驱动电机是电动汽车“大三电”核心部件之一,是车辆行驶的主要执行机构,其特性决定了车辆的主要性能指标,直接影响车辆动力性、经济性和舒适性。电动汽车的电驱动系统由驱动电机、电机控制器、减速机构和冷却系统组成,通过高、低压线束及冷却管路与整车其他系统连接。
(1)比亚迪e6
比亚迪e6驱动电机和变速箱组成动力总成,安装在车辆前部。其外观如图4-2-1所示,参数见表4-2-1。
图4-2-1 比亚迪e6驱动电机和变速器总成外观
表4-2-1 比亚迪e6驱动电机及变速器参数
比亚迪e6采用交流无刷永磁同步电机,额定功率为75kW,最大功率为120kW,电机由外圈定子和内圈转子组成,如图4-2-2所示。驱动电机是汽车的唯一动力源,可向外输出转矩,驱动汽车前进和后退。同时也可以作为发电机发电,在高坡下滑、高速滑行以及制动过程中把势能或者动能通过电机转化为电能存储到动力电池中。比亚迪e6驱动电机具有高密度、小型轻量化、高效率、高可靠性、高耐久性和强适应性等特点。
图4-2-2 比亚迪e6驱动电机带绕组定子铁芯及转子绕组示意图
(2)吉利帝豪EV300
吉利帝豪EV300采用永磁交流同步驱动电机,驱动电机安装位置如图4-2-3所示。驱动电机由转子总成、旋变转子、定子壳体总成以及前、后端盖等组成,如图4-2-4所示。驱动电机参数见表4-2-2。
图4-2-3 吉利帝豪EV300驱动电机安装位置
图4-2-4 吉利帝豪EV300驱动电机组成
表4-2-2 吉利帝豪EV300驱动电机参数
驱动电机工作原理如下。当由电机控制器提供的三相交流电被接入到定子线圈中,即产生了旋转的磁场,这个旋转的磁场牵引转子内部的永磁体,产生和旋转磁场同步的转矩,如图4-2-5所示
图4-2-5 驱动电机工作原理
使用旋转变压器检测转子的位置和电流传感器检测线圈的电流,从而控制驱动电机的转矩输出。
旋变信号的作用是反映驱动电机转子当前的旋转相位,电机控制器通过旋变信号计算当前的驱动电机转速。帝豪EV300采用磁阻式旋转变压器,结构如图4-2-6所示。旋变转子与驱动电机转子同轴连接,随电机转轴旋转。旋变定子内侧有感应线圈,安装在驱动电机定子上。驱动电机旋转时,带动旋变转子旋转。旋转变压器与电机控制器通过6根低压线束连接,2根传送电机控制器激励信号,另外4根分别传送旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号。6根线中任何一根出现故障都会导致驱动电机无法正常工作。
图4-2-6 旋转变压器结构
(3)荣威E50
荣威E50驱动电机为三相交流电机,受电力电子箱(PEB)控制,是整车动力源。动力电机的参数见表4-2-3,安装位置和控制框图分别如图4-2-7和图4-2-8所示。
图4-2-7 荣威E50驱动电机安装位置
图4-2-8 荣威E50驱动电机控制框图
表4-2-3 荣威E50驱动电机参数
(4)北汽EV200、EU260
北汽EV200电动汽车采用永磁同步电机作为驱动电机。北汽EV200驱动电机系统由驱动电机(DM)、电机控制器(MCU)构成,通过高、低压线束及冷却管路与整车其他系统连接,如图4-2-9所示。驱动电机参数见表4-2-4。
图4-2-9 北汽EV200驱动电机系统连接示意图
表4-2-4 北汽EV200、EU260驱动电机参数
北汽EV200电动汽车采用的驱动电机具有效率高、体积小、重量轻及可靠性高等优点,是动力系统的重要执行机构,是电能与机械能转化的部件,且自身的运行状态等信息可以被采集到驱动电机控制器,依靠内置传感器来提供电机的工作信息。这些传感器包括:旋转变压器,用以检测电机转子位置,控制器解码后可以获知电机转速;
温度传感器,用以检测电机的绕组温度,控制器可以保护电机避免过热。
北汽EV200驱动电机的结构如图4-2-10所示。
图4-2-10 北汽EV200驱动电机结构
(5)丰田混合动力车型
丰田THS-Ⅱ系统有MG1和MG2两个电动/发电机,均为紧凑、轻型和高效的交流永磁电机,用来驱动车辆和提供再生制动。
两个电动/发电机和复合齿轮式驱动机构封装在一起,构成动力驱动桥,结构如图4-2-11所示。
图4-2-11 MG1、MG2组成的动力驱动桥
MG1和MG2所使用的转子含有V形布局的高磁力永久磁铁,可最大限度地产生磁阻转矩。它们所使用的定子由低铁芯耗损的电磁钢板和可承受高压的电机绕组线束制成。通过上述措施,MG1和MG2可在紧凑结构下实现大功率和高转矩。
MG1对动力电池再充电并供电以驱动MG2。此外,通过调节发电量(从而改变发电机转速),MG1还有效地控制传动桥的无级变速功能。同时,MG1还可作为起动机来启动发动机。
再生制动过程中,MG2将车辆的动能转换为电能,并存储到动力电池内。MG1和MG2采用带水泵的水冷式冷却系统,降低工作时的热量。
MG1、MG2组成的驱动单元在车上的安装位置如图4-2-12所示。
图4-2-12 MG1、MG2组成的驱动单元在车上的安装位置