新能源汽车驱动电机及控制系统检修 课件 任务5 驱动电机性能测试

驱动电机及控制系统检修任务五驱动电机性能测试任务导入场景：广汽新能源汽车售后维修中心人物：维修技师小刘、客户王先生情节：王先生的广汽GE3纯电动汽车在上坡时明显动力不足，其他工况下行驶无故障。维修技术小刘初步分析为电机转矩输出降低，需要对电机的性能进一步测试。本任务请小刘带大家一起对驱动电机进行性能测试。提出问题如何测试驱动电机性能？任务目标教学内容定子绕组接线方式、电阻定子绕组电阻检测、绝缘电阻检测驱动电机耐压性能测试驱动电机输入输出特性测试任务目标能根据驱动电机绕组接线方式，使用合适的工具，正确完成驱动电机电阻检测作业。能规范完成驱动电机绕组对机壳的工频耐电压测试作业。能规范完成驱动电机输入输出特性测试。任务实施——驱动电机电阻检测知识讲解定子绕组接线方式三相交流电机的三个绕组以交错的方式排列在金属槽中，每个线圈从绕组的开始端穿入，按一定的顺序穿过凹槽，最后从绕组的结束端穿出。一般三相绕组在空间上互相间隔120°，每相绕组由若干线圈连接组成。任务实施——驱动电机电阻检测知识讲解定子绕组接线方式三相交流电机的三相定子绕组每相绕组都有两个引出线头，分别为首端和末端。其中，U1、V1、W1为首端，U2、V2、W2为末端。六个引出线头引入接线盒的接线柱上。任务实施——驱动电机电阻检测知识讲解定子绕组接线方式三相定子绕组的接线方式有三角形连接和星形连接两种。星形连接方式是将三相绕组的末端并联，即U2、V2、W2三个接线柱用铜片连接在一起，将三相绕组的首端分别接入三相交流电源，即U1、V1、W1分别接入U、V、W相电源。任务实施——驱动电机电阻检测知识讲解定子绕组接线方式三相定子绕组的接线方式有三角形连接和星形连接两种。三角形连接方式是将三相绕组依次首尾相连，并将每个相连点引出，接入三相交流电源，即在接线板上将接线柱U1和W2、V1和U2、W1和V2分别用铜片连接起来，再分别接入三相电源。任务实施——驱动电机电阻检测知识讲解定子绕组电阻对于星形连接，各定子绕组的相电阻与出线端测得电阻的关系为：星形连接任务实施——驱动电机电阻检测知识讲解定子绕组电阻对于三角形形连接，各定子绕组的相电阻与出线端测得电阻的关系为：三角形连接任务实施——驱动电机电阻检测知识讲解定子绕组电阻检测①将驱动电机在温度均匀的空间中放置一段时间，使驱动电机内外和环境温度一致。②使用温度计检测环境温度，并记录数值。③使用温度计检测驱动电机定子绕组、铁芯温度，所测温度与环境温度之差应不超过2K。如驱动电机处于不工作状态且在环境温度稳定的空间中放置时间超过12小时，则不需要进行此步骤。④使用微欧计或万用表检测各相绕组的电阻值。检测时，驱动电机转子静止不动，在每个出线端间检测电阻。检测方法定子绕组电阻检测位置任务实施——驱动电机电阻检测知识讲解定子绕组电阻检测根据检测结果判断驱动电机定子绕组是否正常，可分为以下两种情况：①若维修手册中给出可供参考的标准值，则以标准值为判断依据；②若维修手册中没有明确给出标准值，一般采用不平衡度不超过5%为判断依据，即任意一相阻值与三相平均值间误差不超过5%。不平衡度计算公式如下：检测标准任务实施——驱动电机电阻检测知识讲解定子绕组电阻检测驱动电机接地点应有明显的接地标志。如无特定的接地点，应在有代表性的位置设置接地标志。驱动电机中能触及的可导电部分与外壳接地点处的电阻应不大于0.1Ω。检测时，首先将驱动电机与供电电源以及负载断开，然后将万用表检测端子分别连接至接地点和机壳，检测值应不大于0.1Ω。