第一篇：新能源電子教案 4章

第15講

第4章：電動汽車電機驅動系統

課前分析：

1.教學內容及時間分配 電機驅動系統概述

2學時

2..教學目的

通過本次教學，讓學生掌握電動汽車電機驅動系統的分類；并了解其主要參數。3.教學重難點 重點：電機分類。4.教學方法

本教學環節采用理論講授的方法。5.板書布置 詳見教學內容 教學內容： 0.導入

回顧上一節講過的內容導入本節新內容。1.電動汽車電機驅動系統的組成與類型 ?1）電動汽車電機驅動系統的組成

? 電機驅動系統是電動汽車的心臟，它由電機、功率轉化器、控制器、各種檢測傳感器和電源（蓄電池）組成，其任務是在駕駛員的控制下，高效率地將蓄電

池的電量轉化為車輪的動能，或者將車輪的動能反饋到蓄電池中。?2）電動汽車電機驅動系統的類型

? 電動汽車電機驅動系統按所選電動機的類型可分為: ?(1)直流電動機;(2)無刷直流電動機;(3)異步電動機;(4)永磁同步電動機;?(5)開關磁阻電動機等。? 2.電動機的額定指標

?(1)額定功率。額定功率是指額定運行情況下軸端輸出的機械功率(W或kW)。?(2)額定電壓。額定電壓是指外加于線端的電源線電壓(V)。

?(3)額定電流。額定電流是指電動機額定運行(額定電壓、額定輸出功率)情況下電樞繞組(或定子繞組)的線電流(A)。?(4)額定頻率。

? 額定頻率是指電動機額定運行情況下電樞(或定子側)的頻率(Hz)。?(5)額定轉速。額定轉速是指電動機額定運行(額定電壓、額定頻率、額定輸出功率)的情況下，電動機轉子的轉速(r/min)。? 3 電動汽車對電動機的要求

? 電動汽車在行駛過程中，經常頻繁地啟動/停車、加速/減速等，這就要求電動汽車中的電動機比一般工業應用的電動機性能更高，基本要求如下：

?(1)電動機的運行特性要滿足電動汽車的要求，在恒轉矩區，要求低速運行時具有大轉矩，以滿足電動汽車起動和爬坡的要求；在恒功率區，要求低轉矩時具有高的速度，以滿足電動汽車在平坦的路面能夠高速行駛的要求；

?(2)電動機應具有瞬時功率大、帶負載啟動性能好、過載能力強，加速性能好，使用壽命長的特點；

?(3)電動機應在整個運行范圍內，具有很高的效率，以提高一次充電的續駛里程；

?(4)電動機應能夠在汽車減速時實現再生制動，將能量回收并反饋給蓄電池，使得電動汽車具有最佳能量的利用率；

?(5)電動機應可靠性好，能夠在較惡劣的環境下長期工作； ?(6)電動機應體積小，重量輕，一般為工業用電動機的1/2~1/3； ?(7)電動機的結構要簡單堅固，適合批量生產，便于使用和維護； ?(8)價格便宜，從而能夠減少整體電動汽車的價格，提高性價比； ?(9)運行時噪聲低，減少污染。? 4 電動汽車電機驅動系統的發展趨勢

?（1）電機的功率密度不斷提高，永磁電機應用范圍不斷擴大。?（2）電機的工作轉速不斷提高，回饋制動的高效區不斷拓寬。

?（3）電驅動系統的集成化和一體化趨勢更加明顯。?（4）電驅動系統的混合度與電功率比不斷增加。

?（5）車用電驅動控制系統的集成化和數字化程度不斷加大。5.作業及小結

電動汽車電機驅動系統有哪幾種？

第16講

第4章：電動汽車電機驅動系統

課前分析：

1.教學內容及時間分配

直流電動機的分類及結構

1學時 直流電動機的工作原理

1學時

2.教學目的

通過本次教學，能夠掌握直流電動機的結構；理解其工作原理。3.教學重難點

重點：直流電動機結構及工作原理。4.教學方法

本教學環節采用理論講授的方法。5.板書布置 詳見教學內容

教學內容： 0.導入

通過回顧上一節課程導入本節課程。1.直流電動機的分類

? 直流電動機分為繞組勵磁式直流電動機和永磁式直流電動機。在電動汽車所采用的直流電動機中，小功率電動機采用的是永磁式直流電動機，大功率電動機采用的是繞組勵磁式直流電動機。

? 繞組勵磁式直流電動機根據勵磁方式的不同，可分為他勵式、并勵式、串勵

式和復勵式四種類型。? 1）他勵式直流電動機

? 他勵式直流電動機的勵磁繞組與電樞繞組無連接關系，而由其它直流電源對勵磁繞組供電。因此勵磁電流不受電樞端電壓或電樞電流的影響。永磁直流電動機也可看作他勵直流電動機。

? 他勵直流電動機在運行過程中勵磁磁場穩定而且容易控制，容易實現電動汽車的再生制動要求。但當采用永磁激勵時，雖然電動機效率高，重量和體積較小，但由于勵磁磁場固定，電動機的機械特性不理想，驅動電動機產生不了足夠大的輸出轉矩來滿足電動汽車起動和加速時的大轉矩要求。? 2）并勵直流電動機

? 并勵直流電動機的勵磁繞組與電樞繞組相并聯，共用同一電源，性能與他勵直流電動機基本相同。并勵繞組兩端電壓就是電樞兩端電壓，但是勵磁繞組用細導線繞成，其匝數很多，因此具有較大的電阻，使得通過它的勵磁電流較小。? 3）串勵直流電動機

? 串勵直流電動機的勵磁繞組與電樞繞組串聯后，再接于直流電源，這種直流電動機的勵磁電流就是電樞電流。這種電動機內磁場隨著電樞電流的改變有顯著的變化。為了使勵磁繞組中不致引起大的損耗和電壓降，勵磁繞組的電阻越小越

好，所以串勵直流電動機通常用較粗的導線繞成，它的匝數較少。? 4）復勵直流電動機

? 復勵直流電動機有并勵和串勵兩個勵磁繞組，電動機的磁通由兩個繞組內的勵磁電流產生。復勵直流電動機的永磁勵磁部分采用高磁性材料釹鐵硼，運行效率高。由于電動機永磁勵磁部分有穩定的磁場，因此用該類電動機構成驅動系統時易實現再生制動功能。同時由于電動機增加了增磁繞組，通過控制勵磁繞組的勵磁電流或勵磁磁場的大小，能克服純永磁他勵直流電動機不能產生足夠的輸出轉矩來滿足電動汽車低速或爬坡時的大轉矩要求，而電動機的重量或體積比串勵電動機的小。?2直流電動機的結構

?直流電動機由定子與轉子兩大部分構成，定子和轉子之間的間隙稱為氣隙。3直流電動機的特點

?(1)調速性能好。直流電動機可以在重負載條件下，實現均勻、平滑的無級調速，而且調速范圍較寬。

?(2)起動力矩大。可以均勻而經濟地實現轉速調節，因此，凡是在重負載下起動或要求均勻調節轉速的機械，例如大型可逆軋鋼機、卷揚機、電力機車、電車等，都可用直流電動機拖動。

?(3)控制比較簡單。一般用斬波器控制，它具有高效率、控制靈活、重量輕、體積小、響應快等優點。

?(4)有易損件。由于存在電刷、換向器等易磨損器件，所以必須進行定期維護或更換。

4直流電動機的工作原理

? 直流電動機的工作原理圖所示。圖中，定子有一對N、S極，電樞繞組的末端分別接到兩個換向片上，正、負電刷A和B分別與兩個換向片接觸。5直流電動機的控制

? 直流電動機轉速控制方法主要有電樞調壓控制、磁場控制和電樞回路電阻控制。電樞調壓控制是指通過改變電樞的端電壓來控制電動機的轉速。這種控制只適合電動機基速以下的轉速控制，它可保持電動機的負載轉矩不變，電動機轉速近似與電樞端電壓成比例變化，所以稱為恒轉矩調速。直流電動機采用電樞調壓控制可實現在寬廣范圍內的連續平滑的速度控制，調速比一般可達1:10，如果與磁場控制配合使用，調速比可達1:30。6.作業及小結

常見的直流電動機有哪幾種？

第17講

第4章：電動汽車電機驅動系統

課前分析：

1.教學內容及時間分配

無刷電動機的分類及結構

1學時 無刷電動機的工作原理

1學時

2.教學目的

通過本次教學，能夠掌握無刷電動機的結構；理解其工作原理。3.教學重難點

重點：無刷電動機結構及工作原理。4.教學方法

本教學環節采用理論講授的方法。5.板書布置 詳見教學內容

教學內容： 0.導入

通過回顧上一節課程導入本節課程。1.無刷直流電動機的分類

無刷直流電動機按照工作特性，可以分為具有直流電動機特性的無刷直流電動機和具有交流電動機特性的無刷直流電動機。

具有直流電動機特性的無刷直流電動機，反電動勢波形和供電電流波形都是矩形波，所以又稱為矩形波同步電動機。這類電動機由直流電源供電，借助位置

傳感器來檢測主轉子的位置，由所檢測出的信號去觸發相應的電子換相線路以實現無接觸式換相。顯然，這種無刷直流電動機具有有刷直流電動機的各種運行特性。具有交流電動機特性的無刷直流電動機，反電動勢波形和供電電流波形都是正弦波，所以又稱為正弦波同步電動機。這類電動機也由直流電源供電，但通過逆變器將直流電變換成交流電，然后去驅動一般的同步電動機。因此，它們具有同步電動機的各種運行特性。2．無刷直流電動機的結構

無刷直流電動機主要由電動機本體、電子換相器和轉子位置傳感器三部分組成。

(1)電動機本體。無刷直流電動機的電動機本體由定子和轉子兩部分組成。(2)電子換相器。電子換相器是由功率開關和位置信號處理電路構成，主要用來控制定子各繞組通電的順序和時間。

(3)位置傳感器。位置傳感器在無刷直流電動機中起著檢測轉子磁極位置的作用，為功率開關電路提供正確的換相信息，即將轉子磁極的位置信號轉換成電信號，經位置信號處理電路處理后控制定子繞組換相。3.無刷直流電動機特點

無刷直流電動機作為電動汽車用電動機，具有以下優點：

(1)外特性好，非常符合電動汽車的負載特性，尤其是具有低速大轉矩特性，能夠提供大的起動轉矩，滿足電動汽車的加速要求；

(2)可以在低、中、高寬速度范圍內運行，而有刷電動機由于受機械換向的影響，只能在中低速下運行；

(3)效率高，尤其是在輕載車況下，仍能保持較高的效率，這對珍貴的電池能量是很重要的；

(4)過載能力強，比Y系列電動機可提高過載能力2倍以上，滿足電動汽車的突起堵轉需要；

(5)再生制動效果好，因無刷直流電動機轉子具有很高的永久磁場，在汽車下坡或制動時電動機可完全進入發電機狀態，給電池充電，同時起到電制動作用，減輕機械剎車負擔；

(6)體積小、重量輕、比功率大，可有效地減輕重量、節省空間；(7)無機械換向器，采用全封閉式結構，防止塵土進入電動機內部，可靠性高；

(8)控制系統比異步電動機簡單。

缺點是電動機本身比交流電動機復雜，控制器比有刷直流電動機復雜。4 無刷直流電動機的工作原理

無刷直流電動機的工作原理與有刷直流電動機的工作原理基本相同。它是利用電動機轉子位置傳感器輸出信號控制電子換向線路去驅動逆變器的功率開關器件，使電樞繞組依次饋電，從而在定子上產生跳躍式的旋轉磁場，拖動電動機轉子旋轉。同時，隨著電動機轉子的轉動，轉子位置傳感器又不斷送出位置信號，以不斷的改變電樞繞組的通電狀態，使得在某一磁極下導體中的電流方向保持不變，這樣電動機就旋轉起來了。5.無刷直流電動機的控制

按照獲取轉子位置信息的方法劃分，無刷直流電動機的控制方法可以分為有位置傳感器控制和無位置傳感器控制兩種。

有位置傳感器控制方法是指在無刷直流電動機定子上安裝位置傳感器來檢測轉子旋轉過程中的位置，將轉子磁極的位置信號轉換成電信號，為電子換相電路提供正確的換相信息，以此控制電子換相電路中的功率開關管的開關狀態，保證電動機各相按順序導通，在空間形成跳躍式的旋轉磁場，驅動永磁轉子連續不斷地旋轉。無刷直流電動機中常用的位置傳感器有霍爾元件位置傳感器、磁敏晶體管位置傳感器、光電式位置傳感器等。

無刷直流電動機的無位置傳感器控制，無需安裝傳感器，使用場合廣，相對于有位置傳感器方法有較大的優勢，因此，無刷直流電動機的無位置傳感器控制

近年來己成為研究的熱點。無刷直流電動機的無位置傳感器控制中，不直接使用轉子位置傳感器，但在電動機運轉過程中，仍然需要轉子位置信號，以控制電動機換相。因此，如何通過軟硬件間接獲得可靠的轉子位置信號，成為無刷直流電動機無位置傳感器控制的關鍵。為此，國內外的研究人員在這方面作了大量的研究工作，提出了多種轉子位置信號檢測方法，大多是利用檢測定子電壓、電流等容易獲取的物理量實現轉子位置的估算。歸納起來，可以分為反電動勢法、電感法、狀態觀測器法、電動機方程計算法、人工神經網絡法等。、磁敏晶體管位置傳感器、光電式位置傳感器等。6.作業及小結

無刷電機有何優點？

第18講

第4章：電動汽車電機驅動系統

課前分析：

1.教學內容及時間分配

異步電動機的分類及結構

1學時 異步電動機的工作原理

1學時

2.教學目的

通過本次教學，能夠掌握異步電動機的結構；理解其工作原理。3.教學重難點

重點：異步電動機結構及工作原理。4.教學方法

本教學環節采用理論講授的方法。5.板書布置 詳見教學內容

教學內容： 0.導入

通過回顧上一節課程導入本節課程。1.異步電動機的結構

異步電動機主要由靜止的定子和旋轉的轉子兩大部分組成，定子和轉子之間存在氣隙，此外，還有端蓋、軸承、機座和風扇等部件。2．異步電動機的特點

異步電動機的基本特點是，轉子繞組不需與其他電源相連，其定子電流直接取自交流電力系統；與其它電動機相比，異步電動機的結構簡單，制造、使用、維護方便，運行可靠性高，重量輕，成本低。以三相異步電動機為例，與同功率、同轉速的直流電動機相比，前者重量只及后者的二分之一，成本僅為三分之一。異步電動機還容易按不同環境條件的要求，派生出各種系列產品。它還具有接近恒速的負載特性，能滿足大多數工農業生產機械拖動的要求。

異步電動機的局限性是，它的轉速與其旋轉磁場的同步轉速有固定的轉差率，因而調速性能較差，在要求有較寬廣的平滑調速范圍的使用場合，不如直流電動機經濟、方便。此外，異步電動機運行時，從電力系統吸取無功功率以勵磁，這會導致電力系統的功率因數變壞。因此，在大功率、低轉速場合不如用同步電動機合理。

