《新能源汽车电机及控制系统检修》 课件 刘港项目1-3 典型的电驱动系统认知与拆装、驱动电机检修、驱动电机控制系统检修

新能源汽车电机及控制系统检修新能源汽车电机及控制系统检修项目一典型的电驱动系统认知与拆装项目一典型的电驱动系统认知与拆装任务一

典型新能源汽车的电驱动系统组成与识别任务二

新能源汽车驱动电机总成拆卸与安装.项目一典型的电驱动系统认知与拆装任务一典型新能源汽车的电驱动系统组成与识别一、北汽EV160汽车电驱动系统二、大众ID4汽车电驱动系统项目一典型的电驱动系统认知与拆装一、北汽EV160汽车电驱动系统1.北汽EV160汽车电驱动系统的组成北汽EV160汽车的电驱动系统由驱动电机、电机控制器、减速器组成。项目一典型的电驱动系统认知与拆装一、北汽EV160汽车电驱动系统驱动电机和电机控制器均属高压部件，北汽EV160汽车的高压电路连接原理如图所示：项目一典型的电驱动系统认知与拆装一、北汽EV160汽车电驱动系统北汽EV160汽车发动机舱内设备布局图项目一典型的电驱动系统认知与拆装一、北汽EV160汽车电驱动系统北汽EV160汽车驱动形式电机为前置前驱，动力传动路径为：项目一典型的电驱动系统认知与拆装一、北汽EV160汽车电驱动系统驱动电机与减速器由螺栓固定在一起，称为动力总成，布局如图项目一典型的电驱动系统认知与拆装一、北汽EV160汽车电驱动系统2.电驱动系统部件介绍

（1）驱动电机：将电能转换成机械能为车辆行驶提供驱动力的电气装置，该装置也可以具备将机械能转化成电能的功能。（2）电机控制器：控制动力电源与驱动电机之间的能量传输的装置，由控制信号接口电路、驱动电机控制电路和驱动电路组成。（3）减速器：将驱动电机的转速降低、扭矩升高，从而实现整车对驱动电机的扭矩、转速需求的装置。项目一典型的电驱动系统认知与拆装二、大众ID4汽车电驱动系统1.大众ID4汽车电驱动系统的组成大众ID4汽车有两驱和四驱两种版本，两驱车型的驱动形式为电机后置后驱，如图项目一典型的电驱动系统认知与拆装二、大众ID4汽车电驱动系统

大众ID4汽车的电驱动系统集成度较高，驱动电机、减速器和电机控制器集成一体，简称“三合一”电驱动系统，如图项目一典型的电驱动系统认知与拆装二、大众ID4汽车电驱动系统

在“三合一”的电驱动系统下，电机、控制器和减速器可以共用部分壳体，减少传动部件。这样减轻系统重量、缩小系统尺寸，有效提升电驱动系统的功率密度。零部件的数量减少后，系统整体耐用度大大提高，系统噪声、振动与声振粗糙度（NVH值）也能够得到有效控制，降低制造成本，也有利于整车企业进行组装生产。项目一典型的电驱动系统认知与拆装二、大众ID4汽车电驱动系统大众ID4汽车两驱车型电路连接原理如图项目一典型的电驱动系统认知与拆装任务二

新能源汽车动力总成拆卸与安装一、新能源汽车高压部件拆检安全防护用品认知二、新能源汽车高压部件绝缘拆检设备认知三、北汽EV160汽车动力总成的拆装方法、步骤项目一典型的电驱动系统认知与拆装一、新能源汽车高压部件拆检安全防护用品认知拆检新能源汽车高压安全部件的安全防护用品类型及外观如图项目一典型的电驱动系统认知与拆装二、新能源汽车高压部件绝缘拆检设备认知新能源汽车的绝缘拆检设备如图项目一典型的电驱动系统认知与拆装三、北汽EV160汽车动力总成的拆装方法、步骤1.场地准备（1）拉隔离带；（2）放置安全警示指示牌；（3）检查灭火器状况；（4）检查防护目镜是否破损；（5）检查安全头盔是否破损，绝缘手套是否漏气，绝缘手套的绝缘等级及密封性，如图（6）检查工具、套装是否齐全、正常；项目一典型的电驱动系统认知与拆装三、北汽EV160汽车动力总成的拆装方法、步骤2.拆卸发动机舱支架上的部件（1）安放车外三件套（左右翼子板布、前格栅布）；（2）安放车内座椅套、方向盘套、换挡杆套、地板垫；（3）安装故障诊断仪，读取车辆故障信息，查看车辆仪表信息并进行记录；（4）关闭点火开关，断开低压蓄电池负极，拧下冷却液储罐盖子（方面释放冷却液时进入空气），如图；（5）举升车辆，带上绝缘手套，拆卸动力电池的低压连接线束，然后拆卸动力电池高压连接线束，如图；项目一典型的电驱动系统认知与拆装三、北汽EV160汽车动力总成的拆装方法、步骤（6）等待5分钟后，使用万用表进行验电，并使用绝缘测试仪检查高压系统是否漏电；

