新能源汽车电机及控制系统检修- -课件全套 吉文哲 项目1-4 新能源汽车驱动电机发展史及基础知识认知- 电机控制器的认知及检修

新能源汽车电机及控制系统检修项目

一

新能源汽车驱动

电机发展史及

基础知识认知任务一

认知新能源汽车驱动电机的基础知识项目描述

了解驱动电机的基本知识可提高对驱动电机整体的认识。本任务从驱动电机系统的组成、驱动电机的结构形式、驱动电机的类型和电动汽车对驱动电机的基本要求进行介绍。学习目标理论知识

一、驱动电机系统的组成

驱动电机系统的基本组成框图如图1-1-1所示。驱动电机系统是电动汽车的心脏，它由电机、功率转换器、整车控制器VCU、各种检测传感器信号和动力电池组成,其任务是在驾驶人的控制下，高效率地将动力蓄电池的电量转化为车轮的动能，或者将车轮的动能反馈到蓄电池中。理论知识

１.电机2.功率变换器3.整车控制器4.能源系统理论知识

二、驱动电机的结构形式

采用不同的驱动电机系统可构成不同结构形式的电动汽车。根据驱动电机系统的不同，可以分为一下6种结构形式，如图1-1-5所示。C为离合器，D为差速器，FG为固定速比变速器，GB为变速器，M为驱动电机。理论知识

三、驱动电机的类型

电机又称马达，是一种驱动性的电气装备，能够把电能转化为机械能，再使其转化为动能。电动汽车驱动电机按照结构、工作原理及常用电源性质的不同，可分为直流电机、交流异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机等。早期应用的直流电机虽易于控制，调速性能好，但由于存在换向装置，可靠性较低，维修成本也较高。

随着交流变频调速技术和机械制造技术的发展，交流异步电机、开关磁阻电机、各种永磁同步电机的优势逐渐凸显，在电动汽车领域获得了广泛应用。电动汽车用驱动电机的分类如图1-1-7所示。理论知识

1.直流电机2.感应式电机4.开关磁阻电机3.永磁同步电机5.扁线电机与圆线电机理论知识

四、四种驱动电机的性能比较

直流电机有着结构简单、价格低廉、控制简单、起动和调速性能好等优点，早期电动汽车均采用直流电机作为动力源，目前直流电机是低速小型电动汽车的首选。同时，直流电机也有一些缺点。首先，其转速范围较窄，最高仅为600Or/min左右;其次，其功率密度和效率都不高，而且其尺寸、质量也相对较大，增加了整备质量。这些缺点都制约了直流电机在中大型电动汽车上的应用。

交流电机是目前电动汽车领域运用最广泛的电机，开关磁阻电机目前还未得到广泛应用，但其具有很大的开发潜力。开关磁阻电机不仅结构简单、体积和质量小，而且调速范围宽。但其控制系统复杂，而且在负载时会产生振动噪声，负载效率不高。目前,这些问题还未得到很好的解决。理论知识

永磁同步电机目前主要应用在高端电动汽车上，具有效率高、体积和质量小、调速范围宽等优点。其最大的特点是电机起动时电流冲击小，电流随负载变化小，从而提高了高端车型的乘坐舒适性。但其高昂的成本、复杂的控制系统也拉高了使用门槛。例如图1-1-9特斯拉ModelXPlaid:三电机四驱版，前置电机采用永磁同步电机，后置电机采用交流异步电机，并且特斯拉旗下Model3、ModelY车型均是采用采用永磁同步电机方案。理论知识

扁线电机优势在于功率密度较大且成本亦有降低，从Model3到ModelY，特斯拉已完成由圆线电机向扁线电机的切换。特斯拉拥有5种型号的驱动电机，包括3台圆线电机和2台扁线电机如图1-2-6，相比圆线电机，扁线电机槽满率提升近30%可使电机体积减小，宽截面使其绕组温升降低17.5%，能让电机输出功率更高，有效降低材料成本和功率密度。当ModelY搭载扁线电机后，电机体积和功率密度皆有所优化。理论知识

五、电动汽车对驱动电机性能的基本要求

汽车行驶时需要频繁地起动、加速、减速、停车等，在低速行驶和爬坡时需要大转矩，在高速行驶时需要降低转矩和功率。为了满足汽车行驶动力性的需要，获得较好的经济性和环境指标等，对电机提出了十分严格的要求。理论知识

六、基本术语

1.电机电机是将电能转换成机械能或机械能转换成电能的装置，是一种依靠电磁感应而运行的电气装置。2.驱动电机驱动电机是为车辆行驶提供驱动力的电机。3.电机效率电机效率是指驱动电机输出功率与输入功率的百分比。4.电机控制器电机控制器是控制动力电池与电机之间的能量传输的装置，由控制信号接口电路、电机控制电路和驱动电路组成。5.额定功率额定功率是指在额定条件下输出的功率。6.持续功率持续功率是指规定的最大、长期工作的功率。理论知识

7.额定转速额定转速是指额定功率下电机的最低转速。8.额定转矩额定转矩是指电机在额定功率和额定转速下的输出转矩。9.堵转转矩堵转转矩是指在所有角位堵住时所产生的转矩最小测得值。10.持续转矩持续转矩是指规定的最大、长期工作的转矩。11.矢量控制矢量控制是指将交流电机的定子电流作为矢量，经坐标变换分解成与直流电机的励磁电流和电枢电流相对应的独立控制电流分量，以实现电机转速/转矩控制的方式。12.弱磁控制弱磁控制是指通过减弱气隙磁场控制电机转速的控制方式。13.输出特性输出特性是指电机的转矩、输出功率与转速的关系。技能提升

1.车辆准备准备吉利EV450纯电动汽车一辆、龙门举升机如图1-1-11，并且整理上节所学电机参数名词意义，如额定功率、峰值功率、额定扭矩、峰值扭矩、最高转速、额定电压等。2.实践操作第一步：驾驶室认知如图1-1-12第二步：前机舱电驱动认知第三步：举升车辆底盘电驱动认知