3.異步電動機的工作原理

當異步電動機的三相定子繞組通入三相交流電后，將產生一個旋轉磁場，該旋轉磁場切割轉子繞組，從而在轉子繞組中產生感應電動勢，電動勢的方向由右手定則來確定。由于轉子繞組是閉合通路，轉子中便有電流產生，電流方向與電動勢方向相同，而載流的轉子導體在定子旋轉磁場作用下將產生電磁力，電磁力的方向可用左手定則確定。由電磁力進而產生電磁轉矩，驅動電動機旋轉，并且電動機旋轉方向與旋轉磁場方向相同。4.異步電動機的運行特性

異步電動機的運行特性包括工作特性和機械特性。

異步電動機的工作特性是指電動機在保持額度電壓和額定頻率不變的情況下，電動機的轉速、電磁轉矩、定子電流、效率和功率因數隨輸出功率變化的特性。一般通過負載試驗來測取。

異步電動機的機械特性分為自然機械特性和人為機械特性。

在電源電壓和電源頻率恒定且定、轉子回路不接入任何附加設備時的機械特性稱為自然機械特性，電源電壓、電源頻率、電動機極對數、定子或轉子回路接入其它附屬設備，其中任意一項改變得到的機械特性稱為人為機械特性。

由于電源頻率不變，所以同步轉速點不變，電磁轉矩與電源電壓的平方成比例變化，但各條曲線的最大轉矩點對應的轉差率基本保持不變。5.異步電動機的控制

目前對異步電動機的調速控制主要有恒壓頻比開環控制、轉差控制、矢量控制以及直接轉矩控制等。

恒壓頻比開環控制實際上只控制了電動機磁通而沒有控制電動機的轉矩，采用這樣的控制系統對異步電動機來講根本談不上控制性能，通常只用于對調速性能要求一般的通用變頻器上。

轉差控制是根據異步電動機電磁轉矩和轉差頻率的關系來直接控制電動機的轉矩的，可以在一定的轉差頻率范圍內、一定程度上通過調節轉差來控制電動機的電磁轉矩，從而改善調速系統的控制性能，但其控制理論是建立在異步電動機的穩態數學模型基礎上的，它適合于電動機轉速變化緩慢或者對動態性能要求不高的場合。

1）異步電動機的矢量控制

矢量控制理論采用矢量分析的方法來分析交流電動機內部的電磁過程，是建立在交流電動機的動態數學模型基礎上的控制方法。它模仿對直流電動機的控制技術，將交流電動機的定子電流解耦成互相獨立的產生磁鏈的分量和產生轉矩的分量。分別控制這兩個分量就可以實現對交流電動機的磁鏈控制和轉矩控制的完

全解耦，從而達到理想的動態性能。

2）異步電動機直接轉矩控制

直接轉矩控制是將電動機輸出轉矩作為直接控制對象，通過控制定子磁場向量控制電動機轉速。它不需要復雜的坐標變換，也不需要依賴轉子數學模型，只是通過控制PWM型逆變器的導通和切換方式，控制電動機的瞬時輸入電壓，改變磁鏈的旋轉速度來控制瞬時轉矩，使系統性能對轉子參數呈現魯棒性。并且這種方法被推廣到弱磁調速范圍。逆變器的PWM采用電壓空間向量控制方式，性能優越。但同時不可避免地產生轉矩脈動，調速性能降低的問題。該方法對逆變器開關頻率提高的限制較大，定子電阻對電動機低速性能也有較大影響，如在低速區，定子電阻變化引起的定子電流和磁鏈的畸變，以及轉矩脈動、死區效應和開關頻率等問題。6.作業及小結

簡述異步電機的工作原理。

第19講

第4章：電動汽車電機驅動系統

課前分析：

1.教學內容及時間分配

永磁同步電動機的分類及結構

1學時 永磁同步電動機的工作原理

1學時

2.教學目的

通過本次教學，能夠掌握永磁同步電動機的結構；理解其工作原理。3.教學重難點

重點：永磁同步電動機結構及工作原理。4.教學方法

本教學環節采用理論講授的方法。5.板書布置 詳見教學內容

教學內容： 0.導入

通過回顧上一節課程導入本節課程。1.永磁同步電動機的結構

永磁同步電動機分為正弦波驅動電流的永磁同步電動機和方波驅動電流的永磁同步電動機。這里介紹的主要是三相正弦波驅動的永磁同步電動機。永磁同步電動機的結構主要由定子和轉子兩大部分構成。按照永磁體在轉子上位置的不同，永磁同步電動機的磁極結構可分為表面式和內置式二種。

(1)表面式轉子磁路結構。表面式轉子磁路結構中，永磁體通常呈瓦片形，并位于轉子鐵心的外表面上，永磁體提供磁通的方向為徑向。表面式結構又分為凸出式和嵌入式兩種。

(2)內置式轉子磁路結構。按永磁體磁化方向與轉子旋轉方向的相互關系，內置式轉子結構又可分為徑向式、切向式和混合式三種。2.永磁同步電動機的特點

永磁同步電動機與其它電動機相比，具有以下優點：

(1)用永磁體取代繞線式同步電動機轉子中的勵磁繞組，從而省去了勵磁線圈、滑環和電刷，以電子換向實現無刷運行，結構簡單，運行可靠；

(2)永磁同步電動機的轉速與電源頻率間始終保持準確的同步關系，控制電源頻率就能控制電動機的轉速；

(3)永磁同步電動機具有較硬的機械特性，對于因負載的變化而引起的電動機轉矩的擾動具有較強的承受能力，瞬間最大轉矩可以達到額定轉矩的三倍以上，適合在負載轉矩變化較大的工況下運行；

(4)永磁電動機轉子為永久磁鐵無需勵磁，因此電動機可以在很低的轉速下保持同步運行，調速范圍寬；

(5)永磁同步電動機與異步電動機相比，不需要無功勵磁電流，因而功率因

數高，定子電流和定子銅耗小，效率高；

(6)體積小、重量輕。近些年來隨著高性能永磁材料的不斷應用，永磁同步電動機的功率密度得到很大提高，比起同容量的異步電動機來，體積和重量都有較大的減少，使其適合應用在許多特殊場合；

(7)結構多樣化，應用范圍廣。永磁同步電動機還存在以下缺點：

(1)由于永磁同步電動機轉子為永磁體，無法調節，必須通過加定子直軸去磁電流分量來削弱磁場，這會增大定子的電流，增加電動機的銅耗；

(2)永磁電動機的磁鋼價格較高。

由此可見，永磁電動機體積小，重量輕，轉動慣量小，功率密度高(可達1kW/kg)，適合電動汽車空間有限的特點；另外，轉矩慣量比大，過載能力強，尤其低轉速時輸出轉矩大，適合電動汽車的起動加速。因此，永磁電動機得到國內外電動汽車界的廣泛重視，并已在日本得到了普遍應用，日本新研制的電動汽車大都采用永磁電動機驅動。比較典型的是在豐田Prius混聯式混合動力轎車上的應用。

3.永磁同步電動機的工作原理與運行特性

1）電樞反應

永磁同步電動機帶負載時，氣隙磁場是永磁體磁動勢和電樞磁動勢共同建立的。電樞磁動勢對氣隙磁場有影響，電樞磁動勢的基波對氣隙磁場的影響稱為電樞反應。電樞反應不僅使氣隙磁場波形發生畸變，而且還會產生去磁或增磁作用，因此，氣隙磁場將影響永磁同步電動機的運行特性。

對永磁同步電動機進行分析時，需要采用雙反應理論，即需要把電樞電流和電樞電動勢分解成交軸和直軸兩個分量。交軸電樞電流產生交軸電樞電動勢，發生交軸電樞反應；直軸電樞電流產生直軸電樞電動勢，發生直軸電樞反應。

2）運行特性

永磁同步電動機的運行特性主要是機械特性和工作特性。

永磁同步電動機穩態正常運行時，轉速始終保持同步速不變，因此，其機械特性為平行于橫軸的直線，調節電源頻率來調節電動機轉速時，轉速將嚴格地與頻率成正比例變化。永磁同步電動機的工作特性是指當電源電壓恒定時，電動機的輸入功率、電樞電流、效率、功率因數等隨輸出功率變化的關系。4.永磁同步電動機的控制

1）恒壓頻比開環控制(VVVF)VVVF的控制變量為電動機的外部變量即電壓和頻率。控制系統將參考電壓和頻率輸入到實現控制策略的調制器中，最后由逆變器產生一個交變的正弦電壓施

加在電動機的定子繞組上，使之運行在指定的電壓和參考頻率下。按照這種控制策略進行控制，使供電電壓的基波幅值隨著速度指令成比例的線性增長，從而保持定子磁通的近似恒定。VVVF控制策略簡單，易于實現，轉速通過電源頻率進行控制，不存在異步電動機的轉差和轉差補償問題。但同時，由于系統中不引入速度、位置等反饋信號，因此無法實時捕捉電動機狀態，致使無法精確控制電磁轉矩；在突加負載或者速度指令時，容易發生失步現象；也沒有快速的動態響應特性。因此，恒壓頻比開環控制控制電動機磁通而沒有控制電動機的轉矩，控制性能差。通常只用于對調速性能要求一般的通用變頻器上。

2）矢量控制

矢量控制理論的基本思想為；以轉子磁鏈旋轉空間矢量為參考坐標，將定子電流分解為相互正交的兩個分量，一個與磁鏈同方向，代表定子電流勵磁分量，另一個與磁鏈方向正交，代表定子電流轉矩分量，分別對其進行控制，獲得與直流電動機一樣良好的動態特性。因其控制結構簡單，控制軟件實現較容易，已被廣泛應用到調速系統中。

永磁同步電動機矢量控制策略與異步電動機矢量控制策略有些不同。由于永磁同步電動機轉速和電源頻率嚴格同步，其轉子轉速等于旋轉磁場轉速，轉差恒等于零，沒有轉差功率，控制效果受轉子參數影響小。因此，在永磁同步電動機

上更容易實現矢量控制。

3）智能控制

為了提高永磁同步電動機的控制性能和控制精度，模糊控制、神經網絡控制等開始應用于同步電動機的控制。

采用智能控制方法的永磁同步電機控制系統，在多環控制結構中，智能控制器處于最外環充當速度控制器，而內環電流控制、轉矩控制仍采用PI控制、直接轉矩控制這些方法，這主要是因為外環是決定系統的根本因素，而內環主要的作用是改造對象特性以利于外環的控制，各種擾動給內環帶來的誤差可以由外環控制或抑制。6.作業與小結

永磁電機的控制方式有哪些？

第20講

第4章：電動汽車電機驅動系統

課前分析：

1.教學內容及時間分配

輪轂電機的分類及結構

1學時 輪轂電機的工作原理及關鍵技術

1學時

2.教學目的

通過本次教學，能夠掌握輪轂電機的結構；理解其工作原理。3.教學重難點

重點：輪轂電機結構及工作原理。4.教學方法

本教學環節采用理論講授的方法。5.板書布置 詳見教學內容

教學內容： 0.導入

通過回顧上一節課程導入本節課程。1.輪轂電機的結構

輪轂電機驅動系統通常由電動機、減速機構、制動器與散熱系統等組成。輪轂電機驅動系統根據電機的轉子型式主要分成兩種結構形式：內轉子型和外轉子型。

2.輪轂電機應用類型

輪轂電機系統的驅動電機按照電機磁場的類型分為軸向磁場和徑向磁場兩種類型。軸向磁通電機的結構更利于熱量散發，并且它的定子可以不需要鐵心；徑向磁通電機定轉子之間受力比較均衡，磁路由硅鋼片疊壓得到，技術更簡單成熟。

輪轂電機的電機類型主要分為永磁、感應、開關磁阻式。其特點如下：（1）無刷永磁同步電機可采用圓柱形徑向磁場結構或盤式軸向磁場結構，具有較高的功率密度和效率以及寬廣的調速范圍，發展前景十分廣闊，已在國內外多種電動汽車中獲得應用；

（2）感應（異步）電機結構簡單、堅固耐用、成本低廉、運行可靠，轉矩脈動小，噪聲低，不需要位置傳感器，轉速極限高；缺點是驅動電路復雜，成本高，相對永磁電機而言，異步電機效率和功率密度偏低；

（3）開關磁阻式電機具有結構簡單，制造成本低廉，轉速/轉矩特性好等特點，適用于電動汽車驅動；缺點是設計和控制非常困難和精細，運行噪聲大。3.輪轂電機驅動方式

輪轂電機的驅動方式可以分為直接驅動和減速驅動兩種基本形式。直接驅動方式采用低速外轉子電動機，輪轂電機與車輪組成一個完整部件總成，電機布置在車輪內部，直接驅動車輪帶動汽車行駛。其主要優點是電機體積

小，質量輕，成本低，系統傳動效率高，結構緊湊，既有利于整車結構布置和車身設計，也便于改型設計。

減速驅動方式采用高速內轉子電動機，適合現代高性能電動汽車的運行要求。這種電動輪采用高速內轉子電動機，其目的是為了獲得較高的功率。減速機構布置在電動機和車輪之間，起減速和增矩的作用，保證電動汽車在低速時能夠獲得足夠大的轉矩。4.輪轂電機驅動系統的特點

輪轂電機驅動系統作為一種新興的電機驅動形式，其布置非常靈活，可以根據汽車驅動方式分別布置在電動汽車的兩前輪、兩后輪或四個車輪的輪轂中。和其它驅動形式的電動汽車相比，輪轂電機驅動式電動汽車在動力源配置、底盤結構等方面有其獨特的技術特征和優勢，具體體現在以下幾個方面：

（1）動力控制由硬連接改為軟連接型式。通過電子線控技術，實現各電動輪從零到最大速度的無級變速和各電動輪間的差速要求，從而省略了傳統汽車所需的機械式操縱換檔裝置、離合器、變速器、傳動軸和機械差速器等，使驅動系統和整車結構簡潔，有效可利用空間大，傳動效率提高。

（2）各電動輪的驅動力直接獨立可控，使其動力學控制更為靈活、方便；能合理控制各電動輪的驅動力，從而提高惡劣路面條件下的行駛性能。

（3）容易實現各電動輪的電氣制動、機電復合制動和制動能量回饋，還能對整車能源的高效利用，實施最優化控制和管理，節約能源。

（4）底架結構大為簡化，使整車總布置和車身造型設計的自由度增加，若能將底架承載功能與車身功能分離，則可實現相同底盤不同車身造型的產品多樣化和系列化，從而縮短新車型的開發周期，降低開發成本。

（5）若在采用輪轂電機驅動系統的四輪電動汽車上導入線控四輪轉向技術，實現車輛轉向行駛高性能化，可有效減小轉向半徑，甚至實現零轉向半徑，大大增加了轉向靈便性。

5.輪轂電機驅動系統的關鍵技術

（1）輪轂電機系統集驅動、制動、承載等多種功能于一體，優化設計難度大；

（2）車輪內部空間有限，對電機功率密度性能要求高，設計難度大；（3）電機與車輪集成導致非簧載質量較大，惡化懸架隔振性能，影響不平路面行駛條件下的汽車操控性和安全性。同時，輪轂電機將承受很大的路面沖擊載荷，電機抗振要求苛刻；