（7）拧开散热器下部的冷却液排放阀，排出冷却液至冷却液回收容器，如图

（8）拧开减速器润滑油放油口堵头，润滑油放油口如右图所示，排出减速器润滑油至润滑油回收容器；（9）降下车辆，断开低压蓄电池正极，并拆卸低压蓄电池，以及低压蓄电池底板；项目一典型的电驱动系统认知与拆装三、北汽EV160汽车动力总成的拆装方法、步骤（10）断开高压“三合一”总成（高压配电盒、车载充电机、DC/DC三个部件集成）进出水管，断开与高压“三合一”总成相连的高低压线束，拆卸高压电控总成4颗固定螺栓，如图所示，取出高压“三合一”总成。（11）断开电机控制器进出水管，断开与电机控制器相连的高低压线束，拆卸高压电控箱3颗固定螺栓，如图所示，取出电机控制器。（12）拆卸支架4颗固定螺栓，拆下发动机舱上部支架。项目一典型的电驱动系统认知与拆装三、北汽EV160汽车动力总成的拆装方法、步骤3.拆卸驱动半轴（1）将车辆举升至合适高度，拆卸左前和右前车轮；

（2）拆卸左右半轴锁紧螺母，半轴锁紧螺母位置如下图所示；

（3）拆卸左右转向横拉杆锁紧螺母，并脱出转向横拉杆球头，转向横拉杆球头如下图所示；项目一典型的电驱动系统认知与拆装三、北汽EV160汽车动力总成的拆装方法、步骤（4）拆卸前悬架平衡杆螺栓，拆卸左右下摆臂球头螺母，平衡杆螺栓位置和下摆臂球头位置如下图所示；（5）脱出下摆臂球头，同时将驱动半轴输出端从轮毂中拉出，如下图所示；项目一典型的电驱动系统认知与拆装三、北汽EV160汽车动力总成的拆装方法、步骤（6）拆卸左右驱动半轴，使驱动半轴从减速器输出端脱出，如下图所示；将所拆卸零部件统一放在操作台上，如下图所示：项目一典型的电驱动系统认知与拆装三、北汽EV160汽车动力总成的拆装方法、步骤4.拆卸动力总成（1）拆卸与压缩机相连的高压线束和低压线束，如下图所示，然后拆卸压缩机与驱动电机相连的3颗螺栓，分离压缩机与驱动电机，用铁丝将压缩机固定在车身上，防止压缩机坠落；（2）举升车辆至合适高度，拆卸动力总成底部固定螺栓，如下图所示，并取下连接板；项目一典型的电驱动系统认知与拆装三、北汽EV160汽车动力总成的拆装方法、步骤（3）降下车辆至合适高度，将液压吊架的挂钩挂入动力总成的2个吊耳，如下图所示；缓慢举升液压吊架，至钢丝绳被拉紧（开始承受总成重力），如下图所示

项目一典型的电驱动系统认知与拆装三、北汽EV160汽车动力总成的拆装方法、步骤（3）拆卸动力总成上部两端的固定螺栓，如下图所示项目一典型的电驱动系统认知与拆装三、北汽EV160汽车动力总成的拆装方法、步骤（4）举升液压吊架，控制动力总成使其平稳的从发动机舱吊出，如下图所示；移动液压吊架，将动力总成安全放置于专用平台上，如下图所示。项目一典型的电驱动系统认知与拆装三、北汽EV160汽车动力总成的拆装方法、步骤5.安装（1）按照与拆卸相反的顺序安装所有部件；（2）按照规范要求加注减速器润滑油，减速器润滑油加注口如下图所示；（3）按照规范要求加注冷却液，冷却液加注口如下图所示；（4）启动汽车，检查屏幕是否能正常READY，连接故障诊断仪，读取故障码。新能源汽车电机及控制系统检修项目二

驱动电机检修项目二驱动电机检修任务一

驱动电机的基础知识任务二

永磁同步电动机的技术分析任务三

永磁同步电动机的检修任务四

其它类型电机的技术分析任务一

驱动电机的基础知识一、驱动电机参数和术语二、电动汽车对驱动电机的特性要求三、驱动电机类型四、驱动电机电磁基础知识项目二驱动电机检修一、驱动电机参数和术语项目二驱动电机检修1.功率功率是指电动机运行时轴端输出的机械功率（W或者kW）。它由转速和转矩决定。输出功率P(kW)=转矩T（N•m）×转速n（r/min）/95502.电压电机的电压是指外加于线端的电源线电压，单位是伏（V）。在驱动电机实际工作场景中，还常使用到直流母线电压，即动力电池输出电压。3.额定电流额定电流是指电机在额定工作点运行时所消耗的电流。一、驱动电机参数和术语项目二驱动电机检修4.额定转速额定转速是指电机在额定工作点运转时的转速。5.输入输出特性表示驱动电机、驱动电机控制器或驱动电机系统的转速、转矩、功率、效率、电压、电流等参数间的关系。一、驱动电机参数和术语项目二驱动电机检修6.额定转矩额定转矩是指电机在额定电压、额定转速时输出的转矩；电机可以达到的并可以短时间工作而不出现故障的最大转矩值叫做峰值转矩；当电机在额定电压下，加在输出轴上的负载转矩使电机被迫停转，此时的转矩叫做堵转转矩。7.效率电机内部功率损耗的大小是用效率来衡量的，输出功率与输入功率的比值成为电机效率。效率高，说明损耗小，节约电能。二、电动汽车对驱动电机的特性要求项目二驱动电机检修1.体积小质量轻2.全速段高效运行3.低速大转矩及宽范围的恒功率特性4.高可靠性5.高安全性能6.使用寿命长7.具备能量回收功能另外，驱动电机还要求有耐温和耐潮性能好、运行噪声低、成本低、适合批量生产、使用维护方便的特点。三、驱动电机类型项目二驱动电机检修三、驱动电机类型项目二驱动电机检修几种典型的驱动电机性能对比四、驱动电机电磁基础知识项目二驱动电机检修1.磁场相关定义1）磁铁

