新能源汽车故障诊断技术 习题及答案 项目三 驱动电机及控制系统故障诊断与排除

《新能源汽车故障诊断技术》习题（教师版）项目三驱动电机及控制系统故障诊断与排除任务一驱动电机冷却系统故障诊断与排除一、填空题（2分/空，共36分）1.针对电机与控制器的冷却方式，依据其介质不同可分为强制风冷和液冷。2.电机作为纯电动汽车的驱动装置可实现极低排放或零排放。电动汽车在驱动与回收能量的工作过程中，电动机定子铁芯、定子绕组在运动过程中都会产生损耗，这些损耗以热量的形式向外发散，需要有效的冷却介质及冷却方式来带走热量，保证电动机在稳定的冷热循环平衡的系统中安全可靠运行。3.冷却系统有两个电动水泵，其中驱动系统和充配电总成共用一个水泵，而动力电池有单独的水泵，冷却系统水泵由低压电路驱动，为冷却液的循环提供压力。4.防冻液由水、防冻剂、添加剂三部分组成，按防冻剂成分不同一般可分为乙醇型、甘油型、乙二醇型这三种冷却液。5.乙二醇是一种无色微粘的液体，沸点是197.4℃，冰点是-11.5℃，能与水任意比例混合。二、选择题（4分/题，共20分）1.关于驱动电机冷却系统说法正确的是（ABCD）？A.电机作为纯电动汽车的驱动装置可实现极低排放或零排放。B.驱动电机功率和转矩的日益增大，对电机和控制器热管理系统的要求也随之提高。C.电机和控制器的热管理系统则主要对其冷却，使其能够安全可靠运行。D.驱动电机和控制器的温度突然升高或者超过其最高温度时，可能引发电机的故障，而控制器对使用温度也有一定的要求。2.关于强制风冷说法正确的是？（ABCD）A.采用强制风冷的优点结构简单、不需要设计独立的冷却系统、维护方便及成本。B.冷却效果较差。C.电机和控制器在车辆上使用时对应的工况较为复杂，强制风冷无法在各个工况下保持所需的散热量D.仅在热负荷小的小型车驱动电机或辅助电机采用强制风冷。3.以下液冷说法正确的是？（ABCD）A.相比强制风冷，乙二醇型防冻液具有更高的比热B.对于新能源汽车的驱动电机和控制器等元件，采用液冷可以迅速带走热量，实现温度的快速降低，提高电机和控制器的效率和寿命。C.现阶段新能源汽车电机和控制器普遍使用液冷冷却，国内自主品牌主要采用冷却液作为介质。D.日系车型的电机则能够采用ATF（自动变速器油）作为冷却介质，与冷却液相比，油冷电机体积更小。4.以下属于电机冷却系统的组成？（ABCD）A.前电驱动B.充配电总成C.动力电池D.驱动电机冷却水泵5.关于冷却液说法正确的是？（ABCD）A.防冻液由水、防冻剂、添加剂三部分组成。B.按防冻剂成分不同一般可分为乙醇型、甘油型、乙二醇型这三种冷却液。C.现在市面上应用比较多的是乙二醇防冻液。D.乙二醇能与水任意比例混合。三、判断题（4分/题，共24分）1.乙二醇的吸水性强，储存的容器应密封，以防吸水后溢出。（√）2.一般来说乙二醇是蓝色，丙二醇是红色带点橘，丙三醇是绿色的。（×）3.若电机绕组温度长时间超过180℃，永磁体会产生磁退现象，车辆表现为加速无力。（×）4.电机控制器通过电机内部的温度传感器监测电机三相绕组的温度，并通过动力CAN网络传送给网关控制器。√）5.网关控制器通过舒适网与空调控制器进行通讯，空调控制器控制电子膨胀阀开启。（√）6.网关控制器通过舒适网与空调控制器进行通讯，空调控制器控制电子膨胀阀开启。（√）四、简答题（4分/题，共20分）1.你知道什么是强制风冷吗？想一想，请你陈述什么是强制风冷？参考答案：采用强制风冷的优点结构简单、不需要设计独立的冷却系统、维护方便及成本低，缺点是冷却效果较差。