（4）汽車大負荷低速爬長坡工況下容易出現冷卻不足導致的輪轂電機過熱燒毀問題，電機的散熱和強制冷卻問題需要重視；

（5）車輪部位水和污物等容易集存，導致電機的腐蝕破壞，壽命可靠性受影響；

（6）輪轂電機運行轉矩的波動可能會引起汽車輪胎、懸架以及轉向系統的振動和噪聲，以及其他整車聲振問題。6.作業及小結

輪轂電機有何特點？

第二篇：新能源電子教案 5-6章

第21講

第5章：電動汽車能量管理與回收系統

課前分析：

1.教學內容及時間分配

電池管理系統

0.5學時 純電動及混合動力汽車電池管理系統

1.5學時

2..教學目的

通過本次教學，讓學生掌握電動汽車電池管理系統的分類；并了解純電動及混合動力汽車電池管理系統。3.教學重難點

重點：電池管理系統。4.教學方法

本教學環節采用理論講授的方法。5.板書布置 詳見教學內容 教學內容： 0.導入

回顧上一節講過的內容導入本節新內容。1.電動汽車能量管理系統

? 能量管理系統在電動汽車中非常重要，它由硬件系統和軟件系統組成，如圖所示。能量管理系統具有從電動汽車各子系統采集運行數據，控制完成電池的充電、顯示蓄電池的荷電狀態(SOC)、預測剩余行駛里程、監控電池的狀態、調節

車內溫度、調節車燈亮度以及回收再生制動能量為蓄電池充電等功能。能量管理系統中最主要的是電池管理系統。

2.電池管理系統的功能

? 電池管理系統是集監測、控制與管理為一體的復雜的電氣測控系統，也是電動汽車商品化、實用化的關鍵。電池管理的核心問題就是SOC的預估問題，電動汽車電池操作窗SOC的合理范圍是30~70%，這對保證電池壽命和整體的能量效率至關重要。

? 典型的電池管理系統應具備如下功能：

?（1）實時采集電池系統運行狀態參數。實時采集電動汽車蓄電池組中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流以及電池組總電壓等。由于電池組中的每塊電池在使用中的性能和狀態不一致，因而對每塊電池的電壓、電流和溫度數據都要進行監測。

?（2）確定電池的SOC。準確估測動力電池組的SOC，從而隨時預報電動汽車儲能電池還剩余多少能量或儲能電池的SOC，使電池的SOC值控制在30%~70%的工作范圍。

?（3）故障診斷與報警。當蓄電池電量或能量過低需要充電時，及時報警，以防止電池過放電而損害電池的使用壽命；當電池組的溫度過高，非正常工作時，及時報警，以保證蓄電池正常工作。

?（4）電池組的熱平衡管理。電池熱管理系統是電池管理系統的有機組成部分，其功能是通過風扇等冷卻系統和熱電阻加熱裝置使電池溫度處于正常工作溫度范圍內。

?（5）一致性補償。當電池之間有差異時，有一定措施進行補償，保證電池組表現能力更強，并有一定的手段來顯示性能不良的電池位置，以便修理替換。一般采用充電補償功能。設計有旁路分流電路，以保證每個單體都可以充滿電，這樣可以減緩電池老化的進度，延長電池的使用壽命。

?（6）通過總線實現各檢測模塊和中央處理單元的通訊。在電動汽車上實現電池管理的難點和關鍵在于如何根據采集的每塊電池的電壓、溫度和充放電電流的歷史數據，建立確定每塊電池剩余能量的較精確的數學模型，即準確估計電動汽車蓄電池的SOC狀態。3.純電動汽車能量管理系統

?（1）純電動汽車能量管理系統的組成

? 純電動汽車能源管理系統主要由電池輸入控制器、車輛運行狀態參數、車輛操縱狀態、能源管理系統ECU、電池輸出控制器、電機發電機系統控制等組成。

?（2）電池荷(充)電狀態指示器

? 電池荷(充)電狀態指示器是能源管理系統的一個重要組成。電動汽車蓄電池中儲存有多少電能，還能行駛多少里程，是電動汽車行駛中必須知道的重要參數。與燃油汽車的油量表類似的儀表就是電池荷(充)電狀態指示器，它是能源管理系統的一個重要裝置。因此，在電動汽車中裝備滿足這一需求的儀表即電池荷(充)電狀態指示器。

? 電池管理系統是能源管理系統的一個子系統。蓄電池管理系統主要任務是保持電動汽車蓄電池性能良好，并優化各蓄電池的電性能和保存、顯示測試數據等。? 目前，主要是根據實際情況，確定具體純電動汽車的電池管理系統的功能和形式。電池管理系統包括硬件系統的設計和軟件系統的設計。

4.混合動力電動汽車能量管理系統

? 1）混聯式混合動力電動汽車的能量管理策略

? 混聯式混合動力電動汽車由于其特有的傳動系統結構，如采用行星齒輪傳動，除了采用瞬時優化能量管理策略、全局優化能量管理策略和模糊能量管理策略(與并聯式混合動力汽車能量管理策略原理類似)以外，還有一些特有的能量管理策略：

?(1)發動機恒定工作點策略。由于采用了行星齒輪機構，發動機轉速可以獨立于車速變化，這樣使發動機工作在最優工作點，提供恒定的轉矩輸出，而剩余的轉矩則由電動機提供。這樣電動機來負責動態部分，避免了發動機動態調節帶來的損失，而且與發動機相比，電動機的控制也更為靈敏，易于實現。?(2)發動機最優工作曲線策略。發動機工作在萬有特性圖中最佳油耗線上，只有當發電機電流需求超出電池的接受能力或者當電動機驅動電流需求超出電動機或電池的允許限制時，才調整發動機的工作點。? 2）并聯式混合動力電動汽車的工作模式

? 并聯式混合動力電動汽車主要蘊含以下工作模式：

?(1)純電動模式。當混合動力電動汽車處于起步、低速等輕載工況且動力電池的電量充足時，若以發動機作為動力源，則發動機燃油效率較低，并且排放性能很差。因此，關閉發動機，由動力電池提供能量并以電機驅動車輛。但當動力電池的電量較低時，為保護電池，應當切換到行車充電模式。

?(2)純發動機模式。在車輛高速行駛等中等負荷時，車輛克服路面阻力運行所需的動力較小，一般情況下主要由發動機提供動力。此時，發動機可工作于高效區域，燃油效率較高。

?(3)混合驅動模式。在加速或爬坡等大負荷情況下，當車輛行駛所需的動力超過發動機工作范圍或高效區時，由電機提供輔助動力同發動機一同驅動車輛。若此時動力電池的剩余電量較低，則轉換到純發動機模式。

?(4)行車充電模式。在車輛正常行駛等中低負荷時，若動力電池的剩余電量較低，發動機除了要提供驅動車輛所需的動力外，還要提供額外的功率通過電機發電以轉換成電能給動力電池充電。

?(5)再生制動模式。當混合動力電動汽車減速/制動時，發動機不工作，電機盡可能多地回收再生制動能量，剩余部分由機械制動器消耗。

?(6)怠速/停車模式。在怠速/停車模式中，通常關閉發動機和電動機，但當動力電池剩余電量較低時，需要開啟發動機和電機，控制發動機工作于高效區并拖動電機為動力電池充電。

5.作業及小結

并聯式混合動力電動汽車主要蘊含幾種工作模式？

第22講

第5章：電動汽車能量管理與回收系統

課前分析：

1.教學內容及時間分配

再制動能量回收系統

0.5學時 再制動能量回收的方法和類型

1.5學時

2.教學目的

通過本次教學，能夠掌握再制動能量回收的方法和類型；理解其工作原理。3.教學重難點

重點：再制動能量回收系統工作原理。4.教學方法

本教學環節采用理論講授的方法。5.板書布置 詳見教學內容

教學內容： 0.導入

通過回顧上一節課程導入本節課程。1.電動汽車再生制動能量回收系統

? 再生制動是指電動汽車在減速制動(剎車或者下坡)時將汽車的部分動能轉化為電能，轉化的電能儲存在儲存裝置中，如各種蓄電池、超級電容和超高速飛輪，最終增加電動汽車的續駛里程。如果儲能器已經被完全充滿，再生制動就不能實現，所需的制動力就只能由常規的制動系統提供。

2.制動能量回收的方法和類型

? 制動能量回收的基本原理是先將汽車制動或減速時的一部分機械能（動能）經再生系統轉換（或轉移）為其它形式的能量（旋轉動能、液壓能、化學能等），并儲存在儲能器中，同時產生一定的負荷阻力使汽車減速制動；當汽車再次啟動或加速時，再生系統又將儲存在儲能器中的能量再轉換為汽車行駛所需要的動能（驅動力）。

? 1）制動能量回收方法

? 根據儲能機理不同，電動汽車制動能量回收的方法也不同，主要有3種，即飛輪儲能、液壓儲能和電化學儲能。

? 飛輪儲能是利用高速旋轉的飛輪來儲存和釋放能量，能量轉換過程如圖所示。當汽車制動或減速時，先將汽車在制動或減速過程中的動能轉換成飛輪高速旋轉的動能；當汽車再次啟動或加速時，高速旋轉的飛輪又將存儲的動能通過傳動裝置轉化為汽車行駛的驅動力。

? 液壓儲能是先將汽車在制動或減速過程中的動能轉換成液壓能，并將液壓能儲存在液壓蓄能器中；當汽車再次啟動或加速時，儲能系統又將蓄能器中的液壓能以機械能的形式反作用于汽車，以增加汽車的驅動力。

? 電化學儲能先將汽車在制動或減速過程中的動能，通過發電機轉化為電能并以化學能的形式儲存在儲能器中；當汽車再次啟動或加速時，再將儲能器中的化學能通過電動機轉化為汽車行駛的動能。儲能器可采用蓄電池或超級電容，由發電機/電動機實現機械能和電能之間的轉換。系統還包括一個控制單元，用來控制蓄電池或超級電容的充放電狀態，并保證蓄電池的剩余電量在規定的范圍內。

2）制動能量回收系統的類型

? 制動能量回收系統的類型因儲能方法不同而不同，主要有電能式、動能式和液壓式。

? 電能式主要由發電機、電動機和蓄電池或超級電容組成，一般在電動汽車上使用；動能式主要由飛輪、無級變速器構成，一般在公交汽車上使用；液壓式主要由液壓泵/液壓馬達、蓄能器組成，一般在工程機械或大型車輛上使用。? 在電動汽車上采取制動能量回收方法，有如下作用：

?(1)在目前電動汽車的儲能元件沒有大的突破與發展的實際情況下，制動能量回收裝置可以提高電動汽車的能量利用率，延長電動汽車的行駛里程；

?(2)電制動與傳統主動相結合，可以減輕傳統制動器的磨損，增長其使用周期，達到降低成本的目的；

?(3)可以減少汽車制動器在制動，尤其是緩速下長坡以及滑行過程中產生的熱量，降低汽車制動器的熱衰退，提高汽車的安全性和可靠性。

? 再生制動系統的結構由驅動輪、主減速器、變速器、電動機、AC/DC轉換器、DC/DC轉換器、能量儲存系統以及控制器組成。? ①Eco-Vehicle制動控制系統

? Eco-Vehicle是日本開發的一款電動車，該車制動系統使用了傳統制動系統不具有的制動壓力控制閥單元，控制單元安裝在主缸和前后制動器之間的液壓回路中，同時壓力控制閥還包括主缸壓力傳感器和兩個由制動控制器控制的電磁調節器。

? ②本田EV Plus制動控制系統

本田EV Plus的制動控制系統與傳統的液壓（氣壓）制動系統有所區別，它使用電動真空泵給制動助力器提供動力源；制動過程中將回收能量傳遞到動力電池中。

? ③豐田Prius制動控制系統

? 豐田Prius是豐田汽車公司研制的一款混合動力轎車，它的制動系統包括能量回收制動和液壓制動，能量回收制動由整車ECU控制，液壓制動則是由制動控制器控制。

? ④再生—液壓混合制動系統

? 它只在前輪上進行制動能量回收，前輪上的總制動力矩大小等于電機產生的再生制動力矩與機械制動系統產生的摩擦制動力矩的和。

6.作業及小結

電動汽車上采取制動能量回收方法有何作用？

第23講

第6章：電動汽車充電技術

課前分析：

1.教學內容及時間分配

電動汽車充電裝置

0.5學時 電動汽車充電方法和方式

1.5學時

2.教學目的

通過本次教學，能夠掌握電動汽車充電裝置的組成；并掌握各種充電方法和充電方式。

3.教學重難點

重點：充電方法和充電方式 4.教學方法

本教學環節采用理論講授的方法。5.板書布置 詳見教學內容 教學內容： 0.導入

通過回顧上一節課程導入本節課程。1.電動汽車充電裝置

電動汽車產業能否得到快速發展，充電技術是關鍵因素之一。智能、快速的充電方式成為電動汽車充電技術發展的趨勢。

蓄電池充電裝置是電動汽車不可缺少的系統之一，它的功能是將電網的電能轉化為電動車車載蓄電池的電能。

2.電動汽車對充電裝置的要求

（1）安全性。電動汽車充電時，要確保人員的人身安全和蓄電池組的安全。（2）使用方便。充電裝置應具有較高的智能性，不需要操作人員過多干預充電過程。

（3）成本經濟。成本經濟、價格低廉的充電設備有助于降低整個電動汽車的成本，提高運行效益，促進電動汽車的商業化推廣。

（4）效率高。高效率是對現代充電裝置最重要的要求之一，效率的高低對整個電動汽車的能量效率具有重大影響。

（5）對供電電源污染要小。采用電力電子技術的充電設備是一種高度非線性的設備，會對供電網及其它用電設備產生有害的諧波污染，而且由于充電設備功率因數低，在充電系統負載增加時，對其供電網的影響也不容忽視。3.電動汽車充電裝置的類型

電動汽車充電裝置的分類有不同的方法。總體上可分為車載充電裝置和非車載充電裝置。

車載充電裝置是指安裝在電動汽車上的采用地面交流電網或車載電源對電池組進行充電的裝置。包括車載充電機、車載充電發電機組和運行能量回收充電裝置。它將一根帶插頭的交流動力電纜線直接插到電動汽車的插座中給電動汽車充電。車載充電裝置通常使用結構簡單、控制方便的接觸式充電器，也可以是感應充電器。它完全按照車載蓄電池的種類進行設計，針對性較強。

非車載充電裝置，即地面充電裝置，主要包括專用充電機、專用充電站、通用充電機、公共場所用充電站等。它可以滿足各種電池的各種充電方式。通常非車載充電器的功率、體積和重量均比較大，以便能夠適應各種充電方式。

另外，根據對電動汽車蓄電池充電時的能量裝換的方式不同，充電裝置可以分為接觸式和感應式。

隨著電力電子技術和變流控制技術的飛速發展，高精度可控變流技術的成熟和普及，分階段恒流充電模式已經基本被充電電流和充電電壓連續變化的恒壓限流充電模式取代。直到目前，主導充電工藝的還是恒壓限流充電模式。接觸式充電的最大問題在于安全性和通用性，為了使它滿足嚴格的安全充電標準，必須在電路上采用許多措施使充電設備能夠在各種環境下安全充電。恒壓限流充電和分階段恒流充電均屬于接觸式充電技術。

近年來，新型的電動汽車感應充電技術發展很快。感應充電器是利用高頻交流磁場的變壓器原理，將電能從離車的原方感應到車載的副方，以達到給蓄電池充電的目的。感應充電的最大優點是安全，這是因為充電器與電動汽車之間并無直接的點接觸，使得即使電動汽車在惡劣的氣候下，如雨雪天，進行充電也無觸電的危險。4.電動汽車充電方法