1.驱动电机系统是电动汽车的心脏，它由电机、功率转换器、控制器、各种检测传感器和电源(动力蓄电池)组成,其任务是在驾驶人的控制下，高效率地将动力蓄电池的电量转化为车轮的动能，或者将车轮的动能反馈到蓄电池中；2.电机又称马达，是一种驱动性的电气装备，能够把电能转化为机械能，再使其转化为动能。电动汽车驱动电机按照结构、工作原理及常用电源性质的不同，可分为直流电机、交流异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机等；3.汽车行驶时需要频繁地起动、加速、减速、停车等，在低速行驶和爬坡时需要大转矩，在高速行驶时需要降低转矩和功率。为了满足汽车行驶动力性的需要，获得较好的经济性和环境指标等，对电机提出了十分严格的要求。学习小结知识巩固

一、填空题1.现目前电动汽车常使用占比最高的是

电机。2.永磁同步电机里里面制成永磁体的原材料是

。3.纯电动汽车驱动系统布置形式分别是那六种：①

。②

。③

。④

。⑤

。⑥

。其中目前市场中常见的是第

种布置结构。4.在电机的分类当中永磁同步电机是属于

电机，异步电动机是属于

电机。（交流或直流）5.特斯拉ModelXPlaid:三电机四驱版，前置电机采用

电机，后置电机采用

电机。

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二、单项选择题１.新能源汽车上的驱动电机系统铭牌上标注的功率和电压参数一般是()。Ａ.最大功率、最大电压

Ｂ.最小功率、最小电压

Ｃ.额定功率、额定电压２.新能源汽车上的驱动电机系统铭牌上标注的转速和转矩参数一般是()。Ａ.峰值转速、峰值转矩

Ｂ.最小转速、最小转矩

Ｃ.最大转速、最大转矩三、判断题1.未来电动汽车驱动电机的发展方向主要偏向于，电机永磁化、绕组扁线化的趋势。（）2.圆线电机的电阻和电感较低，对动态性能和响应速度没有太大影响。（）3.电机效率是指驱动电机输出功率与输入功率的百分比。（）4.一般我们把机械能转化为电能的称为电动机，而把电能转化为机械能的称为发动机。（）5.电机控制器是控制动力电池与电机之间的能量传输的装置，由控制信号接口电路、电机控制电路和驱动电路组成。（）知识巩固

四、简答题1.请简述驱动电机系统的组成及各部分的作用2.请简述四种驱动电机各自的优缺点3.请说出电动汽车对驱动电机性能的基本要求谢谢新能源汽车电机及控制系统检修项目

二

永磁同步电机

认知及检修

1.故障案例：一辆2018款吉利帝豪EV300电动汽车，车主反映，车辆启动上电正常，但挂挡后踩油门踏板，车辆不能行驶，熄火后再次启动能挂挡行驶。2.故障诊断：试车发现，启动车辆后“OK”灯亮起，表明动力电池供电正常，解码器进入诊断系统后未读到相关故障码，能够挂挡行驶。熄火几分钟后再次启动发现仪表出现故障指示灯，显示动力系统存在故障，解码读取的故障码比较多，有P102A04和U34A882等多个故障，表明电机控制器出现故障。查找电路图，初步检查了常电、IG电及搭铁，均正常。根据故障特点，将问题投向总线，断蓄电池负极后拔下电机控制器线束插头EP11，测量其27和28端子电阻值为125.8Ω，正常。3.故障排除：检查线束插头后发现EP11-27端子至EP02-13端子之间线束有接触不良故障，修复后故障消失，可以正常挂挡行驶。情景导入任务一

永磁同步电机的结构及原理项目描述

永磁同步电机具有高转矩/惯量比、高功率密度高效率、体积小、响应快、运行可靠等优点，在新能源汽车上应用广泛。本任务介绍了永磁同步电机的结构、各组成部件以及在车上的安装位置。学习目标理论知识

永磁同步电机（permanentmagnetsynchronousmotors,PMSM）具有高转矩/惯量比、高功率密度高效率、体积小、响应快、运行可靠等优点。与异步电机相比，无需励磁电流，因而功率因数高；主磁场由转子永磁体提供，因而无转子铜耗和铁耗（铁耗很小），效率高。近年来，由于永磁材料性能不断提高，以及PMSM控制技术的不断成熟，PMSM在电动汽车上的应用越来越普及。

所谓永磁，指的是在制造电机转子时加人永磁体，使电机的性能得到进一步的提升。而所谓同步，则指的是转子的转速与定子绕组的电流频率始终保持一致。理论知识

一、永磁同步电机的结构

永磁同步驱动电机由定子绕组、定子铁芯、转子铁芯、旋转变压器、电源动力引出线、水冷系统、机壳等组成，其结构示意图如图2-1-2所示。如图2-1-3所示的永磁同步电机采用三相8极结构，电机的定子铁芯与交流异步机相似，在铁芯内圆周有48个嵌线槽。理论知识

1、定子与三相绕组

永磁同步电机的定子是由导磁的定子铁芯和导电的定子绕组以及固定铁芯和绕组用的一些部件组成的，这些部件是机座、铁心压板、绕组支架等。为了能够产生旋转磁场，需要3个相对其中心轴旋转120°的绕组。通常这3个绕组被安装在三相交流电机的定子铁心上，如图2-1-4所示。三相绕组以星形电路成三角形电路连接，如图2-1-5所示。根据需要选择使用哪种电路。各相绕组之间的相位差为120°。理论知识

2、转子

转子采用内置永磁体结构，在铁芯内开有插装永磁体的槽，在永磁体两侧有隔磁的空气槽以减小漏磁，转子实物如图2-1-8所示。转子铁芯插入永磁体后用挡板压紧，压入转轴与轴承，如图2-1-9所示。汽车电机功率一般在100kW以下，转子发热量很小，定子通过水冷可很好散热，无需用风扇散热。按照永磁体在转子上安装位置的不同而形成转子磁路结构的不同，可分为表面式和内置式两种永磁同步电机。（1）表面式转子磁路结构（2）内置式转子磁路结构理论知识