物体有吸引铁、钴、镍一类物质的性质称为磁性。具有磁性的物体称为磁体。磁体有天然磁体和人造磁体。常见的天然磁体有磁铁矿（通常称为天然磁石），常见的人造磁体有条形磁铁和蹄形磁铁。四、驱动电机电磁基础知识项目二驱动电机检修1.磁场相关定义2）磁极磁体上磁性最强的两端称为磁极。磁极总是成对出现，任何磁体，无论多小，都有两个磁极。3）磁场磁场是指传递实物间磁力作用的场。磁场是磁体周围存在的一种特殊的物质，虽然在现有条件下看不见、摸不着，但其确是客观存在的。磁场的基本性质是它对放入其中的磁体发生磁力的作用。在磁场的某一点，小磁针静止时北极所指的方向规定为该点的磁场方向。四、驱动电机电磁基础知识项目二驱动电机检修1.磁场相关定义4）磁感线在磁场中画一些曲线，且使曲线上任何一点的切线方向都跟这一点的磁场方向相同（且磁感线互不交叉），这样的曲线叫磁感线。磁感线是闭合曲线。磁铁周围的磁感线都是从N级出来进入S极，在磁体内部磁感线从S极到N极。四、驱动电机电磁基础知识项目二驱动电机检修1.磁场相关定义5）磁感应强度磁感应强度是指描述磁场强弱和方向的物理量，是矢量，常用符号B表示，是表征磁场特性的基本场量。6）磁通在磁场中，穿过任一面积的磁力线总量称为该截面的磁通量，简称磁通，符号Φ。在匀强磁场中，磁通等于磁感应强度B与垂直与磁场方向的面积S的乘积，即Φ=BS四、驱动电机电磁基础知识项目二驱动电机检修1.磁场相关定义7）磁导率磁导率是表示物质导磁性能的参数，用符号μ表示，单位是亨/米，即H/m。真空中的磁导率一般用μ0表示，μ0=4π×10-7H/m。空气、铜、铝和绝缘材料等非铁磁性材料的磁导率和真空磁导率大致相同，而铁、钴、镍等铁磁性材料及其合金的磁导率比真空磁导率μ0大得多。例如，电机和变压器中所使用的铁磁性材料导磁率通常是μ0的2000~80000倍。8）磁场强度在各向同性的媒质中，磁场中某点的磁感应强度与该点的磁导率的比值定义为该点的磁场强度，用H表示，即H=B/μ。在国际单位制中，磁场强度的单位是安/米，即A/m。四、驱动电机电磁基础知识项目二驱动电机检修2.铁磁材料的磁化及磁滞回线物质按照磁化效应可分为铁磁材料和非铁磁材料两大类。非铁磁材料，它们的磁导率与真空磁导率接近，如铜、铝、橡胶、空气等；铁磁材料的磁导率比真空磁导率大得多，主要有铁、钴、镍及其合金。1）铁磁材料的磁化四、驱动电机电磁基础知识项目二驱动电机检修2）磁化曲线磁化曲线是表示某种铁磁材料在磁化过程中磁感强度B与磁场强度H之间关系的一种曲线，又叫B-H曲线。四、驱动电机电磁基础知识项目二驱动电机检修3）磁滞回线四、驱动电机电磁基础知识项目二驱动电机检修4）铁磁材料的分类四、驱动电机电磁基础知识项目二驱动电机检修3.电磁感应1）磁效应1820年，奥斯特发现任何通有电流的导线都可以在其周围产生磁场，这种现象称为电流的磁效应。如图所示，通电导线能够使小磁针发生偏转，说明了磁效应的存在。四、驱动电机电磁基础知识项目二驱动电机检修

安培定则，也叫右手螺旋定则，是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。通电直导线中的安培定则（安培定则一）

通电螺线管中的安培定则（安培定则二）四、驱动电机电磁基础知识项目二驱动电机检修2）电磁感应现象四、驱动电机电磁基础知识项目二驱动电机检修

所产生感应电流的方向与导体的运动方向、磁场方向，与磁通量的增减以及线圈的绕向有关，具体可通过右手定则和楞次定律进行判定。四、驱动电机电磁基础知识项目二驱动电机检修3）安培力安培力是通电导线在磁场中受到的作用力。由法国物理学家安培首先通过实验确定。可表述为：以电流强度为I的长度为L的直导线，置于磁感应强度为B的均匀外磁场中，则导线受到的安培力的大小为f=IBLsinα，式中α为导线中的电流方向与B方向之间的夹角。四、驱动电机电磁基础知识项目二驱动电机检修3）安培力左手定则可用于判定载流导线（带电粒子）在磁场中的受力方向任务二永磁同步电动机的技术分析一、永磁同步电机的结构二、永磁同步电机工作原理项目二驱动电机检修一、永磁同步电机的结构项目二驱动电机检修

由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，称为永磁同步电动机（PerrnanentMagnetSynchronousMotor,简称PMSM）。

永磁同步电机具有高效、高控制精度、高转矩密度、良好的转矩平稳性及低振动噪声的特点，是目前电动汽车上运用最多的一种驱动电机。一、永磁同步电机的结构项目二驱动电机检修永磁同步电机的结构图一、永磁同步电机的结构项目二驱动电机检修1.定子永磁同步电机定子的剖视图如图所示，由定子铁芯和定子绕组以及机座构成。一、永磁同步电机的结构项目二驱动电机检修

