《新能源汽车驱动电机及控制技术》课件-1.电机及控制系统概述

2023新能源汽车驱动电机及控制技术THEME修德励志

强能善技01INTRODUCTION电机及控制系统02INTRODUCTION驱动电机04INTRODUCTION能量传递与冷却系统03INTRODUCTION电机控制器目录CONTENTSAtmosphericminimalistppttemplateAtmosphericminimalistppttemplateAtmosphericminimalistppttemplateAtmosphericminimalistppttemplateAtmosphericminimalistppttemplateAtmosphericminimalistppttemplate电机及控制系统概述01PART相关知识电机及控制系统是新能源汽车的核心部件之一，是车辆行驶的主要执行机构，其驱动特性决定了车辆的主要性能指标。本项目从系统作用、分类、组成、主流供应商、发展趋势等三个方面，对新能源汽车的电机及控制系统进行介绍。另外，因为新能源汽车一般都带有远超人体安全电压的高压系统，在检修过程中要注意高压安全防护，且新能源汽车的故障认定、检修工作有别于传统汽车，所以本项目还将介绍电机及控制系统的安全防护和故障认定方法。1.1.1电机及控制系统组成项

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读相关知识1.1.1电机及控制系统组成知识目标技能目标思政目标（1）熟悉电机及控制系统的组成。（2）了解电机及控制系统的主流供应商和发展趋势。（3）掌握电机及控制系统的安全防护方法。（4）熟悉电机及控制系统的故障认定方法。（1）能够识别电机及控制系统的各个组成部件。（2）能够进行电机及控制系统的安全防护。（3）能够对电机及控制系统出现的故障进行认定。（1）具备专业相关的人文素养、职业道德和创新意识，弘扬精益求精的工匠精神。（2）增强安全操作、团队协作的意识。（3）养成勇于奋斗、乐观向上的精神风貌。相关知识1.1.1电机及控制系统组成2022年全国机动车保有量达4.17亿辆，其中汽车3.19亿辆；全国新能源汽车保有量达1310万辆，占汽车总量的4.1%。2022年新能源汽车召回车辆121.2万辆，同比增长31.5%。新能源汽车缺陷线索报告4300例，主要反映动力电池、电机、电控系统问题占新能源汽车缺陷线索报告的41.9%。保有量增加召回投诉增加

比亚迪汽车2022年销售新能源汽车186.35万辆，2023年上半年，销售新能源汽车125.56万辆，2023年销售目标300万辆。相关知识1.1.1电机及控制系统组成电机及控制系统作用新能源汽车的电机及控制系统主要具有以下两个作用：①驱动车辆前进或后退，即让驱动电机处于电动模式，电机控制器控制驱动电机运行，并将电能转换成机械能；②回收制动能量，当车辆减速和制动时，让驱动电机处于发电模式，驱动电机将机械能转换成电能，并通过电机控制器给动力电池充电。相关知识1.1.1电机及控制系统组成

作为新能源汽车的核心三电部件（电池、电机、电控系统）之一，驱动电机及其控制系统未来发展前景可观。相关知识1.1.1电机及控制系统组成0201（2）电机实现转矩的快速响应性指标要比发动机高出两个数量级。常规来说，电气执行的响应速度都要比机械机构快几个数量级，因此随着计算机电子技术的发展，用先进的电气控制系统来取代笨重、庞大而响应滞后的部分机械、液压装置已成为技术进步的必然趋势。这样不但使各项性能指标大大提高，也将使制造成本降低。（1）由于发动机能高效产生转矩时的转速被限制在一个较窄的范围内，因而需通过庞大而复杂的变速机构来适应这一特性，而电机可以在相当宽广的转速范围内高效地产生转矩。电机驱动与发动机驱动相比具有以下两大技术优势：相关知识（2）全速段高效运行。一次充电续航里程长，特别是在车辆频繁起停或变速运行的情况下，驱动电机应具有较高的效率。（3）低速大转矩及宽范围的恒功率特性。即使没有变速器，驱动电机本身也应能满足所需的转矩特性，以满足在起动、加速、制动等要求。（4）高可靠性。在任何运行工况下都应具有高可靠性，以确保车辆的行驶安全。（1）体积小、质量轻。为了充分利用有限的车载空间，减小车辆质量，降低运行中的能量消耗，应尽量减小驱动电机的体积和质量。1.1.1电机及控制系统的组成新能源汽车对驱动电机的性能要求：相关知识1.1.1电机及控制系统的组成（6）安全性能达标。动力电池组、驱动电机等强电部件的工作电压能达到300V以上，对电气系统的安全性提出了更高的要求。（7）高转速。与低转速电机相比，高转速电机的体积和质量较小，有利于降低整车装备的质量。（5）高电压。在允许的范围内尽可能采用高电压，可以减小电机的尺寸和控制器、导线等设备的尺寸，可以降低逆变器的成本。（8）使用寿命长。为降低新能源汽车的使用成本，驱动电机的使用寿命应与车辆保持一致，真正实现节能环保的目标。相关知识1.1.1电机及控制系统的组成常用驱动电机性能对比：性能直流电动机交流异步电动机永磁同步电动机开关磁阻电动机功率密度差一般好一般力矩转速性能一般好好好转速范围（r/min）4000～60009000～150004000～10000>15000最大功率(kW)85～8994～9595～97<90可操作性差好好好结构坚固性差好一般好体积、质量大、重一般、一般小、轻小、轻功率10%负荷率%80～8779～8590～928～86相关知识电机及控制系统是新能源汽车的核心部件之一，是车辆行驶的主要执行机构，其驱动特性决定了车辆的主要性能指标。本项目从系统组成、主流供应商、发展趋势等三个方面，对新能源汽车的电机及控制系统进行介绍。另外，因为新能源汽车一般都带有远超人体安全电压的高压系统，在检修过程中要注意高压安全防护，且新能源汽车的故障认定、检修工作有别于传统汽车，所以本项目还将介绍电机及控制系统的安全防护和故障认定方法。1.1.1电机及控制系统组成项