为保证足够的散热量需求，驱动电机与控制器需要增大与气流的接触面积，同时在控制器底部设计散热片，因此导致电机和控制器体积和成本的增加。驱动电机和控制器在车辆上使用时对应的工况较为复杂，强制风冷无法在各个工况下保持所需的散热量，若散热不及时，车辆会出现限功率故障，因此仅在热负荷小的小型车驱动电机或辅助电机采用强制风冷。2.根据所学知识，想一想，请你陈述什么是液冷？参考答案：相比强制风冷，乙二醇型防冻液具有更高的比热，且可以根据需要主动调节系统温度，故而液冷具有更好的稳定性。对于新能源汽车的驱动电机和控制器等元件，采用液冷可以迅速带走热量，实现温度的快速降低，提高电机和控制器的效率和寿命。现阶段新能源汽车电机和控制器普遍使用液冷冷却，国内自主品牌主要采用冷却液作为介质。日系车型的电机则能够采用ATF（自动变速器油）作为冷却介质，与冷却液相比，油冷电机体积更小，前机舱布置较为紧凑。如雷克萨斯RX450h和三菱PHEV的前驱动电机和发电机等，控制器仍是采用冷却液冷却。3.请问你知道电机冷却系统的组成吗？请想一想，写一写。参考答案：以秦EV整车热管理系统为例，为保障车辆在-20℃到50℃之间实现正常、高效地充电行驶，秦EV采用智能热管理系统，该系统由前电驱动总成、充配电总成、动力电池、驱动电机冷却水泵、动力电池冷却水泵、膨胀阀、板式交换器、PTC、散热器、散热器风扇、整车控制器模块和空调系统相关高低压管路等部件组成，主要集中在引擎盖下方机舱内。4.根据所学知识，请你思考什么是冷却风扇？参考答案：冷却风扇总成安装在机舱内散热器的后部，它可增加散热器和空调冷凝器的通风量，从而有助于加快车辆低速行驶时的冷却速度。风扇采用单风扇设计，由整车控制器控制风扇高、低速运转。5.你知道什么电机温度过高的检查的步骤有哪些吗？想一想，请你阐述电机温度过高检查步骤有哪些。参考答案：首先外观检查：1.检查冷却液液位是否正常，冷却液标准值在min和max之间，检查冷却液质量。技术人员可以将手放在冷却液泵体上感觉是否有振动，来验证冷却液水泵是否在工作，管路是否有破损，接头是否松动漏水，排除冷却系统故障。2.检查电机及其控制器外部是否有渗液，管路接头是否松动。检查电机机器控制器外部高低压接插件是否松动，导线是否破损。检查电机外部紧固螺钉是否松动存在异响，排除线路故障。3.观察散热水管运转有无机械干涩、异响等。使用仪器进行故障诊断：（1）检测驱动电机信号线路；（2）检查电机温度传感器。检查电机温度传感器线束插头，测量温度传感器阻值，在常温下阻值大约为50kΩ左右。项目三驱动电机及控制系统故障诊断与排除任务二电机旋变信号电路故障诊断与排除一、填空题（2分/空，共36分）1.驱动电机是一种将电能转化为动能，并用来驱动其他装置的电气设备，是与汽车加速度、最高车速、爬坡坡度等重要指标及行车体验直接相关的核心部件。2.永磁同步电机主要由电机的转子、定子、电机外壳、旋转变压器、前后转子轴承、电机前后端盖以及三相电缆等部件组成。3.旋转变压器又称旋变传感器，部分车型也称解析器、转角传感器，是一种位置传感器，可精确检测转子的位置，方向、速度，用来对驱动电机或发电机（回收能量）进行方向、转速的检测。4.电动汽车中变频器是由车辆驱动系统中的控制器控制的。二、选择题（4分/题，共20分）1.关于驱动电机的概述说法正确的是（ABCD）？A.在秦EV中，采用的驱动电机为永磁同步电机。B.永磁同步电机主要由电机的转子、定子、电机外壳、旋转变压器、前后转子轴承、电机前后端盖以及三相电缆等部件组成。C.旋转变压器如同永磁同步电机的“眼睛”。