定子铁芯一般采用0.5mm硅钢冲片叠压而成，对于具有高效率指标或频率较高的电动机，为了减少铁耗，可以考虑使用0.25mm、0.27mm、0.30mm、0.35mm的低损耗冷轧无取向硅钢片。定子绕组常采用分布短距绕组，为减小杂散损耗，定子绕组常采用星形接法。一、永磁同步电机的结构项目二驱动电机检修2.转子永磁同步电机的转子主要由永磁体、转子铁芯、转轴等组成，如图所示。其中，永磁体主要采用铁氧体永磁和钕铁硼永磁材料；转子铁芯仍需用硅钢片叠成，因为永磁同步电动机基本都采用逆变器电源驱动，即使产生正弦波的变频器输出都含有高频谐波，若用整体钢材会产生涡流损耗。一、永磁同步电机的结构项目二驱动电机检修1）表面式永磁转子表面凸出式转子结构表面嵌入式转子结构一、永磁同步电机的结构项目二驱动电机检修2）内置式永磁转子内置式永磁转子项目二驱动电机检修二、永磁同步电机工作原理1.旋转磁场的产生永磁同步电机定子绕组三相正弦交流电项目二驱动电机检修二、永磁同步电机工作原理

所示为经过电机控制器逆变得到的三相正弦交流电，永磁同步电机工作时，三相正弦交流电通过三条橙色导线流入永磁同步电机的定子绕组。定子绕组剖视图

三相正弦交流电流入绕组项目二驱动电机检修二、永磁同步电机工作原理

为了便于展示，将星形连接的永磁同步电机定子绕组简化并得到剖视图，三相正弦交流电iA、iB、iC分别进入AX、BY、CZ。项目二驱动电机检修二、永磁同步电机工作原理

当

t=0°时，如图所示，此时，iA为0，iB为负值，iC为正值。即这个时刻，无电流流过A和X截面；B截面有电流流出，Y截面有电流流入；C截面有电流流入，Y截面有电流流出。如图所示，图中电流的流入端用

“+”表示

，电流的流出端用

“•”表示。根据通电导线产生磁效应原理，形成了这样的磁场。项目二驱动电机检修二、永磁同步电机工作原理当

t=60°时，如图所示，此时，iA为正值，iB为负值，iC为0。即这个时刻，A截面有电流流入，X截面有电流流出;B截面有电流流出，Y截面有电流流入；无电流流过C和Z截面。形成了如图所示的磁场，磁场方向相比

t=0°时顺时针旋转了60°。项目二驱动电机检修二、永磁同步电机工作原理当

t=90°时，如图所示，此时，iA为正值，iB为负值，iC为负值。即这个时刻，A截面有电流流入，X截面有电流流出;B截面有电流流出，Y截面有电流流入；C截面有电流流出，Z截面有电流流入。形成了如图所示的磁场，磁场方向相比

t=0°时顺时针旋转了90°。项目二驱动电机检修二、永磁同步电机工作原理继续取

t=180°、240°、360°等多个时刻进行分析，可以得到磁场方向相比

t=0°时顺时针旋转了180°、240°、360°的磁场。通过以上分析可以得出：空间相差

120º角的三相绕组，通入对称三相正弦交流电流时，产生的是一对磁极的旋转磁场，当电流经过一个周期变化时，磁场也沿着顺时针方向旋转了一周(在空间旋转的角度为360º)。项目二驱动电机检修二、永磁同步电机工作原理磁场逆时针方向旋转项目二驱动电机检修二、永磁同步电机工作原理2.转子旋转的工作原理

转子旋转的工作原理如图所示，图中n为电机转速,n0为同步转速,T为转矩,θ为功率角,电机的转子中具有永磁体,N、S极沿圆周方向交替排列。电机运行时,定子可以看成一个以速度n0旋转的磁场,因为磁铁同极排斥，异极吸引，因此转子就像磁针一样，随着定子的旋转磁场同步旋转。转子旋转的工作原理项目二驱动电机检修二、永磁同步电机工作原理

项目二驱动电机检修二、永磁同步电机工作原理3.转子位置传感器旋转变压器式传感器，简称旋变传感器，是目前在新能源汽车驱动电机上应用最为广泛的转子位置传感器。其作用是检测电机转子位置和转速，并将信号发送至电机控制器，以作为控制电机工作的重要参数。

旋变传感器安装位置图项目二驱动电机检修二、永磁同步电机工作原理旋变传感器结构图旋变传感器工作原理项目二驱动电机检修二、永磁同步电机工作原理旋变传感器电压波形图项目二驱动电机检修二、永磁同步电机工作原理旋变传感器的工作原理：1)电机控制器输出交流电至励磁线圈，旋转变压器产生一个频率恒定的磁场；2)在频率恒定的磁场下，检测线圈S和检测线圈C将输出对应的感应电压值；3)由于转子特定形状的原因，当电机旋转时，定子与转子间的距离会随转子的旋转而变化，致使检测线圈S和检测线圈C上的感应电压发生变化，电压波形如图2-2-20所示；4)电机控制器根据检测线圈S和检测线圈C输出值之间的差异检测出绝对位置。同时电机控制器也可根据规定时间内位置的变化量计算电机转速。项目二驱动电机检修任务三