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读相关知识1.1.1电机及控制系统组成知识目标技能目标思政目标（1）熟悉电机及控制系统的组成。（2）了解电机及控制系统的主流供应商和发展趋势。（3）掌握电机及控制系统的安全防护方法。（4）熟悉电机及控制系统的故障认定方法。（1）能够识别电机及控制系统的各个组成部件。（2）能够进行电机及控制系统的安全防护。（3）能够对电机及控制系统出现的故障进行认定。（1）具备专业相关的人文素养、职业道德和创新意识，弘扬精益求精的工匠精神。（2）增强安全操作、团队协作的意识。（3）养成勇于奋斗、乐观向上的精神风貌。相关知识1.1.1电机及控制系统的组成组成电机总成电机控制器高压电气连接系统高压配电盒等低压蓄电池驱动电机系统的组成：相关知识1.1.1电机及控制系统的组成电机总成又称动力总成，是指车辆上产生动力，并将动力传递到路面的一系列零部件。1．电机总成总成是机械领域的常用名词，通常指一系列零件组成的整体，这个整体可以实现某个特定功能。汽车总成是指由若干零部件、组合件或附件组合装配而成，并具有独立功能的汽车组成部分，如变速器、转向器、前桥、后桥、车身、车架、驾驶室等。相关知识1.1.1电机及控制系统的组成电机总成主要包括驱动电机和变速器。驱动电机新能源汽车中常用的驱动电机有永磁同步电机、交流异步电机、开关磁阻电机等。变速器变速器又称减速器，可以调节驱动电机的转速和转矩。例如，在车辆转弯的时候，变速器控制两边的车轮以不同的速度转动，或者在车辆定速巡航的状况下减小驱动电机的转矩，以达到减耗、减噪的目的。与传统汽车对变速器的要求相比，新能源汽车对变速器的要求并不高，因此一般混合动力汽车或者纯电动汽车只需配置较简易的变速器即可。相关知识1.1.1电机及控制系统的组成

为什么新能源汽车多采用前轮驱动？（1）生产成本较低。从新能源汽车的生产成本来看，前驱的车辆省略掉了一根比较长的传动轴，可以节省一部分费用。（2）设计简单、节省空间。新能源汽车的机舱里面没有庞大而复杂的发动机、变速器、传动系统等，车辆前部的空间富余较多。因此，采用前轮驱动的设计较简单，同时可以使驱动电机和制动能量回收设备的分布足够紧凑。（3）历史遗留问题。一些新能源汽车底盘的生产线是根据“油改电”原则，从传统汽车底盘的生产线改造来的，而传统汽车多采用前轮驱动。在底盘布局难以改变的情况下，把与发动机相关的传动装置拿掉，直接装电机总成更为容易，因此新能源汽车也多采用前轮驱动。知识扩展相关知识1.1.1电机及控制系统的组成电机控制器可以将动力电池的直流电转换成交流电来为驱动电机供电，并通过改变电流的频率来控制驱动电机的转速，通过改变电流幅值来控制驱动电机的转矩；也可以将驱动电机产生的交流电整流成直流电来为动力电池充电，以实现制动能量的回收。2．电机控制器