D.驱动电机是一种将电能转化为动能。2.关于旋转变压器说法正确的是？（ABCD）A.旋转变压器又称旋变传感器。B.旋转变压器是一种电磁式传感器，汽修行业里的人常常称它为“旋变”。C.电动车上的驱动电机现多为永磁同步电动机。D.旋转变压器又称为正余弦旋转变压器。3.以下磁阻式旋转变压器的特点说法正确的是？（ABCD）A.作为冷却介质，与冷却液相比，油冷电机体积更小。B.电动车的驱动电机上多使用磁阻式旋转变压器，它是旋转变压器的一种特殊形式，利用磁阻原理来实现电信号间的转换。C.原边绕组属励磁绕组通入正弦形的激磁电流，而副边是由两相线圈产生输出信号。D.磁阻式旋转变压器结构简单、占用空间尺寸极小，且励磁绕组、正弦绕组和余弦绕组均固装在定子上。4.以下普通变压器与旋转变压器说法正确的是？（ABCD）A.普通变压器的原边和副边的线圈是相对固定的，中间有铁芯进行电磁交变，所以输出与输入的电压比是不变值。B.旋转变压器的原边、副边绕组随转子的角位移发生相对位置的改变。C.当转子的转角位置改变时，其副边绕组输出电压的大小会随转子角位移而发生变化。D.当转子的转角位置改变时，其副边绕组输出电压的大小会随转子角位移而发生变化保持某一比例关系，或与转角范围内转角成线性关系。5.永磁同步电机主要部件有哪些？（ABCD）A.旋变定子B.旋变转子C.转子D.三相绕组三、判断题（4分/题，共24分）1.旋转变压器如同永磁同步电机的“眼睛”，可精确检测转子的位置、方向、速度，用来对驱动电机或发电机（回收能量）进行方向、转速的控制。（√）2.旋变定子安装在电机转轴上，与旋变转子总成配合反应转子角度位置（×）3.布置在定子内部，用于磁能向动能的转换三相绕组（×）4.旋转变压器是一种位置传感器。（√）5.电动车的驱动电机上多使用磁阻式旋转变压器，它是旋转变压器的一种特殊形式，利用磁阻原理来实现电信号间的转换。（√）6.普通变压器的原边和副边的线圈是相对固定的，中间有铁芯进行电磁交变，所以输出与输入的电压比是不变值。（√）四、简答题（4分/题，共20分）1.请简单陈述什么是普通变压器与旋转变压器？参考答案：普通变压器的原边和副边的线圈是相对固定的，中间有铁芯进行电磁交变，所以输出与输入的电压比是不变值。旋转变压器的原边、副边绕组随转子的角位移发生相对位置的改变，当转子的转角位置改变时，其副边绕组输出电压的大小会随转子角位移而发生变化，输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦的函数关系，或保持某一比例关系，或与转角范围内转角成线性关系。2.请问你知道磁阻式旋转变压器的特点吗？请想一想，写一写。参考答案：磁阻式旋转变压器结构简单、占用空间尺寸极小，且励磁绕组、正弦绕组和余弦绕组均固装在定子上，它还采取无刷式结构，大大提高了系统的可靠性，其检测角位移精度极高，甚至可以精确到“秒”，此外磁阻式旋转变压器的抗干扰能力较好，更适合车辆对电机驱动的多种要求。3.请问你知道旋转变压器工作原理吗？请想一想，写一写。参考答案：励磁线圈通入正弦曲线的励磁电压后，励磁线圈周围产生的交变磁场作用在转子盘上，转子盘将交变磁场的磁通引向接收线圈，接收线圈将感应到一个交变电压，该电压与转子盘的位置成一定的比例，与励磁电压存在相位差。4.请问你知道电机原理吗？想一想，写一写。参考答案：在电动汽车中变频器是由车辆驱动系统中的控制器控制的，通过对6个IGBT场效应管的门控驱动电路、控制三相交流电的频率及次序来改变驱动电机的转速和转向，所以变频器的门控电路是变频器的核心。