永磁同步电动机的检修一、动力总成的拆解二、永磁同步电机拆装三、永磁同步电机检测项目二驱动电机检修一、动力总成的拆解

动力总成从汽车上拆卸下来后，驱动电机与减速器是连接在一起的。当我们需要单独检修电机或者减速器时，首先就要把驱动电机和减速器分离。这里以比亚迪E5汽车所配置的动力总成为例，讲解驱动电机和减速器分离和装配的步骤。项目二驱动电机检修一、动力总成的拆解

动力总成从汽车上拆卸下来后，驱动电机与减速器是连接在一起的。当我们需要单独检修电机或者减速器时，首先就要把驱动电机和减速器分离。这里以比亚迪E5汽车所配置的动力总成为例，讲解驱动电机和减速器分离和装配的步骤。项目二驱动电机检修一、动力总成的拆解1.驱动电机和减速器分离项目二驱动电机检修一、动力总成的拆解项目二驱动电机检修一、动力总成的拆解项目二驱动电机检修一、动力总成的拆解项目二驱动电机检修一、动力总成的拆解2.驱动电机和减速器装配项目二驱动电机检修一、动力总成的拆解项目二驱动电机检修二、永磁同步电机拆装

当永磁同步电机不能正常工作时，常常需要对电机进行内部检测或者更换零部件，这就要求维修从业者掌握电机拆装的方法。这里以比亚迪E5汽车所配置的永磁同步电机为例，讲解永磁同步电机拆装及检测的步骤。项目二驱动电机检修二、永磁同步电机拆装1.拆卸项目二驱动电机检修二、永磁同步电机拆装1.拆卸项目二驱动电机检修二、永磁同步电机拆装1.拆卸项目二驱动电机检修二、永磁同步电机拆装1.拆卸项目二驱动电机检修二、永磁同步电机拆装1.拆卸项目二驱动电机检修二、永磁同步电机拆装1.拆卸项目二驱动电机检修二、永磁同步电机拆装1.拆卸项目二驱动电机检修二、永磁同步电机拆装2.装配项目二驱动电机检修二、永磁同步电机拆装2.装配项目二驱动电机检修二、永磁同步电机拆装2.装配项目二驱动电机检修三、永磁同步电机检测1.外观检查。检查电机外观有无刮痕、碰伤、油漆脱落；检查各个插接件有无松动，针脚有无损坏项目二驱动电机检修三、永磁同步电机检测2.

空转检查。放入转动手柄，转动电机转子，如图所示。检查电机转子与定子绕组是否相擦或者有异响，检查轴承是否松动或者有异响。项目二驱动电机检修三、永磁同步电机检测3.电机绝缘测试。使用绝缘测试仪，检查电机U、V、W三相绕组与壳体的绝缘性，如图所示。另外，还需要检查温度插接件针脚与U、V、W三相绕组的绝缘性项目二驱动电机检修三、永磁同步电机检测4.测量三相绕组的电阻。使用毫欧表检查电机U-V、U-W、W-V之间的电阻，如图所示。项目二驱动电机检修三、永磁同步电机检测5.感应电压检查。将万用表红黑表笔分别连接于电机U、V相，并将万用表转换为交流电压挡，手动转动电机转子，观察万用表读数显示，如图所示。如果万用表读数为0，则电机异常。项目二驱动电机检修三、永磁同步电机检测6.旋变传感器阻值检查。用万用表分别检测旋变传感器励磁绕组、正弦绕组、余弦绕组的电阻项目二驱动电机检修三、永磁同步电机检测7.温度传感器阻值检查。用万用表检测温度传感器3号针脚和6号针脚之间的电阻，如图所示。标准要求为：在10-40摄氏度温度下，阻值在50-212kΩ范围内属于正常值。项目二驱动电机检修任务四其它类型电机的技术分析一、交流异步电机技术分析二、开关磁阻电机技术分析三、直流无刷电机技术分析项目二驱动电机检修一、交流异步电机技术分析1.交流异步电动机的结构项目二驱动电机检修一、交流异步电机技术分析（1）定子1.交流异步电动机的结构项目二驱动电机检修一、交流异步电机技术分析（2）转子1.交流异步电动机的结构

鼠笼型绕组项目二驱动电机检修一、交流异步电机技术分析2.交流异步电动机的工作原理（1）定子旋转磁场的产生

项目二驱动电机检修一、交流异步电机技术分析项目二驱动电机检修一、交流异步电机技术分析2）工作原理分析项目二驱动电机检修二、开关磁阻电机技术分析1.开关磁阻电动机结构分析三相6/4开关磁阻电动机的定子和转子结构项目二驱动电机检修二、开关磁阻电机技术分析1.开关磁阻电动机结构分析相数3456789定子极数Ns681012141618转子极数Nr46810121416步进角30°15°9°6°4.28°3.21°2.5°定子转子凸极组合方案项目二驱动电机检修二、开关磁阻电机技术分析2.开关磁阻电动机的工作原理三相6/4开关磁阻电动机截面结构项目二驱动电机检修二、开关磁阻电机技术分析2.开关磁阻电动机的工作原理三相6/4开关磁阻电动机工作原理项目二驱动电机检修二、开关磁阻电机技术分析2.开关磁阻电动机的工作原理三相6/4开关磁阻电动机工作原理项目二驱动电机检修二、开关磁阻电机技术分析2.开关磁阻电动机的工作原理三相6/4开关磁阻电动机工作原理项目二驱动电机检修三、直流无刷电机技术分析1.直流无刷电机的结构项目二驱动电机检修三、直流无刷电机技术分析直流无刷电动机主要由定子、转子、电子控制器以及壳体和端盖等部件组成项目二驱动电机检修三、直流无刷电机技术分析2.直流无刷电机的工作原理星形接法线圈与电子换相器的连接图项目二驱动电机检修三、直流无刷电机技术分析2.直流无刷电机的工作原理直流无刷电机模型项目二驱动电机检修三、直流无刷电机技术分析2.直流无刷电机的工作原理项目二驱动电机检修三、直流无刷电机技术分析项目二驱动电机检修三、直流无刷电机技术分析新能源汽车电机及控制系统检修项目三