某品牌的电机控制器相关知识1.1.1电机及控制系统的组成电机控制器构成小贴士新能源汽车的电机控制器主要由控制单元、逆变桥驱动单元、逆变桥、电容器、电流传感器、电路接口、冷却水道、壳体等构成。新能源汽车的控制系统除了包括电机控制器外，还包括整车控制单元（vehiclecontrolunit，简称VCU）、高压自动断开控制器等。各控制器可通过控制器局域网络（controllerareanetwork，简称CAN）总线实现实时通信。相关知识1.1.1电机及控制系统的组成高压连接器新能源汽车的高压连接器区别于传统汽车低压连接器新能源汽车专用的高压连接器（见图）。在高压连接器的选型中，需要根据使用环境（如温度、湿度、海拔等）、安装条件（如振动条件、体积结构、密封等级要求等）、载流特性等合理进行选择。通常，新能源汽车中选用的高压连接器都具有安全防护等级高、耐高温、载流大、功耗低、抗油脂、体积小、轻量化、寿命长、成本低等特点。高压电气连接系统主要由高压连接器、高压线束等组成。3．高压电气连接系统相关知识1.1.1电机及控制系统的组成高压线束高压线束（见图）又称高压线路总成，用于连接高压部件，是新能源汽车上安全性要求很高的组件，其设计及布置具有非常重要的安全意义。高压线束的设计及布置包括线束走向、线径、高压连接器的选型、充电口的选型、屏蔽防护、固定工作、高压线槽的设计及高压互锁防护等内容。高压线束相关知识1.1.1电机及控制系统的组成高压电气连接系统的组件都带有警示标记，维修人员可通过警示标记获知组件可能带来高电压危险。但是由于高压线束可能有几米长，因此只在少数几个位置设有警示标记的意义不大。为了提高维修人员的警觉性，厂家普遍用橙色（警告色）来标记整段高压线束。相关知识1.1.1电机及控制系统的组成高压配电盒（powerdistributionunit，简称PDU）通过母排及高压线束连接高压部件，为电机及控制系统提供充放电控制、高压部件上电控制、电路过载短路保护、高压采样、低压控制等功能，保护和监控高压系统的运行。PDU不仅配置灵活，还可以集成其他模块（如动力电池、逆变器等），以满足不同客户、不同车型的需求。PDU通常包括手动维修开关、DC/DC变换器、车载充电机等。4．高压配电盒相关知识1.1.1电机及控制系统的组成1）手动维修开关

手动维修开关（manualservicedisconnect，简称MSD）是在新能源汽车进行检修时，为了确保人车安全，通过手动的方式将高压系统的电源断开的装置。

在车辆进行大的维修保养、更换高压核心部件时，应启用MSD。MSD对插拔次数有要求，一般允许的插拔次数为50～100次。频繁插拔会导致在连接器与触点上形成划痕、产生较大的阻抗、使其工作温度升高等严重后果，也会影响MSD的使用寿命。相关知识1.1.1电机及控制系统的组成2）DC/DC变换器如图所示为DC/DC变换器的外形和铭牌。DC/DC变换器的主要功能是电流的转换。在汽车行驶期间，DC/DC变换器将动力电池供给的高压直流电转换为12V低压直流电，为各低压用电设备供电，或为低压蓄电池充电。（a）外形

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DC/DC变换器的外形和铭牌相关知识1.1.1电机及控制系统的组成3）车载充电机

车载充电机（onboardcharger，简称OBC）是一种将交流电变换为直流电的装置，它可以通过插头、导线与交流插座连接。动力电池在需要充电的时候，只要有可用的供电插座，就可以通过OBC进行充电。但由于车上空间有限，OBC的功率处理能力有限，因此只能实现小电流慢充电，充电时间通常较长。功率处理能力是指OBC长期连续安全工作的功率输入能力。相关知识1.1.1电机及控制系统的组成