3、机座与端盖

定子安装在机座内，机座是整个电机安装的基础，机座壁内有冷却水通道，冷却水通道是螺旋状环绕机座，分两层制作，两个冷却水管接头是冷却水的进出口。在机座两端有端盖，端盖封闭电机并支撑转子，前端盖是传动端的端盖,后端盖是非传动端的端盖，如图2-1-12所示。理论知识

4、电机冷却水道

如图2-1-13所示。比亚迪e6车型的冷却系统采用闭式强制水冷循环系统，冷却介质为乙二醇型冷却液。冷却系统由电动水泵提供动力（比亚迪e6车型），低温冷却液通过冷却管路由散热器流向待散热元件（电机控制器、DC、电机），冷却液在待散热元件处吸收热量后，再通过冷却管路流经散热器进行散热，之后进行下一个循环。理论知识

二、永磁同步电机的工作原理

永磁同步电机具体工作原理如下：在电动机的定子绕组中通入三相电流，在通入电流后就会在电动机的定子绕组中形成旋转磁场，由于在转子上安装了永磁体，永磁体的磁极是固定的，根据磁极的同性相吸异性相斥的原理，在定子中产生的旋转磁场会带动转子进行旋转，最终达到转子的旋转速度与定子中产生的旋转磁极的转速相等，所以可以把永磁同步电机的起动过程看成是由异步启动阶段和牵入同步阶段组成的。

永磁同步电机的定子为三相对称绕组，与三相异步电动机结构相同。转子上粘有钕铁硼（NdFeB）磁钢.驱动器为交-直-交电压型逆变器，通过正弦波脉宽调制（SPWM）输出频率、电压可变的三相正弦波电压。三相正弦波电压在定子三相绕组中产生对称三相正弦波电流，并在气隙中产生旋转磁场。理论知识

三、永磁同步电机的特性1.永磁同步电机驱动特性

图2-1-14是永磁同步电机的驱动特性曲线。从图中可以看出:永磁同步电机系统具有更高的效率，尤其是低速下有更高的效率，更高的功率密度。理论知识

2.运行特性

永磁同步电机的运行特性主要是力学特性和工作特性。永磁同步电机稳态正常运行时，转速始终保持同步速不变，因此，其力学特性为平行于横轴的直线，调节电源频率来调节电机转速时，转速将严格地与频率成正比例变化。力学特性曲线图如图2-1-15所示。永磁同步电机的工作特性是指当电源电压恒定时，电机的输入功率、电枢电流、效率、功率因数等随输出功率变化的关系。如图2-1-16所示为永磁同步电机的工作特性曲线图。理论知识

永磁同步电机有效率高、结构简单、转矩密度高、体积小、质量小、快速响应能力好、功率因素高等优点。特别是内置式永磁同步电机，其转子、直轴磁路不对称增加了电机的磁阻转矩，提高了电机的功率密度和过载能力，而且易于弱磁调速，非常适合用作电动汽车的驱动电机。理论知识

四、旋转变压器１.旋转变压器的结构与工作原理

为了达到电机静止起动和全转速范围内转矩波动的控制目的，需要利用旋转变压器（可简称“旋变”，某些车型称为“轴角传感器”）精确地测量电机转子磁极位置和速度。旋变是一种常用的伺服电机旋转编码器，与光电编码器相比，旋变抗振性能好，可以安装于恶劣的使用环境中，精度比光电编码器差一些。但绝大多数场合下，旋变的精度还是能满足要求的，是否需要抗振成了是否选择旋变的关键因素。旋变的本质是一个变压器，如图2-1-17所示。关键参数也与变压器类似，比如额定电压、额定频率、变压比。理论知识

２.旋转变压器的检测

(３)电机控制器与旋转变压器连接线路检测321(１)电机旋转变压器线圈阻值的测量(２)旋转变压器阻抗的检测技能提升

1.永磁同步电机的拆卸

以比亚迪ｅ５电机为例，比亚迪ｅ５使用的电机外形如图２-１-20所示(ｍｍ)。

1.断开维修开关2.识别电机安装位置3.识别比亚迪秦车型电机外部零件4.比亚迪e6车型的电机安装位置及外部接线识别5.打开车辆前舱发动机盖技能提升6.拆卸蓄电瓶负极7.查找电机控制器8.查找电机9.识别比亚迪ｅ６电机外部零件技能提升

2.旋转变压器检测与维修

具体步骤如下:(１)旋转变压器的识别１)识别出旋转变压器总成

２)识别出旋转变压器定子总成

３)识别旋转变压器转子总成(2）比亚迪秦车型永磁同步电机旋转变压器的就车检测1）关闭点火开关

2）戴好绝缘手套

3）取下维修开关4）取下电机控制器上的低压线束接插件5）测量旋转变压器正弦阻值6）测量旋转变压器余弦阻值7）测量旋转变压器励磁阻值8）测量旋转变压器正弦、余弦、励磁与壳体之间的绝缘性9）测量电机控制器接插件与旋转变压器接插件之间导线的导通情况

1、电机铭牌包括制造厂名、型号、编号、名称，以及主要参数（额定功率、额定电压、额定转速、相数、工作制、冷却方式、峰值功率、最高工作转速、绝缘等级、防护等级）等信息。2、电机型号名称由尺寸规格代号、电机类型代号、信号反馈元件代号、冷却方式代号、预留代号等部分组成。3、永磁同步驱动电机由定子绕组、定子铁芯、转子铁芯、旋转变压器、电源动力引出线、水冷系统、机壳等组成。4、永磁同步电机的定子是由导磁的定子铁芯和导电的定子绕组以及固定铁芯和绕组用的一些部件组成的，这些部件是机座、铁心压板、绕组支架等。5、转子采用内置永磁体结构，在铁芯内开有插装永磁体的槽，在永磁体两侧有隔磁的空气槽以减小漏磁。学习小结