驱动电机控制系统检修项目三驱动电机控制系统检修任务一

驱动电机控制系统的组成任务二

驱动电机控制系统的技术分析任务三

驱动电机控制系统的检修任务一

驱动电机控制系统的组成一、电机控制系统的组成及作用二、电机控制系统各部件项目三驱动电机控制系统检修一、电机控制系统的组成及作用项目三驱动电机控制系统检修

驱动电机控制系统的性能直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受，是新能源汽车主要的性能指标。

电机控制系统由驱动电机、高压配电设备、电机控制器（MCU）、整车控制器（VCU）、高低压线束、相关传感器组成。一、电机控制系统的组成及作用项目三驱动电机控制系统检修一、电机控制系统的组成及作用项目三驱动电机控制系统检修

驾驶员的意图主要反映在挡把位置、油门踏板位置、制动踏板位置等传感器上，整车控制器（VCU）根据这些传感器的信号通过运算判断后，发出各种指令，电机控制器收到指令响应并反馈，实时调整驱动电机输出，以实现整车的怠速、前行、倒车、停车、能量回收以及驻坡等功能。

电机控制器还能与其它设备通信，并具有对电机以及整车的保护功能，它实时进行状态和故障检测，保护驱动电机系统和整车安全可靠运行。为了保证电动汽车控制策略的实现，电机控制器需要和整车控制器共同协作，来实现整车控制的功能。二、电机控制系统各部件项目三驱动电机控制系统检修1.整车控制器整车控制是根据驾驶人意愿和各系统实时状态，通过对比分析后做出决策，并发出指令；合理分配动能，使车辆运行在最佳状态。二、电机控制系统各部件项目三驱动电机控制系统检修1.整车控制器整车控制是根据驾驶人意愿和各系统实时状态，通过对比分析后做出决策，并发出指令；合理分配动能，使车辆运行在最佳状态。二、电机控制系统各部件项目三驱动电机控制系统检修二、电机控制系统各部件项目三驱动电机控制系统检修2.电机控制器

电机控制器是驱动电机系统的控制中心，北汽EV技术资料上通常将其简称为MCU，吉利帝豪EV技术资料通常将其简称为PEU。二、电机控制系统各部件项目三驱动电机控制系统检修2.电机控制器

电机控制器的主要功能是控制电机的旋转速度、旋转方向以及再生能量回收。此外，电机控制器还要对电流传感器、电压传感器、温度传感器等输入信号进行处理，并将驱动电机系统的运行状态通过CAN总线发送给整车控制器。二、电机控制系统各部件项目三驱动电机控制系统检修2.电机控制器

北汽EV160的电机控制器开盖后的整体结构如图所示，由接口电路、控制主板、IGBT模块

、超级电容、放电电阻、电流感应器、壳体水道等组成。二、电机控制系统各部件项目三驱动电机控制系统检修2.电机控制器（1）接口电路接口电路安装在电机控制器的上部，如图所示，其作用是实现电机控制器与外部的信息传递。二、电机控制系统各部件项目三驱动电机控制系统检修2.电机控制器

（2）控制主板

控制主板如图所示，其功能有：与整车控制器通讯、监测直流母线电流、控制IGBT模块、监控高压线束连接情况（2014年前生产车辆无此功能）、反馈IGBT模块温度、旋变传感器励磁供电、旋变信号分析、信息反馈二、电机控制系统各部件项目三驱动电机控制系统检修2.电机控制器

（3）IGBT模块IGBT模块如图所示，包含了6支IGBT以及一些电路和电子元器件。IGBT模块的功能有：信号反馈给电机控制器控制主板、监测直流母线电压、直流转换交流及变频、监测相电流的大小、监测IGBT模块温度、三相整流。二、电机控制系统各部件项目三驱动电机控制系统检修2.电机控制器

在新能源汽车电机控制器里，就采用了利用栅门极电压来控制IGBT开通和关断这样的特性，实现电路逆变及控制这样的功能。

二、电机控制系统各部件项目三驱动电机控制系统检修2.电机控制器

封装好的IGBT图二、电机控制系统各部件项目三驱动电机控制系统检修2.电机控制器（4）超级电容超级电容器外观如图所示。当电机控制器输入的高压电路接通，输入电路就给超级电容充电，当电机启动时，电容能够把储存的能量释放出至电路，维持输出电路电压稳定。二、电机控制系统各部件项目三驱动电机控制系统检修2.电机控制器