電動汽車蓄電池充電方法主要有恒（定）流充電、恒（定）壓充電和脈沖快速充電，可根據具體情況選擇一種充電方法或幾種方法的組合方法，現代智能型蓄電池充電器可設置不同的充電方法。

1)恒流充電

恒流充電是指充電過程中使充電電流保持不變的方法。恒流充電具有較大的適應性，容易將蓄電池完全充足，有益于延長蓄電池的壽命。缺點是在充電過程中，需要根據逐漸升高的蓄電池電動勢調節充電電壓，以保持電流不變，充電時間也較長。

恒流充電是一種標準的充電方法，有如下4種充電方法：

（1）涓流充電，即維持電池的滿充電狀態，恰好能抵消電池自放電的一種充電方法，其充電電率對滿充電的電池長期充電無害，但對完全放電的電池充電，電流太小。

（2）最小電流充電，是指在能使深度放電的電池有效恢復電池容量的前提下，把充電電流盡可能地調整到最小的方法。

（3）標準充電，即采用標準速率充電，充電時間為14h。

（4）高速率（快速）充電，即在3h內就給蓄電池充滿電的方法，這種充電方法需要自動控制電路保護電池不損壞。

2)恒壓充電

恒壓充電是指充電過程中保持充電電壓不變的充電方法，充電電流隨蓄電池電動勢的升高而減小。合理的充電電壓，應在蓄電池即將充足時使其充電電流趨于0。如果電壓過高會造成充電初期充電電流過大和過充電，如果電壓過低則會使蓄電池充電不足。充電初期若充電電流過大，則應適當調低充電電壓，待蓄電池電動勢升高后再將充電電壓調整到規定值。

恒壓充電的優點是充電時間短，充電過程無需調整電壓，較適合于補充充電。缺點是不容易將蓄電池完全充足，充電初期大電流對極板會有不利影響。

3)脈沖充電

脈沖充電是先用脈沖電流對電池充電，然后讓電池短時間、大脈沖放電，在整個充電過程中使電池反復充、放電。5.電動汽車充電方式

電動汽車充電方式主要有常規充電方式、快速充電方式、無線充電方式、更

換電池充電方式和移動式充電方式。

1)常規充電方式

常規充電方式采用恒壓、恒流的傳統充電方式對電動汽車進行充電。車載充電機是純電動轎車的一種最基本的充電設備。

小型充電站是電動汽車的一種最重要的充電方式，如圖所示，充電機設置在街邊、超市、辦公樓、停車場等處。采用常規充電電流充電。

2)快速充電方式

快速充電方式以150～400A的高充電電流在短時間內為蓄電池充電，其目的是在短時間內給電動汽車充滿電，充電時間應該與燃油車的加油時間接近。大型充電站（機）多采用這種充電方式。

3.)無線充電方式

電動汽車無線充電方式是近幾年國外的研究成果，其原理就像在車里使用的移動電話，將電能轉換成一種符合現行技術標準要求的特殊的激光或微波束，在汽車頂上安裝一個專用天線接收即可。有了無線充電技術，公路上行駛的電動汽車或雙能源汽車可通過安裝在電線桿或其它高層建筑上的發射器快速補充電能。電費將從汽車上安裝的預付卡中扣除。

4)更換電池充電方式

除了以上幾種充電方式外，還可以采用更換電池組的方式，即在蓄電池電量耗盡時，用充滿電的電池組更換已經耗盡的電池組。電動汽車用戶把車停在一個特定的區域，然后用更換電池組的機器將耗盡的蓄電池取下，換上已充滿電的電池組。由于電池更換過程包括機械更換和蓄電池充電，因此有時也稱它為機械“加油”或機械充電。電池更換站同時具備正常充電站和快速充電站的優點，也就是

說可以用低谷電給蓄電池充電，同時又能在很短的時間內完成“加油”過程。通過使用機械設備，整個電池更換過程可以在10min內完成，與現有的燃油車加油時間大致相當。

5)移動式充電方式

對電動汽車蓄電池而言，最理想的情況是汽車在路上巡航時充電，即所謂的移動式充電(MAC)。這樣，電動汽車用戶就沒有必要去尋找充電站、停放車輛并花費時間去充電了。MAC系統埋設在一段路面之下，即充電區，不需要額外的空間。

接觸式和感應式的MAC系統都可實施。對接觸式的MAC系統而言，需要在車體的底部裝一個接觸拱，通過與嵌在路面上的充電元件相接觸，接觸拱便可獲得瞬時高電流。當電動汽車巡航通過MAC區時，其充電過程為脈沖充電。對于感應式的MAC系統，車載式接觸拱由感應線圈所取代，嵌在路面上的充電元件由可產生強磁場的高電流繞組所取代。很明顯，由于機械損耗和接觸拱的安裝位置等因素的影響，接觸式的MAC對人們的吸引力不大。6.作業及小結

電動汽車對充電裝置的要求有哪些？

第24講

第6章：電動汽車充電技術

課前分析：

1.教學內容及時間分配

充電機類型及技術要求

1.5學時 充電機實例分析

0.5學時

2.教學目的

通過本次教學，能夠掌握充電機的類型結構及其技術要求；了解充電機的實例分析。

3.教學重難點

重點：充電機類型及技術要求。4.教學方法

本教學環節采用理論講授的方法。5.板書布置 詳見教學內容 教學內容： 0.導入

通過回顧上一節課程導入本節課程。1.電動汽車充電機

充電機是電動汽車充電裝置最主要的設備，它的性能好壞直接影響電動汽車的充電效果。本節參照電動汽車有關標準，介紹電動汽車用鋰離子電池充電的充電機。

2.電動汽車充電機類型

根據安裝位置不同，可以分為車載充電機和地面充電機；根據輸入電源不同，可以分為單相充電機和多相充電機；根據連接方式不同，可以分為傳導式充電機和感應式充電機；根據功能不同，可以分為普通充電機和多功能充電機。

車載充電機是安裝在電動汽車上，通過插頭和電纜與交流插座連接，因此也稱為交流充電機。車載充電機的優點是在蓄電池需要充電的任何時候，只要有可用的供電插座，就可以進行充電。缺點是受車上空間的限制，因而功率處理能力有限，只能提供小電流慢速充電，充電時間較長。

地面充電機一般安裝在固定的地點，已事先做好輸入電源的連接工作，直流輸出端與需要充電的電動汽車相連接，所以也稱為直流充電機。地面充電機可以提供多達上百千瓦的功率處理能力，可以對電動汽車進行快速充電。

傳導式充電機的輸出直接連接到電動汽車上，兩者之間存在實際的物理連接，電動汽車上不裝備電力電子電路。

感應式充電機是利用電磁感應耦合方式向電動汽車傳輸電能，兩者之間沒有實際的物理連接，充電機分為地面部分和車載部分。

普通充電機只提供對蓄電池的充電功能，多功能充電機除了提供對蓄電池的充電功能外，還能提供諸如對蓄電池進行容量測試、對電網進行諧波抑制、無功率補償和負載平衡等功能。當前實際運行的充電機基本上以交流電源作為輸入電源，因此，充電機的功率轉化單元實質上是一個AC—DC變換器。

目前，地面充電機使用的是傳導式大功率三相充電機。3.電動汽車充電機的電氣參數和技術指標

電動汽車充電機銘牌標識的電氣參數和技術指標主要有： 輸入電源：AC380V；

穩流精度：1% 穩壓精度：1%； 滿載效率：>91% 滿載功率因數：>0.9； 使用環境溫度：-20~50℃；

最高輸出電壓：串聯電池的個數×電池充電限制電壓×k（k為系數，由電池廠家提供）；

最低輸出電壓：串聯電池的個數×電池放電限制電壓； 最大輸出電流：按蓄電池廠家提供數據確定； 最低充電電流：按蓄電池廠家提供數據確定； 最大輸出功率：最高輸出電壓×最大輸出電流。4.電動汽車充電機的技術要求

（1）充電機和電池管理系統之間能夠進行通訊，接收電池數據，充電過程中應采用適當方法保證串聯電池中的單體電池電壓不超過上限。

（2）充電機應具有面板操作和遠程操作功能，充電機及其監控系統相連，在監控計算機上能完成除閉合和切斷輸入電源外的所有功能。

（3）充電機應能通過監控網絡向監控計算機傳送對應電池管理系統發送的數據。

（4）充電機應具有故障報警功能，能主動向監控系統發送故障信息。（5）充電機應具有輸入欠壓、輸入過壓、輸出短路、電池反接、輸出過壓、過溫、電池故障等保護功能。

（6）在脫離電池管理系統的情況下，充電機應停止充電。

（7）充電機應提供一條充電電纜連接確認信號。一方面，在充電期間，當充電插頭連接到汽車后，汽車控制邏輯可通過此信號來禁止在充電期間汽車驅動系統工作，保證充電安全；另一方面，此確認線與充電線形成閉鎖，保證充電人員安全。

（8）提供良好的人機界面，完成充電機充電過程的閉環控制，并顯示故障類型，提供一定的故障排除指示；提供開放式充電過程參數（包括充電模式、充電參數、階段數）設定功能，并按照參數完成對充電過程的自動控制；當充電機的保護系統動作，引起充電過程中斷，此時應能顯示故障類型，對比較容易排除的故障提供簡單的處理方法。

（9）整車充電時要為電池管理系統提供所需的直流電源，目前一般取24V/50A。

（10）充電機的監控系統應具備事件記錄功能，為事故分析和運行測試提供歷史數據。對于有多臺充電機的充電站，充電機還需要為充電站監控系統提供事件記錄數據。

（11）充電機的可靠性必須滿足一定的指標，綜合考慮成本和利用率，建議充電機要保證5年70000~80000h的充電小時數。

（12）充電機的設計必須充分保證人身安全，其帶電部分不可外露，同時保證車體和大地等電位；充電機與充電站接地連接，充電機與車體外殼連接、充電站接地網連接等要可靠方便。5.電動汽車充電機實例

某企業生產的電動汽車車載充電機。它采用高頻開關電源技術，具有浮充、均勻自動切換、短路、過載等保護功能，可以實現涓流橫流/快速橫流/恒壓自動

切換功能，確保蓄電池電量充足，延長蓄電池的使用壽命。

電動汽車車載充電機的充電過程為：

（1）此充電機根據鋰離子電池特性，對電壓要求嚴格，電壓過高會導致電池過充甚至電池爆炸而設定充電過程。

（2）充電初期，先要小電流對電池激活，使得電池內部化學反應充分建立起來，為大電流充電做準備。

（3）此后進入18A恒流充電階段，當電壓充到400V時，充電機減小充電恒流值后而不進入穩壓階段，此后繼續檢測充電電壓，當電池電壓再次達到400V時，充電機再次減小充電電流，反復以上充電過程直到充電電流很小，充電機認為電池已經充滿并關機。

（4）充電機關機只是關閉充電處于空載狀態而不是整機停機。該充電機的主要特點有：

（1）根據電池特性設計充電曲線，可以延長蓄電池的壽命；（2）使用方便，維護簡單，智能充電，無需人工職守；

（3）保護功能齊全，具有過壓、欠壓、過流、過熱、短路、輸出反接等保護功能；

（4）直觀性強，充電過程和故障采用指示燈，能一目了然；（5）采用高頻開關技術，使得充電機效率高，體積小，重量輕；

（6）充電機風扇由45℃溫控開關控制，當散熱器溫度低于45℃時，風扇不轉動，當散熱器溫度高于45℃時，風扇開始轉動，可以減少噪聲和延長風扇壽命；整機溫度保護為65℃，當機內溫度達到65℃時，充電機停止工作，等待散熱后，低于65℃后，自動恢復工作。

該充電機的主要技術指標：

（1）輸入電壓：AC220V±10%，50~60Hz；（2）輸出電壓：200~400VDC；（3）輸出電流：0~18A；（4）最大功率：3.5kW；（5）輸出紋波：≤1%；（6）電壓電流溫度精度：≤1%；（7）工作效率：≥90%；

（8）指示狀態：電源指示、充電指示、故障指示；

（9）保護功能：過壓、欠壓、過流、過熱、短路、反接保護；（10）12V輸出：DC13.5V/150W；（11）CAN接口：波特率9600bps；

（12）安全指標：絕緣電阻≥200MΩ，耐壓1500V/min；（13）冷卻方式：風冷；

（14）外形尺寸：330×300×140mm；（15）重量：10kg。6.作業及小結

簡述電動汽車充電機的技術要求。

第三篇：電工電子第4章習題答案_完整）

思考題與習題參考答案

4-1　欲將發電機的三相繞組連成星形時,如果誤將U2，V1，W2連成一點(中性點)，是否也可以產生對稱三線電壓？

答：不是。

4-2　當發電機的三相繞組連成星形時，設線電壓，試寫出相電壓ｕl的三角函數。

答：

4-3

什么是三相負載、單相負載和單相負載的三相連接？相交流電動機有三根電源線接到電源的Ll，L2，L3三端．稱為三相負載，電燈有兩根電源線，為什么不稱為兩相負載？而稱單相負載？

答：三相負載是指由三相電源所帶的負載，單相負載時指由單相電源帶的負載，負載的三相連接是指將單向負載按照特定的連接方式連接成適合三相電路的負載連接形式。電燈被稱為單相負載是因為帶動電燈工作的電源只需要一個就可以了。

4-6

為什么電燈開關—定要接在相線(火線)上？

答：開關接在火線上才能在開關打開的時候保證每相電源所在回路斷開。

4-8

有一次某樓電燈發生故障，第二層和第三層樓的所有電燈突然都暗淡下來，而第一層樓的電燈亮度未變，試問這是什么原因，這樓的電燈是如何連接的?同時又發現第三層樓的電燈比第二層樓的還要暗些.這又是什么原因?畫出電路圖。

(1)本系統供電線路圖

A

P

′

B

C

N

三層

二層

一層

–

+

(2)

當P處斷開時，二、三層樓的燈串聯接380V

電壓，所以亮度變暗，但一層樓的燈仍承受220V電壓亮度不變。

(3)

因為三樓燈多于二樓燈即

R3<

R2,所以三樓燈比二樓燈暗。

4-9有一臺三相發電機，其繞組接成星形，每相額定電壓為220V。在一次試驗時，用電壓表量得相電壓V，而線電壓則為V，V試問這種現象是如何造成的？

答：12相間有短路。

4-10

在圖4-29所示的電路中，三相四線制電源電壓為380／220V，接有對稱星形聯結的白熾燈負載，其總功率為180W。此外，在L3相上接有額定電壓為220V，功率為40W，功率因數的日光燈一支。試求電流，及。設V。

答：

圖4-29

圖4-30

=++

4-11

圖4-30是兩相異步電動機的電源分相電路，O是鐵心線圈的中心抽頭。試用相量圖說明和之間相位差為90°。

答：和之間相位差為90°

4-12為什么遠距離輸電要采用高電壓?

答：為了減少線路損耗。

4-13在同一供電系統中為什么不能同時采用保護接地和保護接零?

答：如果同時保護接地和保護接零會造成電源短路。

4-14為什么中性點不接地的系統中不采用保護接地?