6、定子安装在机座内，机座是整个电机安装的基础，机座壁内有冷却水通道，冷却水通道是螺旋状环绕机座，分两层制作，两个冷却水管接头是冷却水的进出口。7.永磁同步电机工作原理：在电动机的定子绕组中通入三相电流，在通入电流后就会在电动机的定子绕组中形成旋转磁场，由于在转子上安装了永磁体，永磁体的磁极是固定的，根据磁极的同性相吸异性相斥的原理，在定子中产生的旋转磁场会带动转子进行旋转，最终达到转子的旋转速度与定子中产生的旋转磁极的转速相等，所以可以把永磁同步电机的起动过程看成是由异步启动阶段和牵入同步阶段组成的。8.永磁同步电机特性分为驱动特性及运行特性。9.永磁同步电机的运行特性主要是力学特性及工作特性。学习小结

10.旋转变压器检测电机的转速、旋转方向（正转或反转）、电机位置（旋转角度），如果旋变信号失效或丢失，车辆将无法起动，相当于发动机上的曲轴位置传感器。11.旋转变压器有电磁感应、霍尔式两种。12.旋转变压器由以下5个主要部件组成:（1）励磁绕组的转子铁心，随着电机的转子旋转；（2）励磁绕组，能产生固定频率的磁场；（3）正弦绕组，感应励磁绕组的磁场并产生正弦信号；（4）余弦绕组，感应励磁绕组的磁场并产生余弦信号；（5）不同极对数的定子铁心，三种绕组都缠绕在其上。13.旋转变压器的检测包括：电机控制器与旋转变压器连接线路检测；旋转变压器阻抗的检测；电机旋转变压器线圈阻值的测量。学习小结

14.旋变本身并不复杂，其主要目的是为了正常检测电机工作时三相高压电与电机转子运转匹配情况。当旋变出现故障时，不论是间歇性的还是故障持续存在的，检测方法相同，关键是要确认旋变的阻值、线束导通情况，当这两点能确认，故障就很容易排除了。学习小结知识巩固

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任务二

永磁同步电机的检修项目描述

为保证永磁同步电机的工作性能，需要对电机进行维护；永磁同步电机出现故障时，需要对电机进行检测；对永磁同步电机内的各部件进行检查时，需要对永磁同步电机进行拆装。本任务介绍了永磁同步电机的维护方法、拆装方法以及故障检测方法。学习目标理论知识

一、电机的维护１.外观检查

永磁同步电机一般是免维护的，但也要看一下是否漏油、漏液，若有红色液体露出，则检查是否是电机油封处，若是可更换油封，在更换油封时应用专业工装进行更换，另外可以不定期用万用表检查电机绝缘、线束连接、是否缺相等。电机使用一定的里程要进行电机油和冷却液的更换或者加注，比亚迪ｅ６车型的永磁同步电机加注油量为２Ｌ，电机用油型号为美孚ＡＴＦ２２０。２.电机异响如果检查中发现电机异响，进行判断后，可直接更换电机。理论知识

二、电机的检测检测前，取下维修开关，关断高压电，拔下电机控制器上的低压线束。１.温度传感器、旋变线圈、温度信号（针对e6车型）测量检查时，关断高压电，拔下低压线束、高压线束。检查电机A、B、C三相高压线与壳体间的阻抗，般大于20MΩ。(１)匝间短路

(２)电机温度过高电机过温保护检查步骤(３)电机常见的故障码(４)故障诊断与排除２.电机的绝缘检查3.电机A、B、C三相高压线检测4.驱动电机系统常见故障诊断与排除5.故障等级的划分理论知识

三、电机的拆装

当旋变/温感接插件处、转子、定子等出现问题时，需要对永磁同步电机进行拆装，拆装严格按照拆装步骤进行，拆装步骤在后面的实操以BYD-TYC110A、比亚迪e5的BYD-2177B电机的拆装为例进行介绍。在拆装的过程中，请注意保护好所有零部件，防止零部件被意外损坏。理论知识

四、电机的装配注意事项电机装配过程中的检查1（1）电机装配前检查（2）装配中的检查2滚动轴承的装配(１)滚动轴承前套装前的检查(２)滚动轴承的装配(３)热套配合前的检查技能提升

一、比亚迪ｅ６永磁同步电机的就车检测

电机上的温度传感器、旋变线圈、温度信号等，直接从电机控制器上拆下插接件(Ｂ３２)进行检测，电机三相绕组、绝缘的检测，可以通过拆下三相线，进行电阻值的测量。1起动按钮2拔下维修开关3打开车辆前舱电机盖4拆卸蓄电池负极线5拆卸低压插接件技能提升

6测量温控开关7测量励磁绕组8拆卸电机Ａ、Ｂ、Ｃ三相高压线9测量Ａ、Ｂ、Ｃ三相高压线之间的电阻10测量Ａ、Ｂ、Ｃ三相高压线与壳体的绝缘电阻技能提升

二、比亚迪秦车型永磁同步电机的就车检测

１、断开维修开关3、测量温度传感器2、拆下插接件(Ｂ２１)6、测量Ａ、Ｂ、Ｃ三相高压线与壳体的绝缘电阻5、测量Ａ、Ｂ、Ｃ三相高压线之间的电阻4、拆下电机Ａ、Ｂ、Ｃ三相高压线

1.电机的维护包括电机外观检查以及电机异响检查。2.电机的检测包括：（1）温度传感器、旋变线圈、温度信号（针对e6车型）测量；（2）电机的绝缘检查；（3）电机A、B、C三相高压线检测；（4）驱动电机系统常见故障诊断与排除。3.故障等级分为1级致命故障、2级严重故障、3级一般故障、4级轻微故障。4.旋变/温感接插件处、转子、定子等出现问题时，需要对永磁同步电机进行拆装，拆装严格按照拆装步骤进行。学习小结知识巩固