超级电容器的内部结构如图所示。超级电容器是一种通过极化电解质来储能的电化学元件，在储能过程中并不发生化学反应，而且储能过程是可逆的，可以反复充电数十万次。超级电容采用活性炭材料制成多孔电极，同时在相对的炭多孔电极之间充填电解质溶液，当在两端施加电压时，相对的多孔电极上分别聚集正负电荷。而电解质溶液中的正负离子将由于电场作用分别聚集到正负极板相对的界面上，从而形成两个集电层，相当于两个电容器串联。二、电机控制系统各部件项目三驱动电机控制系统检修2.电机控制器（5）放电电阻当汽车切断高压电路时，需要通过电阻对电容器进行放电。当控制器带动的电机或其它负载在停机的时候，可采用能耗制动的方式实现快速停车。放电电路与超级电容并联，如果放电电路故障，会报放电超时导致高压断电。二、电机控制系统各部件项目三驱动电机控制系统检修3.电机控制系统的传感器（1）加速踏板位置传感器加速踏板位置传感器主要传递驾驶员的驾驶意图，通常安装于加速踏板上，如图所示。驾驶员踩下加速踏板主要反映两方面意图：一方面是目标速度，另一方面是达到目标速度的时间，也就是加速度。这两个参数对应到加速踏板上，就体现为开度和开度的变化率。加速踏板位置传感器通过对加速踏板位置和运动速率的准确描述，向控制器传递驾驶员当前意图。二、电机控制系统各部件项目三驱动电机控制系统检修3.电机控制系统的传感器

加速踏板位置传感器根据其工作原理的不同，可以划分为电位计式、感应式和霍尔效应式，当前采用最多的是电位计式的加速踏板位置传感器。一般安装在驾驶室加速踏板轴的一端，通过脚踩踏板使得传感器内部指针滑动改变滑动电阻器的阻值，从而影响加载在其上面的电压值。二、电机控制系统各部件项目三驱动电机控制系统检修3.电机控制系统的传感器加速踏板位置传感器电路图二、电机控制系统各部件项目三驱动电机控制系统检修3.电机控制系统的传感器（2）制动踏板位置传感器

制动踏板位置传感器安装在制动踏板轴的一端，拥有检测汽车的制动状态，同时可以作为制动灯信号。当制动踏板被踩下时，制动灯电路中的常闭开关接通，制动灯点亮，同时将制动信号发送给VCU。

制动踏板位置传感器有开关式和电位计式，北汽EV160汽车采用的是开关式的，只能反映是否踩下了制动踏板；比亚迪E5汽车的制动踏板位置传感器采用电位计式，可以反映制动踏板准确位置。二、电机控制系统各部件项目三驱动电机控制系统检修3.电机控制系统的传感器（3）挡位传感器

北汽EV160的旋钮式换挡机构，其原理是输入到VCU的是4路模拟电压信号，信号输入后首先进行高、低有效性判断和故障诊断。电路图如图所示。挡位控制器通过4路模拟电压，不同电压组合对应不同挡位二、电机控制系统各部件项目三驱动电机控制系统检修3.电机控制系统的传感器（4）电机温度传感器电机温度传感器主要用以检测电机的绕组温度，电机控制器通过此温度传感器温度信号，控制冷却系统甚至电机停转以此保护电机，避免过热后烧损。二、电机控制系统各部件项目三驱动电机控制系统检修3.电机控制系统的传感器

北汽EV160汽车的温度传感器采用两线制，安装在电机的旋变器中，为确保信号准确通常安装两个传感器进行信号比对，以防止电机控制器对温度进行错误判断。当温度出现异常时，电机控制器将控制电机进行降功率工作，如果温度超过极限值电机将被停止运行。任务二

驱动电机控制系统的技术分析一、变流技术二、电机控制策略项目三驱动电机控制系统检修一、变流技术项目三驱动电机控制系统检修

变流技术是电能的变换与控制技术，在新能源汽车领域应用广泛的有三大类：车辆整车行驶时，动力电池高压直流电转换成可供驱动电机工作的高压交流电，即逆变；车辆处于能量回收工况时，将汽车动能转换成电能的交流电转换成能存储在动力电池的直流电，即再生制动；将动力电池的高压电转换成低压电源12V，为低压电路提供工作电源和为辅助电池充电，即DC/DC转换。一、变流技术项目三驱动电机控制系统检修1.逆变技术将直流电转换为交流电，向驱动电机提供工作电源，逆变电路输出的频率和电压的大小，取决于负载的实际需要，可以是定压定频的负载，也可以是调压调频的负载。（1）原始半桥逆变如图所示，这是一个基本的逆变电路，由S1、S2、S3、S4构成桥式电路，S1、S2构成一个桥臂，

S3、S4构成另一个桥臂，形成两桥臂结构。一、变流技术项目三驱动电机控制系统检修电压和通过的电流方向一、变流技术项目三驱动电机控制系统检修（2）SPWMPWM(PulseWidthModulation脉冲宽度调制)，它是通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压的一种调节方式。而SPWM(SinusoidalPWM)，正弦脉宽调制，即通过改变输出方波的占空比得到等效正弦电压。它广泛地用于电动汽车的逆变器，大多数驱动电机输出电压控制使用这种方式。一、变流技术项目三驱动电机控制系统检修首先介绍PWM控制的基本原理——面积等效原理。4种脉冲形状不同，但都是表示电压的窄脉冲且面积相等，当把这样的电压窄脉冲加在一阶惯性环节(R-L电路)上时，其输出电流i(t)响应波形非常接近，实际应用中视为等效。一、变流技术项目三驱动电机控制系统检修面积等效原理：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。