答：第一.一相接地往往是瞬時的，在中性點不接地的系統中，就不會跳閘而發生停電事故：第二，故障可以允許短時存在，這樣，以便尋找故障和修復。

4-15區別工作接地、保護接地和保護接零。除采用保護接零外，還要采用重復接地？

答：圖5-27

工作接地、保護接零與重復接地

在中性點接地系統中，除采用保護接零外，還要采用重復接地，即將零線相隔一定距離多處進行接地，如圖5-27所示。這樣，在圖中當零線在×處斷開而電動機一相碰殼時，如無重復接地，人體觸及外殼，相當于單相觸電，這是有危險的；如有重復接地，由于多處重復接地的接地電阻并聯，使外殼對地電壓大大降低，減小了危險程度。

第四篇：商務禮儀第4章教案

第4章 商務宴請禮儀

【授課學時】3學時 【教學目的與要求】

1.了解常見的宴請形式及各自的特征。2.掌握宴會的組織禮儀及中餐宴會規范。3.了解在宴會中需要注意的規矩規范。4.通過學習避免在宴會場合失禮。【重點難點】

1.中餐宴會的規范。2.宴請的禮儀要求

【授課方法】案例法、理論講授法 【授課內容】

第一節 餐 飲 禮 儀概述

俗話說：“民以食為天”。可見飲食在人的日常生活中占據何等重要的地位。

我們中華民族的飲食文化源遠流長，飲譽世界，其中自然也少不了一套飲食禮儀。一個知書達禮的人，站要有站相，坐要有坐樣，同樣，吃也要有吃相。

宴請的禮儀程序從組織宴請開始，就需要精心設計、安排宴請的種類、規格、范圍、時間等等；需要提前發出請柬；比較大型的宴會場所，需要根據中、西餐的不同要求，對桌次和位次進行必要的、準確的排列；各式上桌餐具的擺法也要有所講究；無論是中餐還是西餐，無論是出席酒會還是宴會、冷餐會，進餐用食都要服從一定的規矩規范；餐具的使用也不能太隨意，特別是西式餐具，更應遵循各種約定俗成的使用方法；只有這樣，才能避免在宴會場合失禮、非禮。

一、宴請的組織禮儀：

1、根據宴請目的，確定規格、種類；

宴請的目的可能是多種多樣的，如節慶日聚會、工作交流、貴賓來訪、會議閉幕等等。宴請的規格是指出席宴會的各方人員之身份、地位等方面。

宴請的種類是指根據宴請的規格和宴請的性質、目的而選擇的具體形式。宴請的種類一般包括： 宴會：

是最正式、最隆重的宴請形式。宴會為正餐，坐下進食，由服務人員按順序上菜。按舉辦時間分，可分為早餐、午餐、晚餐，其中以晚餐檔次最高；按形式分，可分為中餐宴會、西餐宴會、中西餐合并宴會；按性質分，可分為工作宴會、正式宴會、節慶宴會；按禮賓規格分，可分為國宴、正式宴會、便宴和家宴。一般情況下，宴會持續時間為2個小時左右。

A．國宴；這是國家元首或政府首腦為國家慶典或歡迎外國元首、政府首腦而舉行的規格最高的正式宴會。宴會廳懸掛國旗，安排樂隊演奏國歌和席間樂。

B．正式宴會；是有桌次、席次之分，圍桌入座進食，由服務人員依次上菜的正餐。宴會是公關活動，特別是我國的公關活動中最常見的宴請形式。宴會有午宴、晚宴之別。

C．便宴；不屬于正式宴會，比較親切、隨便，更適合于日常友好的交往。形式簡便，偏重于人際交往，而不注重規模、檔次，可不排座次，不作正式講話致辭，菜肴的道數亦可酌減。

D．家宴。即在家中設宴招待客人，是便宴的一種形式。西方人士喜歡采用這種方法，以示親切友好。家宴往往由主婦親自下廚烹調，家人共同招待客人，顯得親切、自然。

招待會：是指各種不備正餐、較為靈活的宴請形式。常備有食品、酒水、飲料，由客人根據自己的口味選擇自己喜歡的食物和飲料，然后或站或坐，與他人一起或獨自一人用餐。招待會一般不排座位，可以自由活動。常見的招待會有冷餐會、酒會等。

A、冷餐會；又叫自助餐宴會，可在室內或院子里、花園里舉行，參加者可坐可立，并可自由活動，是一種非常流行、靈活、方便的宴請方式。一般在中午12時至下午2時，下午5時至7時左右舉辦。菜肴以冷食為主，也可以用熱菜，連同餐具陳設在桌子上。客人不排座次，可以按食品類別順序多次取食。酒水陳放在桌子上，供客人自取，也可由服務人員端送。食品、飲料應按量取食，不可浪費。

B、酒會；亦稱雞尾酒會，適用于各種節日、慶典、儀式及招待性演出前后。所謂雞尾酒，實際上是一種混合酒，其配方據說至今已有2000多種。有的配方還是秘方，有獨特的味道。那么，混合酒為什么要叫“雞尾酒”呢？其說法不一。一說從前外國有一位駙馬，善于配制混合酒，很受賓客歡迎，應接不暇，心亂中丟失了調酒的勺子，便信手拔下頭飾上的雞毛來調制，因而得名。

另一說，西歐某國，獵人上山狩獵時各自帶酒，一次進餐時，大家把酒混在一起共飲，酒味極佳。由于各種顏色酒混在一起，五光十色，在陽光下閃爍，像雄雞尾那樣好看，因而得名。

酒會的形式活潑、不設座椅，以便客人隨意走動，自由交往。以酒水為主，略備小吃、果汁，不用或少用烈酒。食品多為三明治、小香腸、炸春卷等，不設刀叉，以牙簽取食。食品和酒水由服務人員用托盤端送，或部分放置在小桌上由客人自己取。舉辦的時間較為靈活，上午、下午、晚上均可。客人到達和退席時間不受限制。近年國際上舉辦大型活動采用酒會的形式漸趨普遍，慶祝各種節日，歡迎代表團訪問，以及各種開幕、閉幕典禮，文藝、體育招待演出前后往往舉行酒會。

C、茶會；是一種更為簡單的招待方式，通常安排在下午4時或上午10時左右在客廳舉行，內設茶幾、座椅。會上備有茶、點心和地方風味小吃，請客人一邊品嘗，一邊交談。茶會對茶葉的品種、沏茶的用水和水溫以及茶具都頗有講究。茶具要選用陶瓷器皿，不要用玻璃杯，也不要用熱水瓶代替茶壺。歐洲人一般用紅茶，日本人喜歡烏龍茶，美國人用袋茶。外國人參加的茶會還可以準備咖啡和冷飲。

D、工作進餐。是利用進餐的時間和形式，邊吃邊談工作。按用餐時間可分為工作早餐、工作午餐和工作晚餐。此類活動不請配偶和與工作無關的人員參加。一般不排座次，大家邊吃邊談，不必過于拘束，形式較為靈活。可以由做東者付費，在國外，工作進餐經常實行“AA制”，由參加者各自付費。

2、擇定時間、地點，根據賓客訂菜； 要給宴請選擇一個“黃道吉日”，并不是一個十分容易的事情，但選擇最佳宴請時間，爭取最佳宴請效果，又是公關人員所應努力追求的。

選擇時間的第一原則是公關活動的實際需要，太早或者太晚都會減弱甚至喪失宴請的意義。例如：開業志慶的宴請活動如果提前一年或推遲一年舉行，其負效應就可想而知了。當然，如果需要安排的宴請活動或其他慶典活動發生沖突，影響原定的規格、范圍和效果。調整的辦法最好是適當提前；推后舉行的效果會差得多。

同時，選擇時間還應當盡量避開對方的禁忌日。

例如：邀請外國人赴宴，應盡量避開每月的13日和星期五，因為一些外國人把“13”看成是一個不吉祥的數字。如果宴請日本人，宴請的時日應避開“4”和“9”，這是因為在日語中，“4”與死的發音相同，“9”與苦的發音一致，所以日本人普通忌諱這兩個數字。伊斯蘭教徒在齋戒日太陽沒有落山時禁止進食，宴請宜在日落后進行。

在宴請對象、規格、范圍等確定之后，就應考慮如何訂菜。為了尊重賓客，選菜應主要考慮來賓的飲食偏好和口味。

3、精心制作請柬，認真發送確認；

制發請柬是主人十分正規而有禮貌的一種邀請方式。

從禮儀的角度來說，除工作進餐可現場告知外，其他比較正式的各種宴請都應制發請柬。大型宴請可以單位名義發邀請，也可以個人名義發邀請；小型宴會可以個人名義或夫婦名義發邀請；工作餐可以由單位名義發邀請。

請柬的制發一般要盡量早一點，需提前一至二周，以便讓被邀請的賓客有充分的時間對自己的日程進行安排和調整。

二、桌席的排次禮儀與宴會服務：

無論是中餐還是西餐，宴會活動中的桌次以及每一桌的席位排列都有比較嚴格的禮儀規范。

1、中西餐桌、位次，嚴格依禮排序：（1）中餐的桌次排列；

中餐的新式餐桌大多是圓桌。當正式宴請的餐桌在兩張以上時，就應比較嚴格地按一定的禮儀次序進行排列。排列的總體方法有橫、豎、花排等多種，具體采取哪一種排法應根據場地和美觀的原則來確定。

（2）西餐餐桌的設置；

西式宴會采用長桌，桌子的設置方法可以根據參加用餐的人數的多少和場地的大小而定。無論是中式宴會還是西式宴會，也不論桌數的多少，決定餐桌高低次序的原則是：主桌排定之后，其余桌次的高低以離主桌的遠近而定，近者為高，遠者為低；平行者以右桌為高，左桌為低。

（3）中餐席桌位次排列； 位次的排法應是最為嚴格的，舉行正式宴會時一點也馬虎不得，“將就”不得。否則，可能因排法失誤而得罪賓客，客觀效果會與主人舉辦宴會的動機相反。

例如：當主賓身份高于主人時，為表示敬重，主人應主動第一客人（主賓）排在第一主人的位置，主人退至主賓位置。此時，第一主人也可坐在第一客人的左側；當有夫人出席時，通常將女方排在一起，讓主賓夫人坐在女主人的右側。當需設翻譯時，可將譯員安排在主賓的右側席位上。位次的高低原則是右高左低。

（4）西餐席桌的位次排列；

西餐席桌的位次排列仍然是右高左低。

西式酒會也有不設方形席桌，而用茶幾或小圓桌的。但是，在這種情況下，由于除了病殘人員設有座椅外，均不設座椅，所以不必考慮位置排列。進餐者可隨意走動，自由取食。

2、中西餐具擺臺，遵禮各有安排：

擺臺是指把各種不同的餐具、酒具等用餐時必備的器具按一定的規范擺放在席桌上。擺臺是宴請活動中必不可少又要求很高的一個禮儀程序，公關人員對擺臺的基本要領須有所了解。

其意義主要有兩點：一是必要時對餐飲服務人員的準備工作以指導；二是自己參加宴請活動時對不符合規范的餐具擺放進行自我調整，使用時不致失態、非禮。

在沒有討論具體的擺臺樣式之前，我們先來簡單地熟悉一下中式餐與西式餐所用的各種主要餐具。

比較而言，中式餐的餐具較西式餐的餐具要簡單一些，主要由筷子、飯碗、碟子、調羹、湯碗、圓盤、條盤等組成。

西式餐的餐具可謂多種多樣，僅用手持取食的餐具就有刀、叉、匙三大類以及各種專用器具。正式西餐的酒具也有比較嚴格的劃分，主要有葡萄酒杯、白蘭地酒杯、雞尾酒杯、香檳酒杯四大類。在盛酒時，其中白蘭地、雞尾酒，應將酒杯倒滿，葡萄酒和香檳酒則不能倒滿。

對各種餐具有了大概的了解以后，我們來簡單認識一下，中餐的主要擺臺樣式和西餐的主要擺臺原則。西式餐的擺臺比較復雜，常見的有英美式西餐擺臺、法式西餐擺臺和國際式西餐擺臺。世界上高規格的西式宴會的擺臺是基本統一的。各式西餐擺臺的一些共同原則是：墊盤居中，叉左刀右，刀尖向上，刀口向內，盤前橫匙，主食靠左，餐具靠右，其余用具酌情擺放。酒杯數目與上酒的種類相等，擺法是從左至右擺放烈性酒杯、葡萄酒杯、香檳酒杯、啤酒杯等。

3、迎賓赴宴，精心周全：

在做好以上工作以后，公關人員應督促有關人員根據宴請需要準備足夠的餐具。徹底做好宴請場所的環境衛生，清洗餐具，對餐具進行認真的消毒處理，使餐桌上的一切擺設及用品都十分清潔衛生。桌布、餐巾要漿洗潔白，熨燙平整。杯、筷、叉、匙、刀、碟等要洗凈擦亮。

當宴請時間將至，主人應在門口迎接客人；必要時還可安排幾個主要人員陪同迎接。當賓主握手之后，交由工作人員陪同至休息廳休息。如無休息廳，則可直接引入餐廳，但暫不入座，等待主賓。

主賓到達后，由主人陪同進入休息廳與其他客人見面，然后進入宴會廳，宴會即可開始。向客人斟酒時，應走到客人右側，除啤酒外，酒瓶瓶口不應接觸杯沿，酒杯也不應提起。斟入的酒之多少應根據酒的種類酌定，一般斟入3/4杯即可，不要超過4/5。上菜應按順序進行，中餐一般是先上冷盤，后上熱菜，再上湯菜，最后上甜食、水果。宴會過程中，如出現客人碰落餐具等情況，不可慌亂，應一邊安慰客人，一邊迅速為客人更換干凈餐具。

宴會結束，應將客人送出宴會廳，或安排別的休閑活動，或向客人送別。主人在宴會期間如果需要致詞，一般應在大家剛入席或在熱菜之后、甜食之前進行，致詞應力求簡短，才能給大家留下好的印象，才會受到歡迎；在宴會上長篇大論或高談闊論是不明智的，也是一種失禮的表現。

第二節 中西餐禮儀實務

出席、享用正式的宴席，并不是一件十分輕松容易的事情。宴席過程中的一舉一動、一顰一笑都須掌握必要的禮儀分寸。因此，了解和掌握一些有關如何赴宴、如何使用餐具、如何取食進餐等方面的常規禮儀，對于我們在宴席上得體自如地表現自己，塑造所在組織的良好形象是十分必要的。

一、赴宴并非易事，禮儀必須周全：

當你收到請柬決定赴宴時，就應牢記對方宴請的時間和地點、搞清行車或步行的路線及所需要的時間，以保證能按時到達。須知，只能早于或晚于對方規定時間的二三分鐘，過早或過晚不僅對邀請者是失禮的，而且也有失自己的體面。到達宴會場所，應向迎接的主人表示謝意和問候，待主人和主賓入座后，再在自己的席位處從座椅的左側入座。女士的坤包應放在身體和椅子的靠背之間或用自帶的提包掛鉤鉤吊在右側桌沿上。

在進中餐時，用餐前，服務人員一般要為每人送上一方熱的濕毛巾，這是供給進餐者擦拭嘴角和雙手用的，不可以用于洗臉、擦脖子、揩手背等，否則也是失態的。

如果桌面上設有餐巾，當主人示意用餐開始時，方可將餐巾全部打開或打開到對折為止，平攤在自己的腿上。

在正式宴會上，切忌用餐巾或餐巾紙擦拭餐具、酒具等物品，那是對主人的不信任、不尊重行為。再說，在一些國外的高級酒店，假如你擦拭餐具，服務人員就會將原來的餐具撤下，給你換一套新的，假如你再擦，服務員又會再換，這樣沒完沒了，對雙方都沒有好處。應當相信，大型正式宴會的餐具都已經嚴格清洗和消毒。