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任务三

永磁同步电机控制系统的检修项目描述

电控单元相当于传统汽车的ECU，是电动汽车上对高压零部件实现控制的主要执行单元。本任务主要介绍了永磁同步电机控制系统的组成、功能、工作原理及控制方法，然后介绍了永磁同步电机控制系统的检测内容及检测方法。学习目标理论知识

永磁同步电机控制系统包括电机控制器、高压配电箱、驻车开关、加速踏板深度传感器制动开关、制动踏板深度传感器、MG2、动力蓄电池管理器动力CAN总线等部件，组件安装位置如图2-3-1所示，电机控制系统框图如图2-3-2所示。理论知识

一、永磁同步电机控制系统的组成1、电机控制器1）电机控制器结构2）电机控制器安装位置及外形2、高压配电箱1）作用2）安装位置3）内部结构3、加速踏板深度传感器5、动力CAN总线4、动力蓄电池管理器理论知识

二、永磁同步电机控制系统工作原理及控制方法1、电机控制系统原理

永磁同步电机控制系统组成框图如图2-3-9所示。在控制方法中，磁场定向控制FOC和直接转矩控制DTC作为交流电机的2种高性能控制策略，在实际中得到了广泛的应用。

电机控制器接受挡位开关信号、加速踏板深度、制动踏板深度、旋变等信号，经过逻辑处理和判断，来控制电机正、反转转速等。理论知识

2、永磁同步电机的控制方法

新能源汽车永磁同步电机的控制较为复杂，其控制方法也有多种，常见的有矢量控制（磁场定向控制）、直接转矩控制、恒压频比开环控制。（1）矢量控制(２)直接转矩控制(３)恒压频比开环控制(ＶＶＶＦ)(４)智能控制理论知识

三、永磁同步电机控制系统检修１、电机控制系统各部件检修(比亚迪ｅ６车型)

(１)电机控制器低压电源电路检修(３)检查整车起动流程(４)测量电机控制器高压输入端与输出端的电压(５)检查直流充电口总成高低压线束(２)电机控制器高压电源电路检修理论知识

(６)驻车回路检查(８)制动灯开关检测(９)高压配电箱低压控制端检测(７)加速踏板深度传感器检测技能提升

１、电机控制器(ＶＴＯＧ)低压电源电路检测1(１)拔出低压插接件2(２)测量Ｂ３２-３８针脚与车身地电压3(３)测量电机控制器Ｂ３２-６１针脚与车身地的电压4(４)测量电机控制器Ｂ３２-６２针脚与车身地的电压技能提升

２、检查交流充电口总成高低压线束(４)测量电机控制器与充电口连接线束(５)测量充电口(１)打开充电口防护盖(２)拔下电机控制器低压插接件(３)测量与电机控制器低压接口连接线束技能提升

３、加速踏板深度传感器线路检测（１)拆卸加速踏板深度传感器（2)点火开关打到ＯＮ档位（3)测量加速踏板深度传感器Ｂ３１-２与车身地的电压（4)测量加速踏板深度传感器Ｂ３１-７与车身地的电压（6)测量加速踏板深度传感器Ｂ３１-１０与车身地的电压（5)测量加速踏板深度传感器Ｂ３１-９与车身地的电压技能提升

4、制动灯开关检测(１)拆下制动开关的插接件(２)测量线束Ｂ４４-１与车身地的电压(３)测量线束Ｂ４４-１与车身地的电阻(４)测量制动开关Ｂ４４-１与电机控制器Ｂ３２-３３导通情况(６)测量制动开关Ｂ４４-１与Ｂ４４-１导通情况(５)测量制动开关Ｂ４４-１与Ｂ４４-１导通情况技能提升

5、高压配电箱低压控制端检测(１)后排座椅拆卸(２)拆卸高压配电箱低压插接件(４)测量Ｍ３１-１与车身地电压(３)插针插入Ｍ３１-１插孔(５)插针插入Ｍ３１-３插孔(６)测量Ｍ３１-３与车身地电压

1.永磁同步电机控制系统包括电机控制器、高压配电箱、驻车开关、加速踏板深度传感器制动开关、制动踏板深度传感器、MG2、动力蓄电池管理器动力CAN总线等部件。2.电机控制器接受挡位开关信号、加速踏板深度、制动踏板深度、旋变等信号，经过逻辑处理和判断，来控制电机正、反转转速等。3.新能源汽车永磁同步电机的控制较为复杂，其控制方法也有多种，常见的有矢量控制（磁场定向控制）、直接转矩控制、恒压频比开环控制。4.永磁同步电机控制系统的检修包括：电机控制器（VTOG）低压电源电路检测；检查交流充电口总成高低压线束；加速踏板深度传感器线路检测；制动灯开关检测；高压配电箱低压控制端检测等。学习小结知识巩固

知识巩固

谢谢新能源汽车电机及控制系统检修项目

三

交流异步电机

认知及检修

【案例1】1.事故概况2020年5月21日，杭州萧山，一辆特斯拉Model3车辆在地下停车场低速行进时突然加速，车主最终靠左转擦墙和拼命踩刹车，最终才将车辆停住！特斯拉官方检测完成后，行车记录仪中的数据都被删除了。此外，据车主描述，此次事故后，又出现过多次车辆无故加速的情况。2.原因分析车载软件系统出现故障：汽车智能化程度提高，车载软件增多，软件对汽车的影响越来越大。电机过热或长久不检测维修。3.防范措施（1）提高异步电机的性能，在保证电机的安全运行下，对电机的特性进行全面升级。（2）定期对异步电机进行检测维修情景导入任务一

交流异步电机的认知项目描述

永磁同步电机具有高转矩/惯量比、高功率密度高效率、体积小、响应快、运行可靠等优点，在新能源汽车上应用广泛。本任务介绍了永磁同步电机的结构、各组成部件以及在车上的安装位置。学习目标理论知识