基于面积等效原理，则可以用PWM波替代正弦半波。如图所示，首先将正弦半波等分，每个等分的脉冲宽度是相同的，但幅值不同，然后使用一系列PWM波，即等幅但不等宽的脉冲来代替这个正弦半波。一、变流技术项目三驱动电机控制系统检修一、变流技术项目三驱动电机控制系统检修电机控制器的逆变主电路原理如图所示，图中的VT1～VT6为IGBT，其接通或者断开分别受控于所对应的调制电路的电压信号，6个IGBT相互配合，可以调制出等效于三相正弦交流电的脉宽，并且电压频率及大小均可根据负载工作需求而控制调整。一、变流技术项目三驱动电机控制系统检修下图所示为北汽EV160的电机控制器原理图，可以得知，IGBT模块在控制主板的控制之下，通过接通或者关断IGBT，即可将纯电动汽车直流电源转换成驱动电机所需要的三相正弦交流电。一、变流技术项目三驱动电机控制系统检修2.再生制动新能源汽车普遍具有再生制动功能，是利用驱动电机处于发电状态，把一些动能转变为电能并储存起来，为汽车行驶提供必要的功率和能量，同时还能产生一定的制动力矩。新能源汽车再生制动系统的组成如图所示。一、变流技术项目三驱动电机控制系统检修新能源汽车制动大致分为以下三种模式。紧急制动：对应于制动加速度大于2m/s的过程。为了保持车辆的制动安全，要尽可能的使用传统液压制动，此时电机较少或者不参与制动；正常制动：车辆在正常工况下的制动过程，一般有减速过程和停止过程。电机制动负责减速过程，停止过程由液压制动完成。两种制动转化点由电机发电特性确定；长时间下坡时的减速制动：车辆行驶在类似盘山公路的长坡时，对制动力要求不是很大，可以完全由电机制动提供，其充电特点表现为电流小但充电时间长。一、变流技术项目三驱动电机控制系统检修当车辆进入再生制动阶段，驱动电动机工作在发电状态，6个IGBT全部处于关闭状态，整流二极管组成整流电路，电动机的三相绕组在制动过程中产生的三相交流电通过三相桥式整流电路变为直流电。一、变流技术项目三驱动电机控制系统检修当电机U相正极回收的电能紧固VD1回到动力电池正极，动力电池负极出来的电流紧固VD6回到电机W相负极；一、变流技术项目三驱动电机控制系统检修当电机V相正极回收的电能紧固VD2回到动力电池正极，动力电池负极出来的电流紧固VD4回到电机U相负极；一、变流技术项目三驱动电机控制系统检修当电机W相正极回收的电能紧固VD3回到动力电池正极，动力电池负极出来的电流紧固VD5回到电机V相负极。一、变流技术项目三驱动电机控制系统检修3.DC/DC转换

新能源汽车的低压系统额定电压为12V，工作时，通过DC/DC转换器将汽车高压电源的电压转换到12V，供低压系统使用。在晶体管桥接电路中将高压转换为交流，通过变压器降至低压。然后，将通过整流和滤波将交流转换为直流，并稳定的输出至直流电压12V系统二、电机控制策略项目三驱动电机控制系统检修1.驱动电机系统上电流程二、电机控制策略项目三驱动电机控制系统检修2.驱动电机系统下电流程二、电机控制策略项目三驱动电机控制系统检修3.驱动电机系统驱动模式（1）电机系统驱动模式整车控制器根据车辆运行的不同情况，包括车速、挡位、电磁SOC值来决定，电机输出转矩获功率。当电机控制器从整车控制器处得到转矩输出命令时，将电池提供的直流电能，转化成交流电能，以使电机输出转矩。此时电机输出转矩驱动车辆。二、电机控制策略项目三驱动电机控制系统检修（2）电机系统发电模式当车辆在溜车或制动的时候，电机控制器从整车控制器得到发电命令后，电机控制器将电机处于发电状态。此时电机会将汽车动能转化成交流电能。然后，交流电能通过电机控制器转化为直流电，存储到动力电池中。3.驱动电机系统驱动模式二、电机控制策略项目三驱动电机控制系统检修4.电机控制系统温度保护控制策略（1）冷却系统控制当控制器监测到驱动电机温度45℃≤温度＜50℃时，散热器冷却风扇低速启动；驱动电机温度≥50℃时，冷却风扇高速启动；驱动电机温度降至40℃时，冷却风扇停止工作。当控制器监测到散热基板温度≥75℃时，冷却风扇低速启动。散热基板温度≥80℃时，冷却风扇高速启动；散热基板温度降至75℃以下时，冷却风扇停止工作。二、电机控制策略项目三驱动电机控制系统检修（2）电机温度控制当控制器监测到驱动电机温度120℃≤温度＜140℃时，降功率运行；

驱动电机温度≥140℃时，降功率至0，即停机。（3）电机控制器温度控制

当控制器监测到散热基板温度≥85℃时，停机；当控制器监测到散热基板温度为：85℃≥温度≥75℃时，降功率运行。任务三

驱动电机控制系统的检修一、北汽EV160汽车故障诊断与检修二、帝豪EV450汽车检修案例项目三驱动电机控制系统检修一、北汽EV160汽车故障诊断与检修项目三驱动电机控制系统检修1.北汽EV160电机控制系统的线路连接在北汽EV160驱动电机系统中，驱动电机的输出动作主要是靠控制单元给定命令执行，即控制器输出命令。控制器主要是将输入的直流电逆变成电压、频率可调的三相交流电，