1、餐具的使用方法：

筷子是在國內宴席上使用最多的餐具。

在長期的生活實踐中，中國人對筷子的使用也產生了許多禁忌：

一忌敲筷。即在等待就餐時，不能坐在餐桌邊，一手拿筷子敲盆、敲碗、敲桌子。二忌擲筷。在餐前發放筷子時，要把筷子一雙雙理順，然后輕輕放在每個人的餐桌前；相距較遠時，可以請人遞過去，不能隨手擲在桌上。三忌叉筷。筷子不能一橫一豎交叉擺放，不能一根是大頭，一根是小頭。筷子要擺放在碗旁邊，不能擱在碗上，這是對客人的不禮貌；客人也不能吃完飯后把筷子平放在碗口，這是表示對主人的不滿。四忌插筷。不能在盛好飯后，把筷子直插在飯中，這是不吉利的，因為只有給死人上供祭品時，筷子才這樣直插。五忌揮筷。在夾菜時，不能把筷子在菜盤里揮來揮去，上下亂翻，遇到別人也來夾菜時，要注意避讓，謹防“筷子打架”。六忌淚筷。在酒席上，挾了一筷子菜，滴滴嗒嗒的一路才放到嘴里，這也是不禮貌的。七忌雜筷。不能用雜色筷，一個品種一根，或一根一個花色圖案。也不能用一長一短的筷子，這不吉利，是詛咒人家。八忌舞筷。在說話時，不要把筷子當作道具，在餐桌上亂舞；也不要在請別人用菜時，把筷子戳到別人面前，這樣做是失禮的。九忌截筷。不能隨意把對方挾過來的菜中途挾走，這是很不禮貌的。

另外，在結婚喜宴上不能使用白色筷子，而在葬禮宴上則不能用紅筷子，除非年過八十而死的老人的葬禮。有關筷子的禁忌還很多，隨地區、民族而異。

2、西餐餐具的使用方法：

食物盤子應放在餐桌的正前方。

使用西式餐具一般是左手持叉，右手持刀。西餐所用的刀叉很多，一般的擺放順序是根據上菜的先后順序比外到內擺放的。用過一道菜之后，服務員就要將相應的刀叉撤走，所以，一定不要亂了使用刀叉的順序，以免到時餐具不夠用或用不上，陷于難堪。

西餐一般上菜順序：

頭盤：也稱為開胃品。一般由蔬菜、水果、海鮮、肉食組成的拼盤。湯：大致分為清湯、奶油湯、蔬菜湯和冷湯4類。副菜：包括各種淡水、海水魚類，貝類及軟體動物類。主菜：肉、禽類菜肴是西餐的第四道菜。肉類菜肴的原料取自牛、羊、豬等各個部位的肉，其中最有代表性的是牛肉或牛排。蔬菜類菜肴：可安排在肉類菜肴后，出可以與肉類菜肴同時上桌，也稱為沙拉。與主菜同時服務的沙拉，稱為生蔬菜沙拉，一般用生菜、西紅柿、黃瓜、蘆筍等制作。還有一些蔬菜是熟食的，如花椰菜、煮菠菜、炸土豆條。點心：諸如蛋糕、餅干、吐司、三明治等西式點心。甜品：最常見的有布丁、冰淇淋等。水果：干鮮水果。熱飲：一般為紅茶或咖啡，以幫助消化。從實際情況看，西餐也在簡化，比較簡便的西餐菜單可以是：開胃菜、湯、主菜、甜品、咖啡。

通常，刀叉都成雙成對，唯獨喝湯的湯匙是單個使用。正餐一般從湯開始，放在你面前最大的一把匙子便是湯匙，它放在你右側的最外面。桌上的刀叉以三副為限，當上完三道菜后便撤去，再隨菜擺上新的刀叉。

餐后的甜食另有叉子和湯匙。如果菜單中有魚的話，它一般在用過湯以后送上。桌上有吃魚專用的叉子，它放在肉叉的外側，比肉叉略小些。

用刀時應將刀柄的頂端置于手掌之中，以拇指抵住刀柄的一側，食指按在刀柄背上，但需注意食指決不可觸及刀背，其余三指順勢彎曲，握住刀柄。

食物一般應切一塊吃一塊；切食物時應盡量避免餐刀撞擊盤子發出聲響。餐刀是專用來切菜肴的，不能用刀直接將食物送入嘴內。也不要將叉匙完全插入嘴里，在進食時，嘴唇不碰及叉齒是最為標準的。

當你用某道菜時，如果中途需放下刀叉，應將刀叉在墊盤上放成八字形，注意：一定要刀口朝內，刀尖朝下，以示你將繼續使用這道菜，否則，服務員有可能將其撤走。如果你吃完一道菜或不想再吃某道菜，則應將刀叉平行擺放在菜盤上，注意刀口向內，刀尖朝上，等待服務員撤走。

西餐用匙也有講究。首先，不要用嘴直接到盤里或碗里喝湯；其次，喝湯時，應右手持匙，左手扶盤或端碗，由內向外朝餐桌中心方向舀取湯汁；喝湯時，只能將湯匙的三分之一放入嘴里，不要使勁吮，以免發出聲響；最后，如果湯水太熱，不可用嘴吹，應稍等一下，待湯水涼了以后再喝；喝完湯后，應將湯匙放在盤內，注意匙心朝上，匙柄放于右邊邊緣。

面包往往是西餐的主食。吃法是用手將其掰成小塊后拿起來吃。不要用嘴直接啃整塊的面包。如果需要涂抹黃油、果醬，應先用手將面包掰開，再用專用的奶油刀（應放在左側的面包碟子上）抹在面包塊上，然后再吃。

當吃烤雞、螃蟹、龍蝦等需要動手撕著吃的食物之前，主人或服務人員一般要給每人送上一個用銀、銅、瓷器或水晶玻璃精制的小水盂，小面上飄著檸檬片或玫瑰花瓣，這是專供用餐者洗手指頭用的，千萬不能把它當成飲料將其喝掉，以免鬧出笑話，讓同桌的人惡心。當兩手的手指頭輕輕涮洗完后，應用餐巾將手擦干，再用手取食需要直接動手的食物。

在席間談話時，可以不必將刀叉放下。但如果你要做手勢，就應該把刀叉放下，切不可拿著刀叉在空中比劃。另外，也不能將刀叉豎起來拿著。正確使用刀叉，不僅是禮儀上的需要；同時也是為了安全。

如果由于不熟悉規矩，在用西餐時不慎將餐具誤傷自己或者別人，那豈不難堪？

在宴會上喝飲料時，應先用餐巾擦一下嘴唇，然后再喝。不能在嘴里填滿食物時喝酒，應先咽下食物，再拿起杯來喝；同時最好將進酒量控制在自己酒量的三分之一，以免醉酒失態。

如果對方是尊者，應自覺在示意碰杯時將杯子舉得比對方稍低一點。如果主人提議干杯時，大家應自覺起立。當主人要致詞時，應放下餐具，正坐聆聽。

酒隨菜走也是西式宴會的一條重要原則。一般來說，吃肉上紅葡萄酒，吃魚上白葡萄酒。

用餐快結束時，一般要上水果。用餐過程中，如意外地將酒水、湯菜、果汁等濺到鄰座的身上，應連聲致歉，并謹慎地協助其擦干。如果鄰座是異性，可將自己干凈的手帕或餐巾遞給對方，請她自己擦掉。

有人為自己夾菜時，一般不要拒絕；實在不要，可用手示意表示夠了；千萬不可將碗、碟用手捂住，可端起來藏于桌下、身后。

如果席間不得不打噴嚏、咳嗽時，應轉身用手捂住嘴鼻；并向鄰座表示歉意。在用餐過程中，不宜在眾人面前張嘴用牙簽剔牙，實在需要時，應用一只手將嘴擋住再剔。

二、離別告退要文雅，品飲咖啡有學問。用餐過程中最好不要離席。

如須離開時，應將餐巾放在座椅上，用餐完畢才可將餐巾放在桌面上。如果用餐途中需上廁所，一般不應直接說去上廁所或去洗手間之類的話，最好是說：“對不起，我得去打個電話，一會兒回來。”或“對不起，事先與人約好，讓我現在打個電話給他，失陪一會兒。”即使與鄰座的人很隨便，關系很好，也最好用含蓄一點的說法，以示文雅、禮貌。

飲用咖啡的器具包括托盤、咖啡杯、小匙等。正式的咖啡杯一定是陶瓷的，不能是玻璃杯。飲用咖啡的基本程序是：先將咖啡杯置于托盤上，盛入咖啡；再根據自己的習慣、愛好決定是否加糖和牛奶；如果需要加糖，應用專用糖夾將方糖夾入咖啡杯中；如果加奶，先將適量牛奶加入咖啡中，然后用小匙輕輕攪拌均勻后，將小匙取出放于托盤上，千萬不可放于杯內；再用左手端起托盤，將托盤端至齊胸的高度；右手持盤中杯耳；將杯端離托盤慢慢品飲，切忌一飲而盡，切忌用小匙一匙一匙地舀咖啡喝。因為這些做法都是不規范的，也是失禮的。喝完咖啡后，應再將杯子置于托盤中，將托盤放在桌上。

三、飲“功夫茶”的禮儀：

正式場合飲“功夫茶”有11個步驟：

（1）嗅茶。這個步驟主要是向客人介紹茶的品色，展示茶屬何品種，有何特點，風味。

（2）溫壺。這是沏茶的第一個步驟。先檢查茶具有無缺損，如有及時更換。茶具完好即將少量開水沖入茶壺中，然后將水倒入茶船。

（3）裝茶。即將茶葉裝入壺中。裝茶不要直接用手，而應用茶匙，以免手中氣味混入茶中。茶葉的裝入量以半壺為宜。

（4）潤茶。用沸水沖入壺內，待壺滿后用特別的竹筷子刮去壺面的茶沫，將水倒入茶船。（5）沖泡。這時才是正式泡茶。泡茶要用開水，但不要用煮沸的開水。（6）澆壺。將茶沖泡好之后，蓋上壺蓋，在壺身外也澆上開水，使壺內壺外溫度一致。（7）溫杯。利用泡茶的間隙，用茶船中溫茶潤茶的水，漫澆一下小茶盅。

（8）運壺。茶泡好后，倒茶前，應將茶壺提起在茶船邊巡行數周，以免壺底水珠滴入茶盅。（9）倒茶。將小茶盅一字排開，提起茶壺由左而右，從右而左來回沖注，俗稱“巡茶“。倒茶千萬不要一杯倒滿再倒下一杯，這樣倒出的茶每杯濃度不均。

（10）敬茶。主人將倒好的茶雙手捧起，第一杯恭敬地獻給在座的客人。如果客人不止一位，第一杯應捧給一位尊長者。

（11）品茶。客人接過茶盅應細細品之，詳觀茶色，細聞茶香，小口品茶，盡享飲茶之樂趣。也可飲后贊美幾句以示認可。

【復習思考題】

宴請前，需要綜合考慮哪些因素？ 西餐及中餐的坐次禮儀有和不同？ 【本章小結】

第一部分主要介紹了宴請禮儀、中西餐禮儀等內容。通過本章的學習，應當認識到：在商務交往中，應注意不同形式、規格的宴會對人們所提出的不同的禮儀要求和規范。

第二部分主要介紹了中西餐禮儀以及喝咖啡、喝茶禮儀，參加不同形式宴會的注意事項。通過本章的學習，應當認識到：遵守約定俗成的餐飲禮儀對一名商務人員開展工作顯得尤為重要。

【參考文獻】

1.《商務禮儀》，東北財經大學

2.呂維霞編著，《現代商務禮儀》對外經濟貿易大學出版社 3.金正昆著，《社交禮儀教程》，中國人民大學出版社

4.王水華主編，《公關商務禮儀》，東南大學出版社

第五篇：數控機床第4章教案

第4章 數控車床

第一講 數控車床概述 課 題：1.項目的引出

2.數控車床的組成及布局 課堂類型：講授

教學目的：1.了解典型的回轉體零件加工方法及所需要的加工設備。

2.掌握數控車床的組成、布局及特點。

教學重點：1.典型的回轉體零件加工工藝及適合選用的加工設備。

2.數控車床的組成及布局。

教學難點：數控車床刀架相對導軌的布局形式 教 具：多媒體課件 教學過程：

一、引入新課題

以典型的回轉體零件工藝分析和所需要的加工設備入手引入本次課程

二、教學內容

數控車床集萬能型、精密型和專用型三類普通車床的特點于一身，是理想的回轉體零件的自動化加工機床，而且數控車床是目前使用較為廣泛的數控機床。

本節引出的各教學項目，均為較典型的回轉體零件。從了解每個零件的工藝特征入手，進而了解數控車床的分類方式；學會針對回轉體零件的特點，選擇適于加工該零件的數控車床。4.1 項目的引出 4.1.1 項目一

分析如圖4-1所示零件——軸的工藝特征，主要加工面為圓柱面、圓弧面、端面、外螺紋面、倒角及切槽等，而且要滿足工件圖樣上尺寸精度、形狀精度、位置精度及表面粗糙度的要求。該零件適于采用臥式數控車床，需要兩次安裝，分別加工零件的兩側。

圖4-1 軸

4.1.2 項目二

分析圖4-2所示的不銹鋼套筒的工藝特征，主要加工面為內外圓柱面、圓弧 面、端面、切槽等。該零件適于采用臥式數控車床加工，而且需要兩次安裝，分別加工零件兩側的內、外輪廓。

圖4-2 不銹鋼套筒 4.1.3 項目三

分析如圖4-3所示的蝸輪透蓋的工藝特征，主要加工面為內外圓柱面、內圓弧面、端面、切槽等。該零件適于采用臥式數控車床加工，而零件上的6×Φ9 孔和2×M8-7H螺孔適于在數控鉆床或普通鉆床上加工。

圖4-3 蝸輪透蓋

4.1.4 項目四

分析圖4-4所示的齒輪毛坯的工藝特征，主要加工面為內外圓柱面、圓錐面、端面、倒角及切端面槽等，適于采用立式數控車床加工。

圖4-4 齒輪毛坯

4.1.5 項目五

分析圖4-5所示的連接件的工藝特征，該零件除了加工圓柱面、圓弧面、端面、倒角、切槽之外，還要加工徑向孔、與工件中心不同心的軸向孔及端面圓弧 槽等。適于采用車削中心，工件一次安裝完成全部加工。

圖4-5 連接件

4.2 數控車床概述

項目一至項目五中形狀不同的軸類、盤類和套類等回轉體零件，有的在普通車床上無法完成全部加工，有的在普通車床上很難完成加工，有的在普通車床上加工效率較低。而這些零件分別適于采用數控車床、車削中心和車銑復合中心進行加工。

普通車床是靠手工操作機床來完成各種切削加工的，而數控車床是將編制好的加工程序輸入到數控系統中，由數控系統通過車床 X、Z坐標軸的伺服電動機去控制車床進給運動部件的動作順序、移動量和進給速度，再配以主軸的轉速和轉向，可以加工各種軸類、盤類和套類等回轉體零件，包括零件上高精度的曲面、內外螺紋面及端面螺紋等。隨著數控應用技術的發展，在數控車床的基礎上又先后出現了車削中心和車銑復合中心。