其中输入ECU的多种信号中，负责精准检测驱动电机转子的旋转位置的信号十分重要，相当于发动机上的曲轴位置传感器，如果旋变信号失效或者丢失，车辆将无法启动。5.请问你知道永磁同步电机结构组成吗？想一想，写一写。参考答案：永磁同步电机主要由电机的转子、定子、电机外壳、旋转变压器（也称旋变传感器，简称旋变）、前后转子轴承、电机前后端盖以及三相电缆等部件组成。项目三驱动电机及控制系统故障诊断与排除任务三电机控制器的电路故障诊断与排除一、填空题（2分/空，共36分）1.秦EV的驱动电机控制系统，也称前驱电动总成或三合一驱动系统，主要由驱动电机控制器（MotorControlUnit，MCU）、驱动电机、单档变速器组成2.驱动电机控制器是一种用于控制动力电池与驱动电机之间能量传输的装置。其为动力电池和电机之间的能量转换单元，是驱动电机驱动系统的控制中心，又称智能功率模块。3.驱动电机控制器主要组成包括智能功率（IPM）模块、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块、信号数据采集模块、关联电路等硬件，以及电机控制算法与逻辑保护等软件部分。4.IGBT也称绝缘栅双极型晶体管，是一种由MOS（绝缘栅型场效应管）和BJT（双极型三极管）组合成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，被认为是电动汽车的核心技术之一。5.IPM（IntelligentPowerModule）是指智能功率模块，把功率开关器件（IGBT）和驱动电路集成在一起，而且内有过电压、过电流和过温等故障检测电路，并可将检测信号送到CPU。二、选择题（4分/题，共20分）1.秦EV的驱动电机控制系统的组成构建包括？（BCD）A.前驱电动总成B.驱动电机控制器C.驱动电机D.单档变速器2.秦EV的设计的开发理念包括？（ABCD）A.高品质B.高电压C.高集成D.高转速3.智能功率模块的英文缩写？（A）A.IPMB.CPMC.APMD.BPM4.以下属于驱动电机控制器的硬件的是？（ABCD）A.智能功率模块B.信号数据采集模块C.关联电路D.绝缘栅双极型晶体管模块5.当EV车型电池组的SOC大于（）时，能量回收的电能不会给动力电池充电。（A）A.95%B.90%C.85%D.80%三、判断题（4分/题，共24分）1.PHEV车型SOC>90%时，能量回收的电能不会给动力电池充电。（√）2.功率开关器件的英文缩写是APM。（×）3.驱动电机控制器的软件部分不包括电机控制算法与逻辑保护。（×）4.驱动电机控制器是一种用于控制动力电池与驱动电机之间能量传输的装置。（√）5.电机、电控水道直连，取消水管集成目的是降低成本。（√）6.当动力电池有故障时，能量回收的电能不会给动力电池充电。（√）四、简答题（4分/题，共20分）1.请问你知道电机控制器功能吗？想一想，写一写。参考答案：①具有采集扭矩请求、旋变等信号，控制电机正向、反向驱动以及正、反转发电的功能；②具有高压输出电压和电流控制限制的功能；③具有电压跌落保护、过流保护、过温保护、IPM过温保护、IGBT过温保护、功率限制、扭矩控制限制等功能；④具有能量回馈控制、主动泄放、被动泄放控制的功能。2.请问你知道电机控制器的工作原理吗？想一想，写一写。参考答案：旋转变压器检测转子位置并判断其状态，接通电机控制器内相应的IGBT，此时高压直流电经电机控制器内的IGBT进行逆变后流入定子绕组线圈，通电产生旋转的