安全接地检查任务实施——驱动电机电阻检测知识讲解定子绕组电阻检测（1）驱动电机定子绕组对机壳的绝缘电阻驱动电机定子绕组对电机外壳的冷态绝缘电阻值应大于20MΩ。驱动电机定子绕组对机壳的热态绝缘电阻值应不低于按下列公式计算的值。绝缘电阻检测R——驱动电机定子绕组对机壳的热态绝缘电阻，单位为兆欧（MΩ）；Udmax——最高工作电压，单位为伏（V）；P——驱动电机的持续功率，单位为千瓦（kW）。任务实施——驱动电机电阻检测知识讲解定子绕组电阻检测（2）驱动电机定子绕组对温度传感器的绝缘电阻若驱动电机的温度传感器固定于定子绕组中，驱动电机定子绕组对温度传感器的冷态绝缘电阻值应大于20MΩ。驱动电机定子绕组对温度传感器的热态绝缘电阻值应不低于上述公式的计算值，若计算值小于0.38MΩ，则按0.38MΩ处理。绝缘电阻检测任务实施——驱动电机电阻检测知识讲解定子绕组电阻检测检测方法及注意事项常规测试时，如无其他规定，绝缘电阻仅在驱动电机实际冷状态下进行检测。使用绝缘表分别检测各绕组对机壳的绝缘电阻。使用绝缘表分别检测各绕组对温度传感器的绝缘电阻。不参加试验的其他绕组和埋置的温度传感器应与铁心或机壳作电气连接，机壳应接地。检测结束后，每个回路需对接地的机壳作电气连接使其放电。绝缘电阻检测技能操作操作准备任务实施——驱动电机电阻检测新能源教学整车高压安全防护用品、绝缘工具、绝缘扭力扳手、举升机、冷却液回收装置、减速器齿轮油回收装置、制冷剂回收装置、电驱动总成托举工具、环箍钳工具技能操作根据操作过程及结果，填写工作页驱动电机电阻检测安全第一操作规范7S管理40分钟任务项目要求安全注意事项时间技能操作任务实施——驱动电机电阻检测知识讲解任务实施——驱动电机耐压性能测试驱动电机耐压性能测试驱动电机耐压性能测试包括绕组的匝间冲击耐电压、绕组对机壳的工频耐电压、绕组对温度传感器的工频耐电压。本任务主要测试驱动电机绕组对机壳的工频耐电压。测试内容知识讲解任务实施——驱动电机耐压性能测试驱动电机耐压性能测试（1）做好必要的高压安全防护工作，并确保驱动电机处于静止状态。（2）检测绕组对机壳的绝缘电阻，确定满足标准。（3）使用工频耐压仪，设置相关参数。电压施加于绕组和机壳之间，试验电压的频率为工频，电压波形应尽可能接近正弦波形。此时，不参加试验的其他绕组和埋置的温度传感器等应与铁心或机壳连接，机壳应接地。（4）按照表5-5规定的全值试验电压加载于驱动电机绕组和机壳之间。（5）记录测试过程中漏电流的大小。测试方法知识讲解任务实施——驱动电机耐压性能测试驱动电机耐压性能测试测试标准序号驱动电机或部件试验电压（有效值）1持续功率小于1kW且最高工作电压小于100V的驱动电机的电枢绕组500V+2倍最高工作电压2持续功率不低于1kW或最高工作电压不低于100V的驱动电机的电枢绕组1000V+2倍最高工作电压，最低为1500V3驱动电机的励磁磁场绕组1000V+2倍最高励磁电压，最低为1500V技能操作操作准备任务实施——驱动电机耐压性能测试新能源教学整车高压安全防护用品、绝缘工具、绝缘扭力扳手、举升机、冷却液、减速器齿轮油、空调制冷剂、密封胶、电驱动总成吊装工具工具技能操作根据操作过程及结果，填写工作页安全第一操作规范7S管理40分钟任务项目要求安全注意事项时间技能操作任务实施——驱动电机耐压性能测试绕组对机壳的工频耐电压测试知识讲解任务实施——驱动电机输入输出特性测试驱动电机输入输出特性驱动电机MAP图驱动电机外特性曲线知识讲解任务实施——驱动电机输入输出特性测试驱动电机输入输出特性测试方法