4.2.1 數控車床的組成及布局

1.數控車床的組成及特點

圖4-6為臥式車床外觀圖，圖4-7為數控車床外觀圖。結合學習機械制造基礎課程和車工實習得到的感性認識，對比臥式車床和數控車床的外觀圖可以發現，數控車床在結構上仍然是由主軸箱、刀架、進給傳動系統、床身和尾座等主要部件組成，而且兩者都有冷卻系統和潤滑系統，只是數控車床的進給系統與臥式車床的進給系統在結構上存在著本質上的差別。

圖4-6 臥

式車床外觀

圖4-7 數控車床外觀圖

圖4-8所示的數控車床，其進給傳動系統的結構較普通車床大為簡化。數控車床也有加工各種螺紋的功能，一般是采取用主軸電動機經同步齒形帶1驅動主軸4旋轉，為了使主軸的旋轉與刀架的移動保持同步關系，主軸箱內安裝有脈沖編碼器2，主軸的運動通過同步齒形帶3，以1∶1的速比傳到脈沖編碼器2。當主軸旋轉時，脈沖編碼器便發出檢測脈沖信號給數控系統，使主軸電動機的旋轉與刀架的切削進給保持同步關系，即實現加工螺紋時主軸轉一轉，刀架Z向移動一個導程的運動關系。

圖4-8 數控車床的傳動結構

中高檔的數控車床一般都采用全封閉式的防護裝置，主要是為了防止水霧、油霧飛濺而污染環境，保證機床工作過程的安全性;導軌上安裝有導軌防護罩，起防塵和減小導軌副磨損的作用。經濟型的數控車床一般是采用半封閉式的防護裝置，其導軌無防護罩。

2.數控車床的布局

數控車床的刀架和導軌的布局形式與臥式車床相比發生了很大的變化，而且刀架和導軌的布局形式會直接影響數控車床的使用性能、機床的結構和外觀。此外，數控車床上都設有封閉的防護裝置。

（1）床身導軌的布局 如圖4-9所示，根據數控車床床身導軌與水平面的相對位置不同，可以有多種布局形式：

圖4-9（a）為平床身平滑板，水平床身的工藝性好，便于導軌面的加工。水平床身導軌配上水平放置的刀架可提高刀架的運動精度，一般可用于大型數控車床或小型精密數控車床的布局。但是水平床身由于下部空間小，故排屑困難。從結構尺寸上看，刀架水平放置使得滑板橫向尺寸較長，從而加大了機床寬度方向的結構尺寸。

圖4-9（b）為斜床身斜滑板，圖4-9（c）為平床身斜滑板，水平床身配上傾斜放置的滑板，并配置傾斜式的導軌防護罩，這種布局形式一方面有水平床身工藝性好的特點，另一方面機床寬度方向的尺寸較水平配置滑板的要小，且排屑方便。

圖4-9（d）為前斜床身平滑板，水平床身配上傾斜放置的滑板和斜床身配置斜滑板的布局形式被中、小型數控車床所普遍采用。這是由于此兩種布局形式排屑容易，熱鐵屑不會堆積在導軌上，也便于安裝自動排屑器;操作方便，易于安裝機械手，以實現單機自動化;機床占地面積小，外形簡潔、美觀，容易實現封閉式防護。

斜床身導軌傾斜的角度分別為30°、45°、60°、75°和90°（稱為立式床身）。傾斜角度小，排屑不便;傾斜角度大，導軌的導向性差，受力情況也差。導軌傾斜角度的大小還會直接影響機床外形尺寸高度與寬度的比例。綜合考慮以上諸因素，小型數控車床床身的傾斜度多采用30°和45°;中規格的數控車床床身的傾斜度以60°為宜;而大型數控車床床身的傾斜度多采用75°。

圖4-9（e）為立式床身立滑板

圖4-9 數控車床床身導軌的布局形式

（2）刀架的布局

刀架作為數控車床的重要部件，其布局形式對機床整體布局及工作性能影響很大。回轉刀架在機床上的布局有兩種形式。一種是用于加工盤類零件的回轉刀架，其回轉軸垂直于主軸；另一種是用于加工軸類和盤類零件的回轉刀架，其回轉軸平行于主軸。

目前兩坐標聯動數控車床多采用12工位的回轉刀架，也有采用6工位、8工位、10工位回轉刀架的。

床身上安裝有兩個獨立的滑板和回轉刀架的數控車床稱為雙刀架四坐標數控車床。其上每個刀架的切削進給是分別控制的，既擴大了加工范圍，又提高了加工效率。

雙刀架四坐標數控車床的結構復雜，且需要配置專門的數控系統實現對兩個獨立刀架的控制。這種機床適于加工曲軸、飛機零件等形狀復雜、批量較大的零件。

第二講 數控車床概述；數控車床的結構 課 題：1.數控車床的用途 2.數控車床的分類

3.MJ-50數控車床的用途、布局及技術參數 課堂類型：講授

教學目的：1.掌握數控車床的用途。

2.掌握數控車床的分類方法。

3.掌握M J-50數控車床的布局特點及主要技術參數

教學重點：1.按機床主軸布局形式對數控車床分類；按數控系統控制的軸數對數控車床分類。

2.典型臥式數控車床的布局及主要技術參數。

教學難點：按不同的方法對數控車床進行分類 教 具：多媒體課件 教學過程：

一、引入新課題

以數控車床的用途引入本次課程

二、教學內容

4.2.2 數控車床的用途

數控車床按照加工程序能自動完成內外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、螺紋等的切削加工，所以數控車床特別適于加工形狀復雜的軸類或盤類零件。

數控車床加工零件的尺寸精度可以達到IT5～IT6，加工表面的粗糙度可以達到 Ra 1.6μm以下。

數控車床具有加工靈活、通用性強、能適應產品的品種和規格頻繁變化的特點，被廣泛應用于機械制造業，例如汽車制造廠、發動機制造廠等。

4.2.3 數控車床的分類

隨著數控車床制造技術的不斷發展，形成了多品種、多規格的局面。對數控車床的分類主要有兩種方法。

1.按機床主軸布局形式分類

（1）臥式數控車床

主軸軸線處于水平位置的數控車床。臥式數控車床的刀架布局結構有前置和后置兩種。

①刀架前置的數控車床布局如圖4-10所示，其上的刀架為四方形回轉刀架，結構簡單，外形類似普通車床的方刀架，安裝刀具的數目最多為4把，床身導軌為平導軌，刀架前置使操作者觀察切削情況和測量工件不方便。

項目三中如圖4-3所示的蝸輪透蓋零件，形狀較為簡單，各工序使用的刀具均少于4把，因此適于選用刀架前置的

數控車床進行加工。

圖4-10 刀架前置的數控車床

②刀架后置的數控車床布局如圖4-11所示，其上刀架為后置回轉刀架，一般可以安裝8把或12把刀具。中高檔的數控車床一般都采用后置刀架的布局結構，床身導軌為傾斜導軌（或是水平床身配上傾斜放置的滑板），刀架后置方便了操作者觀察工件和測量工件。

項目一中如圖4-1所示的軸零件，需要使用外圓粗車刀、外圓精車刀、粗切槽刀、精切槽刀及螺紋車刀等5把刀具；項目二中如圖4-2所示的不銹鋼套筒零件，加工零件的兩側都需要5把以上的刀具，因此軸零件和不銹鋼套筒零件均適于選用刀架后置的數控車床進行加工。

圖4-11 刀架后置的數控車床

（2）立式數控車床

主軸軸線處于垂直位置的數控車床。圖4-12所示為立式數控車床，主軸垂直向上，垂直刀架的下端安裝有回轉刀盤。刀架沿垂直導軌的移動為 Z軸進給，刀架沿水平導軌的移動為 X軸進給。

項目四中如圖4-4所示的齒輪毛坯零件，屬于直徑尺寸較大的盤類零件，且上端面及內孔都帶有錐度，因此適于選用立式數控車床進行加工。

圖4-12 立式數控車床

2.按數控系統控制的軸數分類（1）兩軸控制的數控車床

機床上只有一個回轉刀架，可實現 X、Z兩坐標軸控制，圖4-10和圖4-11所示即是兩軸控制的數控車床。

（2）雙刀架四軸控制的數控車床

機床上有兩個獨立的回轉刀架，可實現四軸控制。圖4-13為雙刀架臥式數控車床的刀架配置示意圖，圖4-13（a）所示為兩個獨立的回轉刀架，一個為后置刀架，另一個為前置刀架，每個刀架可以分別控制 X坐標軸和Z坐標軸的進給運動。

圖4-13（b）所示為兩個回轉刀架相對于主軸回轉中心的布局位置，其中后置回轉刀架有12個刀位，前置回轉刀架有8個刀位。

（3）三軸控制的車削中心

圖4-14所示的車削中心是在數控車床的基礎上發展起來的，其主要特征是在數控車床的回轉刀架上增設了多種自驅動刀具并對主軸進行伺服控制，自驅動刀具有鉆削頭、銑削頭等。

圖4-13 雙刀架臥式數控車床的刀架配置示意圖

圖4-15為車削中心回轉刀架外觀圖，其上安裝有平行于主軸軸線的自驅動刀具1和垂直于主軸軸線的自驅動刀具2。機床工作時除了轉塔刀架控制 X坐標軸和 Z坐標軸的進給運動之外，主軸的 C軸可以做分度運動或圓周進給運動，自驅動刀具可以進行鉆削加工和銑削加工。

圖4-14 車削中心

圖4-15 車削中心回轉刀架外觀圖

項目五中如圖4-5所示的連接件，其上Ф62 mm的外圓表面上均布6個Ф6 mm孔；右端面上有均布的4段圓弧槽和4個Ф6mm孔，該零件在普通車床上無法完成全部加工。如果選用車削中心，便可利用 Z軸自驅動銑刀，銑削零件右端面上的圓弧槽及Ф6 mm軸向孔；利用 X軸自驅動銑削刀具可以加工6個Ф6 mm的徑向孔。

（4）五軸聯動車銑復合中心 如下圖所示，機床配置雙車主軸、一個銑軸、一個轉塔刀架和一個盤式刀庫。車銑復合中心主要用于航空、軍工、汽車、船舶等行業中復雜零件的加工。

目前，我國使用最多的是中小規格兩軸聯動的臥式數控車床。

五軸聯動車銑復合中心

4.3 數控車床的結構

4.3.1 MJ-50數控車床的用途、布局及技術參數

MJ-50型數控車床是典型的臥式數控車床。

1.MJ-50數控車床的用途

MJ-50數控車床主要用來加工軸類零件的內外圓柱面、圓錐面、螺紋表面、成形回轉體表面等。對于盤類零件可進行鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔等加工。機床還可以完成車端面、切槽、倒角等加工。

2.MJ-50數控車床的布局

MJ-50數控車床為兩軸聯動的臥式車床，圖4-16為車床的外觀圖。

圖4-16 MJ-50數控車床外觀圖

3.MJ-50數控車床的主要技術參數

（1）機床的主要技術參數

允許最大工件回轉直徑

500 mm

最大切削直徑

310 mm

最大切削長度

650 mm

主軸轉速范圍

35～3500 r/min（連續無級）主軸通孔直徑

mm

刀架有效行程

X軸 182 mm;Z軸 675 mm

快速移動速度

X軸10 m/min;Z軸15 m/mim

安裝刀具數

10把

刀具規格

車刀25 mm×25 mm;鏜刀桿 12 mm～ 45 mm

分度時間

單步0.8 s;180° 2.2 s

尾座套筒行程

mm

主軸調速電動機功率

11/15 kW（連續/30 min超載）

進給伺服電動機功率

X軸0.9 kW（交流）;Z軸1.8 kW（交流）

（2）數控系統的主要技術規格

FANUC-0TE系統的主要技術規格見教材中表4-1。

第三講 數控車床的結構

課 題：1.數控車床主傳動系統及主軸箱結構

2.數控車床進給傳動系統及傳動裝置 課堂類型：講授

教學目的：1.掌握數控車床的主傳動系統及主軸箱傳動結構。

2.掌握數控車床的X、Z坐標軸進給傳動系統及傳動結構。

教學重點：1.數控車床的主軸箱傳動結構。

2.數控車床的X、Z坐標軸進給裝置傳動結構。

教學難點：數控車床的X、Z坐標軸進給傳動系統及傳動裝置結構。教 具：多媒體課件 教學過程：

一、引入新課題

以分析MJ—50數控車床傳動系統圖中主運動傳動關系引入本次課程

二、教學內容

4.3.2 主傳動系統及主軸箱結構

1.主運動傳動系統 MJ-50數控車床的傳動系統如圖4-17所示，其中主運動傳動系統見右圖，由功率為11 kW的主軸調速電動機驅動，經一級1∶1的帶傳動帶動主軸旋轉，使主軸在35～3500 r/mim的轉速范圍內實現無級調速，主軸箱內部省去了齒輪傳動變速機構，因此減少了齒輪傳動對主軸精度的影響，并且維修方便

主運動傳動系統圖

2.主軸箱結構

（1）主軸箱結構

MJ-50數控車床主軸箱結構如圖4-18所示。主軸電動機通過帶輪將運動傳給主軸。

主軸有前、后兩個支承，前支承由一個圓錐孔雙列圓柱滾子軸承和一對角接觸球軸承組成，圓錐孔雙列圓柱滾子承受徑向載荷，兩個角接觸球軸承用來承受雙向的軸向載荷和徑向載荷。前支承軸承的間隙用螺母8來調整。

主軸的后支承為圓錐孔雙列圓柱滾子軸承，軸承間隙由螺母1和6來調整。主軸的支承形式為前端定位，主軸受熱膨脹向后伸長。主軸所采用的支承結構適應高速大載荷的需要。主軸的運動經過同步帶輪16和3以及同步帶2帶動脈沖編碼器4，使其與主軸同速運轉。

圖4-18 MF-50數控車床主軸箱結構簡圖

（2）液壓卡盤結構

如圖4-19（a）所示，液壓卡盤固定安裝在主軸前端。

圖4-19 液壓卡盤結構簡圖

圖4-19（b）為卡盤內楔形機構示意圖，當液壓缸內的壓力油推動活塞和拉桿向卡盤方向移動時，滑套4向右移動，由于滑套上楔形槽的作用，使得卡爪座11帶著卡爪12沿徑向向外移動，則卡盤松開。反之液壓缸內的壓力油推動活塞 和拉桿向主軸后端移動時，通過楔形機構，使卡盤夾緊工件。卡盤體9用螺釘固定安裝在主軸前端。

圖4-19 液壓卡盤結構簡圖

4.3.3 進給傳動系統及傳動裝置

1.進給傳動系統的特點

數控車床的進給傳動系統是控制 X、Z坐標軸的伺服系統的主要組成部分，它將伺服電動機的旋轉運動轉化為刀架的直線運動，而且對移動精度要求很高，X軸最小移動量為0.0005mm（直徑編程），Z軸最小移動量為0.001 mm。采用滾珠絲杠螺母傳動副，可以有效地提高進給系統的靈敏度、定位精度和防止爬行。