交流电机可分为同步电机和异步电机两大类，交流异步电机又称感应电机，是由气隙旅转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电子转矩，从而实现电能转换为机械能的一种交流电机。异步电机的种类很多，常按转子结构和定子绕组相数进行分类。按转子结构来分、可分为笼型异步电机和绕线型异步电机；按照定子绕组相数来分，则有单相异步电机、两相异步电机和三相交流异步电机。目前在电动容车上已经得到很广泛的应用，如字通电动客车Z6125EGAA，福田欧辉BJ6123串联混合动力客车使用的就是交流异步电机上。下图3-1-1为采用交流异步电机的纯电动汽车平台。理论知识

一、交流异步电机的结构

交流异步电机主要定子（固定部分）和转子（旋转部分）两大部分组成，定子和转子之间存在气隙，为了减小励磁电流，提高功率因数，气隙应做得尽可能小，所以定子和转子之间的气隙一般为0.25~2mm。此外，还有前后端盖，轴承、速度传感器、温度传感器等部件。交流异步电机外形与三相交流异步电机内部结构布置如下图所示：理论知识

1、定子

交流异步电机定子由定子铁芯、定子绕组和外壳组成，其功能是在定子绕组通入交流电，产生旋转磁场。其结构图如下所示：(1)定子铁芯(2)定子绕组(3)机座理论知识

2、转子

其是电机的旋转部分，转子与轴连接，与定子耦合共同作用产生电磁转矩。转子是将旋转磁场能转化为转子导体上的电势能最终转化为机械能的环节，异步电机的转子由转子铁芯、转子绕组和转轴组成。铁芯与转轴必须可靠地固定，以便传递机械功率，转子绕组是自成闭路的短路线圈。转子绕组不需外接电源供电，其电流是由电磁感应作用产生的。其结构如下图所示：(１)转子铁心(２)转子绕组(3)转轴(4)气隙(5)速度传感器(6)温度传感器理论知识

3、其他附件

(３)吊环321(１)端盖(２)轴承和轴承端盖理论知识

一、交流异步电机的结构

交流异步电机主要定子（固定部分）和转子（旋转部分）两大部分组成，定子和转子之间存在气隙，为了减小励磁电流，提高功率因数，气隙应做得尽可能小，所以定子和转子之间的气隙一般为0.25~2mm。此外，还有前后端盖，轴承、速度传感器、温度传感器等部件。交流异步电机外形与三相交流异步电机内部结构布置如下图所示：理论知识

二、交流异步电机的工作原理１、旋转磁场的建立与产生

当电动机定子绕组通以三相交流电流时，三相定子绕组中的电流都将产生各自的磁场。由于电流随时间变化，因此其产生的磁场也随时间变化，而三相电流产生的总磁场(合成磁场)是在空间旋转的，因此称为旋转磁场。现以两极三相异步电动机为例分析旋转磁场的产生过程。理论知识

2、基本原理

三相笼型异步电机的基本原理如图３-１-19所示、图３-１-20所示、当转动手柄，磁铁开始旋转，此时与磁铁无任何机械连接的笼型转子也跟着旋转。且摇得快，转子转得也快；摇得慢

，转子转得也慢；反摇，转子马上反转。对于实际中的三相笼型异步电机，当定子绕组中通入三相交流电后，它们共同产生的合成磁场随电流的交变而在空间中不断地旋转着，称为旋转磁场，这个旋转磁场同磁铁在空间旋转所起的作用是一样的。理论知识

3、三相异步电动机的转动原理

图3.1.21所示为三相异步电动机的转动原理图。三相异步电动机的转动原理为：在定子三相绕组中通入三相交流电流时，在电动机气隙中会形成旋转磁场；转子绕组在旋转磁场的作用下产生感应电流；载有电流的转子导体受电磁力的作用，产生电磁转矩，驱动转子旋转，与定子的旋转磁场方向相同。理论知识

三、三相交流异步电机的特性３、制动特性(１)电动运转状态(２)制动运转状态321１、工作特性２、力学特性理论知识

四、交流异步电机的性能特点电动汽车用交流异步电动机具有以下特点：(1)高速低转矩时的运转效率高。(2)在低速时有高转矩，并有宽泛的速度范围。(3)易实现转速超过10000r/min的高速旋转。(4)小型轻量化。(5)高可靠性。(6)制造成本低。(7)控制装置的简单化。技能提升

一、交流异步电机的拆卸

车用交流异步电机（特斯拉异步电机）拆卸与安装步骤描述与操作实物图如下:1.对散热管路与电机前支架的拆卸2.取下冷却管路3.拆卸前端盖4.拆卸后端盖与控制器5.取下减速箱上的齿轮技能提升

二、交流异步电机的装配

三相异步电动机的安装三相异步电动机的安装顺序与拆卸相反。在安装前应首先清洗电动机内部的灰尘，清洗轴承并加足润滑油，然后按以下顺序进行操作。121.齿轮安装前工作2.安装齿轮与减速器箱(１)安装减速箱(２)安装电机控制器与后端盖(３)安装高压缆线(４)安装前端盖(５)安装散热管路

1.交流异步电机主要定子（固定部分）和转子（旋转部分）两大部分组成，定子和转子之间存在气隙，为了减小励磁电流，提高功率因数，气隙应做得尽可能小，所以定子和转子之间的气隙一般为0.25~2mm。此外，还有前后端盖，轴承、速度传感器、温度传感器等部件。２.当三相异步电机接入三相交流电源时，三相定子绕组流过三相对称电流产生的三相磁动势并产生旋转磁场。３.根据电磁力定律，载流的转子导体在磁场中受到电磁力作用，形成电磁转矩，驱动转子旋转，当电动机轴上带机械负载时，便向外输出机械能。４.异步电机有较高的运行效率和较好的工作特性，从空载到满载范围内接近恒速运行，能满足大多数工农业生产机械的传动要求。学习小结知识巩固

