟与系统控制三个外部中断128位的密钥三个32位的CPU定时器,特性概述,马达控制外围设备串口外围设备12位的ADC，16通道最多有56个独立的可编程、多用途通用输入/输出（GPIO）引脚高级的仿真特性低功耗模式和节能模式封装方式温度的选择：A：-40到85S：-40到125,三、应用范围,主要应用于新能源汽车或相关驱动系统，比如乘用车（如特斯拉），大巴车（如深圳电动公交），混合
11、动力车（如比亚迪 秦），特种车（如环卫车、物流车、观光车）等。下面重点介绍低速电动车市场,低速电动车市场SWOT简析,优势STRENGTHS劣势WEAKNESS机会OPPORTUNITY威胁THREAT基本性能PROPERTY产品设计要求REQUIREMENTS,优势STRENGTHS,低成本低购置成本低使用成本低端市场城乡结合部市场空间大家用电充电,劣势WEAKNESS,短途行驶电池容量决定续航里程，提高容量成本会增加充电时间长家用电充电慢产品可靠性不够缺少可持续的成熟商业运营模式,机会OPPORTUNITY,出口市场欧美日等市场的家用第二辆车国内城乡市场短途运输车辆短途代步车辆,威胁THREAT,政策风险铅酸电池存在环境污染低速电动车影响国家汽车产业升级,基本性能PROPERTY,售价2-3万/辆家用电充电续航里程50-60公里最高车速80Km/h四辆或以上微型车，或面包车两座小型货车,产品设计要求REQUIREMENTS,THANKS，请多指教！,