将驱动电机系统的直流母线电压分别设定在最高工作电压处和最低工作电压处，在不同工作电压下，测试在不同工作转速下的最大工作转矩，记录稳定的转速和转矩数值。

在驱动电机系统转速范围内的测量点数不少于10个，绘制转速－转矩特性曲线，检查转矩输出是否能符合产品技术文件的规定。转速－转矩特性测试知识讲解任务实施——驱动电机输入输出特性测试驱动电机输入输出特性（1）转速测试点选取

a）额定工作转速点；

b）最高工作转速点；

c）持续功率对应的最低工作转速点；

d）其他特殊定义的工作点等。转速－转矩特性测试知识讲解任务实施——驱动电机输入输出特性测试驱动电机输入输出特性（2）转矩测试点选取

a）持续转矩数值处的点；

b）峰值转矩（或最大转矩）数值处的点；

c）持续功率曲线上的点；

d）峰值功率（或最大功率）曲线上的点；

e）其他特殊定义的工作点等。转速－转矩特性测试知识讲解任务实施——驱动电机输入输出特性测试驱动电机输入输出特性（3）测量参数选取

a）驱动电机控制器直流母线电压和电流；

b）驱动电机的电压、电流、频率及电功率；

c）驱动电机的转矩、转速及机械功率；

d）驱动电机、驱动电机控制器或驱动电机系统的效率；

e）驱动电机电枢绕组的电阻和温度；

f）冷却介质的流量和温度；

g）其他特殊定义的测量参数等。转速－转矩特性测试知识讲解任务实施——驱动电机输入输出特性测试驱动电机输入输出特性驱动电机效率分为驱动电机系统电动状态时的效率和驱动电机系统馈电状态时的效率，其值应根据驱动电机输入功率和输出功率的比值确定。

电机效率测试

——驱动电机效率（%）；Pm0——驱动电机输出功率，单位为千瓦（kW）；Pmi——驱动电机输入功率，单位为千瓦（kW）。知识讲解任务实施——驱动电机输入输出特性测试驱动电机输入输出特性（1）持续转矩

关键特征参数测试

按照电机产品技术文件中规定的持续转矩和转速进行试验，驱动电机系统能够长时间正常工作，并且不超过驱动电机的绝缘等级和规定的温升限值。（2）持续功率

按照上述试验获得的持续转矩和相应的工作转速，计算驱动电机在相应工作点的持续功率。知识讲解任务实施——驱动电机输入输出特性测试驱动电机输入输出特性（3）峰值转矩

关键特征参数测试

试验时，使驱动电机系统工作于电机产品技术文件中规定数值的峰值转矩、转速和持续时间等条件下进行试验，驱动电机系统能够长时间正常工作，并且不超过驱动电机的绝缘等级和规定的温升限值。（4）峰值功率

按照上述试验获得的持续转矩和相应的工作转速，计算驱动电机在相应工作点的持续功率。知识讲解任务实施——驱动电机输入输出特性测试驱动电机输入输出特性（5）堵转转矩

关键特征参数测试①试验过程中，驱动电机控制器直流母线电压设定为额定电压。②试验时，将驱动电机转子堵住，驱动电机系统工作于实际冷状态下，通过驱动电机控制器为驱动电机施加所需的堵转转矩，记录堵转转矩和堵转时间。③改变驱动电机定子和转子的相对位置，沿圆周方向等分取5个堵转点，分别重复以上试验，每次重复试验前，将驱动电机恢复到实际冷状态。每次堵转试验的堵转时间应相同。④取5次测量结果中堵转转矩的最小值作为该驱动电机系统的堵转转矩。知识讲解任务实施——驱动电机输入输出特性测试驱动电机输入输出特性（6）最高工作转速

关键特征参数测试①试验过程中，驱动电机控制器直流母线电压设定为额定电压，驱动电机系统处于热工作状态。②试验时，匀速调节试验台架，使驱动电机的转速升至最高工作转速，并施加不低于产品技术文件规定的负载，驱动电机系统工作稳定后，在此状态下的持续工作时间应不少于3min。每30s记录一次驱动电机的输出转速和转矩。③在额定电压下，驱动电机带载运行所能达到的最高转速，应符合产品技术文件规定。知识讲解任务实施——驱动电机输入输出特性测试驱动电机输入输出特性（7）高效工作区

关键特征参数测试①在驱动电机系统转速转矩的工作范围内，选择测试点，测试点应分布均匀，数量不宜低于100个。②被试驱动电机系统应达到热工作状态，驱动电机控制器的直流母线工作电压为额定电压，驱动电机系统可以工作于电动或馈电状态。③在不同的转速和不同的转矩点进行试验，记录驱动电机轴端的转速、转矩，以及驱动电机控制器直流母线电压和电流、交流电压和电流等参数。④计算各个试验点的效率。⑤按照产品技术文件对高效工作区的要求，统计符合条件的测试点数量，其值和总的试验测试点数量的比值，即为高效工作区的比例。知识讲解任务实施——驱动电机输入输出特性测试驱动电机输入输出特性（8）最高效率

关键特征参数测试①按照以下两种方式之一选择测试点：a）按照产品技术文件提供的最高效率工作点进行测试；b）结合高效工作区的试验结果，选择所有测试点中效率最高值进行测试。②被试驱动电机系统应达到热工作状态，驱动电机控制器的直流母线工作电压为额定电压，驱动电机系统可以工作于电动或馈电状态。③驱动电机系统工作于试验测试点，记录转速、转矩和电压、电流，以及冷却条件等参数。④计算试验点的效率。技能操作操作准备任务实施——驱动电机输入输出特性测试新能源教学整车高压安全防护用品、绝缘工具