知识巩固

任务二

交流异步电机故障分析与检修项目描述

交流异步电机在运行时，难免会因潮湿，负载，或长时间允许出现设备的故障老化等，这时对电机的维修与保养尤为关键，本任务将对异步电机发生故障的原因进行分析，并对故障后如何检修作出详细的讲解。学习目标理论知识

一、日常维护

交流异步电机几乎不需要维护的，要做的只是定期检查电机高压线、电机紧固件的紧固情况。为了电机的散热，须定期清除电机表面的尘土、纤维物。还要观察电机有无异常。但是与电机连接的减速器需要维护，减速器的机油一般首保最好在3000km左右更换，以后与传统汽车差不多，5000~8000km更换机油。１.轴承的维护

电机轴伸端轴承在半年补充油脂，一次20g。1个大修周期（两年）内，一般不需要更换轴承。大修时，更换非轴伸端的轴承，给轴伸端轴承补充油脂20g。两个大修周期更换轴伸端轴承。当轴承发生故障时，须对电机解体，更换相应的轴承。

理论知识

二、交流异步电机的检测(１)电量参数(２)非电量参数１.主要技术性能评价参数(１)负载特性测试(２)Ｔ-Ｎ曲线测试(３)耐久性测试２.电机基本电量参数的检测3.电机性能参数的测量4.电机三相线束是否相互短路检测5.电机三相线绝缘电阻检测技能提升

驱动电机性能测试具体步骤如下:1外观检查2空转检查3气压检查4ＵＶＷ绝缘电阻检查5绕组之间的短路检测6绕组之间的断路检查7旋变传感器绕组阻值检查8安装回ＵＶＷ三相保护盖，紧固螺栓

一、小修项目1、电动机不拆开端盖进行检查，仅做外部修理。2、检查轴承是否缺油。3、检查引出线是否有过热现象。4、测量电机绝缘电阻或测量吸收比(R60/R15)。5、检查外壳接地线。二、中修项目1、拆装电动机前后盖，测量绝缘电阻或吸收比。2、修理前后测量定子和转子间隙。3、清理定子、转子的灰尘和油垢，并检查通风孔是否畅通。4、检查和清理定、转子槽楔端部绑线、垫块及端箍绑扎。学习小结

5、检查转子短路环和铜条。6、检查清理轴承。7、检查转子和风叶装置。8、检查外壳接地线。9、试验按“电气设备交接和预防性试验规程”项目进行。三、大修（恢复性修理）项目1、全部完成中修项目2、更换定子线圈。3、更换转子线圈或鼠笼铜条。4、更换转子短路铜环。5、转子换线或平时运动时发现振动超过允许值时进行平衡试验。6、试验“电气设备交接和预防性试验规程”项目进行。学习小结知识巩固

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任务三

交流异步电机的运行与控制项目描述

交流异步电机在运行时，有着各种运行控制特性，交流异步电机的控制系统在异步电机启动运行中起着重要作用，本任务将围绕电机的各部分特性的含义、特点，充分理解异步电机的实际运行特点，并将对控制系统的结构、特性及其检修方法进行说明。学习目标理论知识

一、三相异步电机的机械特性1、电机控制器1）电机控制器结构2）电机控制器安装位置及外形2、高压配电箱1）作用2）安装位置3）内部结构3、加速踏板深度传感器5、动力CAN总线4、动力蓄电池管理器理论知识

二、永磁同步电机控制系统工作原理及控制方法1、电机控制系统原理

永磁同步电机控制系统组成框图如图2-3-9所示。在控制方法中，磁场定向控制FOC和直接转矩控制DTC作为交流电机的2种高性能控制策略，在实际中得到了广泛的应用。

电机控制器接受挡位开关信号、加速踏板深度、制动踏板深度、旋变等信号，经过逻辑处理和判断，来控制电机正、反转转速等。理论知识

2、永磁同步电机的控制方法

新能源汽车永磁同步电机的控制较为复杂，其控制方法也有多种，常见的有矢量控制（磁场定向控制）、直接转矩控制、恒压频比开环控制。（1）矢量控制(２)直接转矩控制(３)恒压频比开环控制(ＶＶＶＦ)(４)智能控制理论知识

三、永磁同步电机控制系统检修１、电机控制系统各部件检修(比亚迪ｅ６车型)

(１)电机控制器低压电源电路检修(３)检查整车起动流程(４)测量电机控制器高压输入端与输出端的电压(５)检查直流充电口总成高低压线束(２)电机控制器高压电源电路检修理论知识

(６)驻车回路检查(８)制动灯开关检测(９)高压配电箱低压控制端检测(７)加速踏板深度传感器检测技能提升

１、电机控制器(ＶＴＯＧ)低压电源电路检测1(１)拔出低压插接件2(２)测量Ｂ３２-３８针脚与车身地电压3(３)测量电机控制器Ｂ３２-６１针脚与车身地的电压4(４)测量电机控制器Ｂ３２-６２针脚与车身地的电压技能提升

２、检查交流充电口总成高低压线束(４)测量电机控制器与充电口连接线束(５)测量充电口(１)打开充电口防护盖(２)拔下电机控制器低压插接件(３)测量与电机控制器低压接口连接线束技能提升

３、加速踏板深度传感器线路检测（１)拆卸加速踏板深度传感器（2)点火开关打到ＯＮ档位（3)测量加速踏板深度传感器Ｂ３１-２与车身地的电压（4)测量加速踏板深度传感器Ｂ３１-７与车身地的电压（6)测量加速踏板深度传感器Ｂ３１-１０与车身地的电压（5)测量加速踏板深度传感器Ｂ３１-９与车身地的电压技能提升

4、制动灯开关检测(１)拆下制动开关的插接件(２)测量线束Ｂ４４-１与车身地的电压(３)测量线束Ｂ４４-１与车身地的电阻(４)测量制动开关Ｂ４４-１与电机控制器Ｂ３２-３３导通情况(６)测量制动开关Ｂ４４-１与Ｂ４４-１导通情况(５)测量制动开关Ｂ４４-１与Ｂ４４-１导通情况技能提升