2.進給傳動系統

數控車床的進給系統采用伺服電動機驅動，通過滾珠絲杠螺母帶動刀架移動，所以刀架的快速移動和進給運動均為同一傳動路線。

如圖4-17所示，MJ-50數控車床的進給傳動系統分為 X軸進給傳動和Z軸進給傳動。X軸進給由功率為0.9 kW的交流伺服電動機驅動，經20/24的同步帶輪傳動到滾珠絲杠上，螺母帶動回轉刀架移動，滾珠絲杠螺距為6 mm。

Z軸進給也是由交流伺服電動機驅動，經24/30的同步帶輪傳動到滾珠絲杠，其上螺母帶動滑板移動。該滾珠絲杠螺距為10 mm，電動機功率為1.8 kW。3.進給系統傳動裝置（1）X軸進給傳動裝置

圖4-20是MJ-50數控車床 X軸進給傳動裝置的結構簡圖。如圖4-20（a）所示，AC伺服電動機15經同步帶傳動帶動滾珠絲杠6回轉，其上螺母7帶動刀架21沿滑板1的導軌移動（如圖4-20（b）所示），實現 X軸的進給運動。圖中5和8是緩沖塊，在出現意外碰撞時起保護作用。

圖4-20 MJ-50數控車床 X軸進給傳動裝置的結構簡圖

圖4-20中，A—A剖面圖表示滾珠絲杠前支承的軸承座4用螺釘20固定在滑板上。滑板導軌如 B—B剖面圖所示為矩形導軌，鑲條17、18、19用來調整刀架與滑板導軌的間隙。

圖4-20（b）中22為導軌護板，26、27為機床參考點限位開關和撞塊。鑲條23、24、25用于調整滑板與床身導軌的間隙。

因為滑板頂面導軌與水平面傾斜30°，回轉刀架的自身重力使其下滑，滾珠絲杠和螺母不能以自鎖阻止其下滑，故機床依靠AC伺服電動機的電磁制動來實現自鎖。

（2）Z軸進給傳動裝置

圖4-21是MJ-50數控車床 Z軸進給傳動裝置簡圖。

如圖4-21（a）所示AC伺服電動機14經同步帶傳動到滾珠絲杠5，由螺母4帶動滑板連同刀架沿床身13的矩形導軌移動（見圖4-21（b）），實現Z軸的進給運動。

圖4-21 MJ-50數控車床 Z軸進給傳動裝置簡圖

如圖4-21（b）所示電動機軸與同步帶輪12之間用錐環無鍵連接，局部放大視圖中19和20是錐面相互配合的內、外錐環，當擰緊螺釘17時，法蘭18的端面壓迫外錐環20，使其向外膨脹，內錐環19受力后向電動機軸收縮，從而使電動機軸與同步帶輪連接在一起。這種連接方式無須在被連接件上開鍵槽，而且兩錐環的內、外圓錐面壓緊后，連接配合面無間隙，對中性較好。

滾珠絲杠的左支承由三個角接觸球軸承組成，由調整螺母16進行預緊。如圖4-21（a）所示，滾珠絲杠的右支承為一個圓柱滾子軸承，只用于承受徑向載荷，軸承間隙用調整螺母8來調整。滾珠絲杠的支承形式為左端固定，右端浮動。3和6為緩沖擋塊，起超程保護作用。

如圖4-21（b）所示，Z軸進給裝置的脈沖編碼器1與滾珠絲杠5相連接，可直接檢測絲杠的回轉角度，從而提高系統對Z向進給的精度控制。

局部放大視圖

圖4-21 MJ-50數控車床 Z軸進給傳動裝置簡圖

第四講 數控車床的結構；車削中心 課 題：1.數控車床自動回轉刀架

2.數控車床尾座

3.車削中心 課堂類型：講授

教學目的：1.掌握數控車床自動回轉刀架傳動結構及換刀過程。

2.掌握數控車床尾座的功用及結構。3.了解車削中心的工藝范圍。

4.掌握車削中心C軸的控制功能。

教學重點：1.數控車床自動回轉刀架傳動結構。

2.車削中心C軸的控制功能。

教學難點：車削中心C軸的功能與伺服控制。教 具：多媒體課件 教學過程：

一、引入新課題

以數控車床自動回轉刀架的功能引入本次課程

二、教學內容

4.3.4 自動回轉刀架

自動回轉刀架是數控車床上的重要功能部件，在機床加工過程中完成自動換刀的任務。

數控車床的自動回轉刀架轉位換刀過程為：當接收到數控系統的換刀指令 后，刀盤松開→刀盤旋轉到指令要求的刀位→刀盤夾緊并發出轉位結束信號。

圖4-22為MJ-50數控車床回轉刀架結構簡圖，該回轉刀架的夾緊與松開、刀盤的轉位均由液壓系統驅動、PLC順序控制來實現。

在機床自動工作狀態下，當指定換刀的刀號后，數控系統可以通過內部的運算判斷，實現刀盤就近轉位換刀，即刀盤可正轉也可反轉。但當手動操作機床時，從刀盤方向觀察，只允許刀盤順時針轉動換刀。

圖4-22 MJ-50數控車床回轉刀架結構簡圖

4.3.5 機床尾座

MJ-50數控車床出廠時一般配置標準尾座，圖4-23為尾座結構簡圖。尾座體的移動由滑板帶動移動。尾座體移動后，由手動控制的液壓缸將其鎖緊在床身上。

在調整機床時，可以手動控制尾座套筒移動。頂尖1與尾座套筒2用錐孔連接，尾座套筒可帶動頂尖一起移動。在機床自動工作循環中，可通過加工程序由數控系統控制尾座套筒的移動。

尾座套筒移動的行程，靠調整套筒外部連接的行程桿10上面的移動擋塊6來完成。如圖4-23所示，移動擋塊6處于右端極限位置時，套筒的行程最長。當套筒伸出到位時，行程桿上的移動擋塊6壓下確認開關9，向數控系統發出尾座套筒到位信號。當套筒退回時，行程桿上的固定擋塊7壓下確認開關8，向數 控系統發出套筒退回的確認信號。

圖4-23 MJ-50數控車床尾座結構簡圖

4.4 車削中心

在數控車床上限于回轉體表面的加工，實際上有許多回轉體工件，除了加工內、外回轉表面之外，還有銑平面、銑鍵槽、鉆軸向孔、鉆徑向孔及加工軸向或徑向螺紋孔等工序內容。如項目五涉及的連接件，其加工過程既有車削加工又有銑削加工和鉆削加工。另有些情況下，由于零件的加工精度要求很高，不允許多次定位裝夾，同時需要車、銑、鉆等多工序加工，所以為了滿足這些零件的加工要求，在數控車床的基礎上又發展了車削中心。

車削中心的主要特征是主軸可以分度（稱為 C軸）和做圓周進給;在回轉刀架上除了安裝車削刀具外，同時可以安裝鉆削和銑削等自驅動刀具。

4.4.1 車削中心的工藝范圍

在車削中心上，工件一次安裝，能自動完成車削、銑平面、銑鍵槽、銑螺旋槽及鉆軸向孔、徑向孔、攻螺紋等工藝內容，有效地提高了生產效率，進而提高了數控車削的柔性化和自動化水平。圖4-24所示為車削中心除了對工件進行車削工序的加工外，還可以進行銑削、軸向或徑向鉆削和攻螺紋等加工。

圖4-24（a）為銑端面槽，加工中主軸不轉，裝在回轉刀架上的銑刀軸帶著銑刀旋轉。當端面槽為直線槽時，刀架帶銑刀做 X向進給或 Z向進給；當端面槽為圓弧槽時，則銑刀旋轉，主軸帶動工件做圓周進給；當端面圓周上分布多個槽時，則銑刀旋轉，主軸帶動工件做圓周進給和分度，逐個槽銑削。

圖4-24（b）為端面鉆孔、攻螺紋，且孔的中心與主軸中心重合，主軸或刀具旋轉，刀架做Z向進給。

圖4-24（c）為銑扁方，機床主軸不轉，回轉刀架上的銑刀軸旋轉，同時做 Z向進給或 X向進給，如果用單刀銑削多個面，需要主軸帶動工件分度。

圖4-24（d）為端面分度鉆孔及攻螺紋，裝有鉆頭或絲錐的刀軸旋轉并隨刀架做 Z向進給，每加工完一個孔，主軸帶工件分度。

圖4-24（e）、圖4-24（f）、圖4-24（g）所示為徑向或在斜面上鉆孔、銑槽、攻螺紋等。

圖4-24 車削中心可以完成的銑削、鉆削等加工

如圖4-25所示的連接套、活塞及醫用器件都適于在車削中心上加工。

圖4-25 車削中心加工的典型零件

4.4.2 C軸功能與伺服控制

與數控車床相比，車削中心的加工工藝范圍更寬，一是由于車削中心的回轉刀架上安裝有自驅動刀具，能對工件進行銑削、鉆削和攻螺紋等工步的加工，二是主軸具備 C軸坐標功能，即機床主軸的旋轉除實現車削的主運動外，還可做分度運動或圓周進給運動，而且在數控裝置伺服系統的控制下，可以實現C軸和X軸的聯動，或C軸和Z軸的聯動。圖4-26所示為 C軸功能與伺服控制。如圖4-26（a）所示，當 C軸定向時，刀具沿X軸進給銑削端面上的槽，刀具沿Z軸進給銑削圓柱面上的槽。

如圖4-26（b）所示，當主軸做圓周進給時，C軸與Z軸聯動，可以銑削零件上的螺旋槽。

如圖4-26（c）所示，C軸與X軸聯動，可以銑削零件端面上的圓弧槽。如圖4-26（d）所示，C軸與X軸聯動，可以在圓柱體表面上銑削平面。

圖4-26 C軸功能與伺服控制

車削中心在加工過程中，自驅動刀具的伺服電動機與驅動主軸旋轉的主軸電動機是互鎖的。也就是說，當 C軸進行分度或圓周進給時，脫開主軸電動機，接合自驅動刀具的伺服電動機;當進行普通車削時，脫開自驅動刀具的伺服電動機，接合主軸電動機。

車削中心的主傳動系統包括了主軸的旋轉運動和C軸的傳動控制，目前C軸的傳動控制多采用帶C軸功能的主軸電動機直接進行分度和定位。

第五講 車削中心；其他車削類數控機床介紹 課 題：1.自驅動刀具的

2.數控立式輪轂車床

3.倒置式數控車床 課堂類型：講授

教學目的：1.了解車削中心自驅動刀具的變速傳動裝置結構。

2.掌握車削中心自驅動刀具附件的傳動結構。3.了解數控立式輪轂車床的布局及特點。4.了解倒置式數控車床的布局、特點和應用。

教學重點：1.車削中心自驅動刀具的典型結構。

2.倒置式數控車床布局及特點。

教學難點：1.車削中心自驅動刀具附件的傳動結構。

2.倒置式數控車床布局及特點。教 具：多媒體課件 教學過程：

一、引入新課題

以車削中心自驅動刀具的組成引入本次課程

二、教學內容

4.4.3 自驅動刀具的典型結構 自驅動刀具是指那些具備獨立驅動源的刀具。車削中心的自驅動刀具一般是由動力源、變速傳動裝置和刀具附件組成的，刀具附件包括鉆削附件和銑削附件等。

自驅動刀具的主軸伺服電動機，通過變速傳動機構驅動刀具主軸旋轉，并自動控制主軸無級變速。

1.變速傳動裝置

車削中心自驅動刀具的傳動裝置如圖4-27所示。

圖4-27 自驅動刀具的傳動裝置

2.自驅動刀具附件

自驅動刀具附件有分別用于銑削、鉆削和攻螺紋等許多種，圖4-28所示為高速鉆孔附件，軸套的A部裝入回轉刀架的刀具孔中。刀具主軸3的右端裝有錐齒輪1，它與圖4-27中的中央錐齒輪1嚙合。

圖4-28 高速鉆孔附件 圖4-29所示為銑削附件，圖4-29（a）是中間傳動裝置，錐齒輪1與圖4-27中的中央錐齒輪1嚙合，運動經軸2左端的錐齒輪副

3、橫軸4和圓柱齒輪5傳至圖4-29（b）中的齒輪6，銑主軸7上裝銑刀8，使銑刀旋轉。

在4-29（a）中 A—A處可以安裝銑主軸或其他鉆孔或攻螺紋刀具主軸。可以分別進行平行于 Z軸的加工和平行于X軸的加工。

圖4-29 銑削附件

4.5 其他車削類數控機床介紹 4.5.1 數控立式輪轂車床

1.機床的布局及結構特點

如圖4-30所示的車床為數控立式輪轂車床。該車床采用單主軸、雙刀架結構，工件安裝在工作臺上隨主軸一起旋轉，適于加工徑向尺寸較大的汽車輪轂零件。

圖4-30 數控立式輪轂車床圖

圖4-31 轉塔刀架及工作臺的布局結構 如圖4-31所示，該車床左側和右側的轉塔刀架，各有6個刀位，可安裝12把外圓車削刀、鏜孔刀、切槽刀等，工件安裝在工作臺上用卡爪夾緊，工作臺為雙工位旋轉交換工作臺，使裝卸工件的時間與切削時間重合，具有較高的生產效率和加工精度。

2.機床的主要技術參數

最大回轉直徑

750 mm 最大工件高度

295 mm

主軸轉速范圍

50～2500 r/min

主軸最大扭矩

570 N·m

主電機功率

37/45 kW

輪轂卡盤規格

16～22 in

X/Z軸快移速度

15/15 m/min

X/Z軸行程

575/525 mm

X/Z軸定位精度

0.012/0.016 mm

X/Z軸重復定位精度

0.006/0.008 mm

加工精度

IT6～IT7

加工工件表面粗糙度

Ra 1.6μm

控制系統

FANUC 18i-T

4.5.2 倒置式數控車床

1.倒置式數控車床的布局

圖4-32為VL3倒置式數控車床的外觀圖，倒置式車床的布局既不同于臥式車床也不同于立式車床，主要特征是采用倒立式主軸，即主軸的安裝位置垂直向下，由主軸移動完成工件的裝卸。

圖4-32 倒置式數控車床的外觀圖

如圖4-33所示，為提高加工效率，VL3倒置式數控車床帶有環形數控輸送帶，毛坯放置在V形架內，通過環形數控輸送帶送至上下料工位。主軸2移動，由主軸前端的卡盤抓取并夾緊工件，主軸將工件運至圖示的加工區。

機床工作時，主軸隨高架拖板移動實現 X軸和Z軸的進給運動。上下料工位在加工區后方，在環形數控輸送帶的前端，可以安全地取出成品件，并放入毛坯件。加工結束時，再由主軸將工件放回上下料工位，并更換下一個毛坯。圖 4-34所示為主軸移動到上下料工位裝卸工件。

圖4-33 倒置式車床工件自動裝卸

圖4-34 主軸在上下料工位裝卸工件

2.倒置式數控車床的特點及應用

（1）生產效率高、占地面積小

（2）操作方便、排屑理想

（3）適用范圍廣，既可用在小批量、品種多的生產中，又適合用于大批量生產。

（4）應用舉例

某生產傳動機構的公司，選用兩臺VL3倒置式數控車床配上一個機械手和一個給工件打標記的工位，組成如圖4-35所示的小型生產系統，自動加工齒輪的前、后兩個面。圖中VL3倒置式數控車床的中間是機械手。

圖4-35 兩臺倒置式數控車床組成的小型生產系統