5、高压配电箱低压控制端检测(１)后排座椅拆卸(２)拆卸高压配电箱低压插接件(４)测量Ｍ３１-１与车身地电压(３)插针插入Ｍ３１-１插孔(５)插针插入Ｍ３１-３插孔(６)测量Ｍ３１-３与车身地电压

1.永磁同步电机控制系统包括电机控制器、高压配电箱、驻车开关、加速踏板深度传感器制动开关、制动踏板深度传感器、MG2、动力蓄电池管理器动力CAN总线等部件。2.电机控制器接受挡位开关信号、加速踏板深度、制动踏板深度、旋变等信号，经过逻辑处理和判断，来控制电机正、反转转速等。3.新能源汽车永磁同步电机的控制较为复杂，其控制方法也有多种，常见的有矢量控制（磁场定向控制）、直接转矩控制、恒压频比开环控制。4.永磁同步电机控制系统的检修包括：电机控制器（VTOG）低压电源电路检测；检查交流充电口总成高低压线束；加速踏板深度传感器线路检测；制动灯开关检测；高压配电箱低压控制端检测等。学习小结知识巩固

知识巩固

谢谢新能源汽车电机及控制系统检修项目

四

电机控制器的

认知及检修

1.故障案例：一辆特斯拉modelx电动汽车，车主反映，车辆在打开电源后，整车不工作，并且仪表电源灯闪烁。2.故障诊断：关断电源开关，将接入控制器的所有控制线全部拔掉，只保留接入控制器的电源线以及控制器与电动机相连的线，在控制器上找出与转把相连接的接插件。打开电源开关，用镊子将该接插件的+5V与信号两端短路，看一下电动机是否转动。此时如果电动机运转正常，说明控制器没有故障，问题出在外围的功能部件上。如果电机无反应，关断电源开关，将接入控制的电源线以及控制器与电动机相连的线拔掉，控制器与整车彻底脱离。情景导入

接下来将电源线与电动机线直接连接。打开电源开关，观察电动机运转是否正常。如果电动机无反应，则说明电动机已坏，更换或维修电动机。如果此时电动机运行正常，即可判断是电机控制器损坏。3.故障问题：电机控制器微电子部分损坏可能很小，主要是功率管、电容等大功率元件损坏的较多，出现该故障需要更换电机控制器板。情景导入任务一

电机控制器的认知项目描述

电机控制器是控制动力电源与驱动电机之间能量传输的装置，它是通过集成电路的主动工作来控制电机按照设定的方向、速度、角度、响应时间进行工作的模块。它使得电机应用范围更加广泛、输出效率更好，以及噪声更小等。本任务介绍了电机控制器的发展、定义、关键技术和内部组件。学习目标理论知识

一、电机控制器的组成

电机控制器是控制动力电源与驱动电机之间能量传输的装置，如图４-１-１所示，由控制信号接口电路、驱动电机控制电路和驱动电路组成，电机控制器是通过集成电路的主动工作来控制电机按照设定的方向、速度、角度、响应时间进行工作的模块，它使得电机应用范围更加广泛、输出效率更好以及噪声更小等。理论知识

1、电机控制器的内部组件及功能(１)内部组件电机控制器是纯电动汽车整车驱动控制系统的核心，它的作用至关重要。电机控制器总成包含屏蔽板组件、箱体盖板组件、控制主板组件、驱动主板组件、传感器支架组件、ＵＶＷ插接器和直流高压插接器等组件，如图４-１-２所示。(２)功能１)驱动控制(放电)２)充电控制３)另外还有ＶＴＯＧ、ＶＴＯＬ和ＶＴＯＶ理论知识

二、电机控制器关联部件

１.驱动电机管理模块(１)控制(２)内部零件２.功率模块3.旋转变压器4.高压配电箱5.漏电传感器(ＬＳ)理论知识

三、电机控制器的基本电路转换原理1.ＡＣ/ＤＣ变换器(１)单相半波整流电路(２)单相桥式整流电路(３)三相桥式整流电路(４)三相电压型ＰＷＭ整流电路理论知识

２.ＤＣ/ＤＣ变换器

(１)ＤＣ/ＤＣ变换器的工作原理(２)ＤＣ/ＤＣ变换器的功用理论知识

3.ＤＣ/ＡＣ变换器

(３)三相电流型逆变电路321(１)电压型ＤＣ/ＡＣ变换器(２)电流型ＤＣ/ＡＣ变换器理论知识

四、电机控制器控制策略1.驱动电机系统上下电控制策略驱动电机系统上下电控制策略下面以北汽EV200为例介绍驱动电机系统上下电控制策略。EV200采用的是基于STATE机制的驱动电机系统上下电控制策略。基于整车STATE机制上下电策略要求，约束了该机制下MCU在整车上下电过程各STATE中应该执行的动作、需要实现逻辑功能、允许及禁止的诊断等。理论知识

２.驱动电机系统工作模式驱动电机系统工作模式主要分为驱动电机系统驱动模式和驱动电机系统发电模式。(１)驱动电机系统驱动模式12(２)驱动电机系统发电模式理论知识

五、能量回收系统能量回收系统也称制动能量回收系统或再生制动，是指新能源汽车在减速制动(或者下坡)时将汽车的部分动能转化为电能,并将电能储存在储存装置(如各种蓄电池、超级电容和超高速飞轮)中，最终增加新能源汽车的续驶里程。本任务介绍了能量回收系统的原理、作用、影响因素及其回收方法。理论知识

１、制动能量回收系统的工作原理及作用３、制动能量回收方法２、制动能量回收的影响因素及条件(１)制动能量回收的影响因素(２)能量回馈所具备的条件技能提升

电机控制器的总成更换与检测:1.车辆准备