低压蓄电池又称12V辅助电池，在新能源汽车的不同状态下发挥着不同的作用。在车辆上电期间：当启动开关状态为ACC（附件通电）时，低压蓄电池给车辆的附件供电，当启动开关状态为ON（全车通电）时，低压蓄电池还要给车辆的控制电路及动力电池的接触器供电在车辆行驶期间：当低压系统负载过重或DC/DC变换器无法为低压系统供电时，低压蓄电池为低压系统供电。5．低压蓄电池相关知识1.1.1电机及控制系统的组成电机驱动系统发电模式当车辆在滑行或制动时，整车控制器检测到满足一定条件则发出能量回收指令，IGBT（insulate-gatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管）模块输出为0，电机停止工作，驱动车轮通过传动系统使电机转子旋转，此时电动机就成了发电机，输出三相正弦交流电，IGBT模块将交流电转换成直流电向动力电池充电。启动能量回收条件如下：（1）加速踏板开度为0或制动；（2）电池电量小于95%；（3）动力电池温度小于45℃；（4）各系统无故障。。启动能量回收条件如下。知识扩展相关知识电机及控制系统是新能源汽车的核心部件之一，是车辆行驶的主要执行机构，其驱动特性决定了车辆的主要性能指标。本项目从系统作用分类及组成、主流供应商、发展趋势等三个方面，对新能源汽车的电机及控制系统进行介绍。另外，因为新能源汽车一般都带有远超人体安全电压的高压系统，在检修过程中要注意高压安全防护，且新能源汽车的故障认定、检修工作有别于传统汽车，所以本项目还将介绍电机及控制系统的安全防护和故障认定方法。1.1.1电机及控制系统组成项

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读相关知识1.1.1电机及控制系统组成知识目标技能目标思政目标（1）熟悉电机及控制系统的组成。（2）了解电机及控制系统的主流供应商和发展趋势。（3）掌握电机及控制系统的安全防护方法。（4）熟悉电机及控制系统的故障认定方法。（1）能够识别电机及控制系统的各个组成部件。（2）能够进行电机及控制系统的安全防护。（3）能够对电机及控制系统出现的故障进行认定。（1）具备专业相关的人文素养、职业道德和创新意识，弘扬精益求精的工匠精神。（2）增强安全操作、团队协作的意识。（3）养成勇于奋斗、乐观向上的精神风貌。相关知识1.1.2驱动电机型号命名

驱动电机型号由驱动电机类型代号、尺寸规格代号、信号反馈元件代号、冷却方式代号、预留代号五部分组成。TZ

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XXX预留代号冷却方式代号信号反馈元件代号尺寸规格代号驱动电机类型代号驱动电机型号命名相关知识1.1.2驱动电机型号命名1.驱动电机类型代号：KC——开关磁阻电机；TF——方波控制型永磁同步电机；TZ——正弦控制型永磁同步电机；YR——异步电机（绕线式）；YS——异步电机（鼠笼式）；ZL——直流电机。TZ

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XXX预留代号冷却方式代号信号反馈元件代号尺寸规格代号驱动电机类型代号相关知识1.1.2驱动电机型号命名2.尺寸规格代号：一般采用定子铁心的外径来表示，对于外转子电机，采用外转子铁心外径来表示。TZ

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XXX预留代号冷却方式代号信号反馈元件代号尺寸规格代号驱动电机类型代号相关知识1.1.2驱动电机型号命名3.信息反馈元件代号：M——光电编码器；X——旋转变压器；H——霍尔元件。无传感器不必标注。TZ

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XXX预留代号冷却方式代号信号反馈元件代号尺寸规格代号驱动电机类型代号相关知识1.1.2驱动电机型号命名4.冷却方式代号：S——水冷方式；Y——油冷方式；F——强迫风冷方式。非强迫冷却方式（自然冷却）不必标注。TZ

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XXX预留代号冷却方式代号信号反馈元件代号尺寸规格代号驱动电机类型代号5.预留代号：用英文大写字母或阿拉伯数字组合，其含义由制造商自行确定。相关知识1.1.2驱动电机型号命名驱动电机型号：TZ220XYETZ——永磁同步电机；220——定子铁心的外径mm；X——旋转变压器；Y——油冷方式；E——预留代码；相关知识电机及控制系统是新能源汽车的核心部件之一，是车辆行驶的主要执行机构，其驱动特性决定了车辆的主要性能指标。本项目从系统作用、分类、组成、主流供应商、发展趋势等三个方面，对新能源汽车的电机及控制系统进行介绍。另外，因为新能源汽车一般都带有远超人体安全电压的高压系统，在检修过程中要注意高压安全防护，且新能源汽车的故障认定、检修工作有别于传统汽车，所以本项目还将介绍电机及控制系统的安全防护和故障认定方法。项

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读1.1.2电机及控制系统的主流供应商相关知识知识目标技能目标思政目标（1）熟悉电机及控制系统的组成。（2）了解电机及控制系统的主流供应商和发展趋势。（3）掌握电机及控制系统的安全防护方法。（4）熟悉电机及控制系统的故障认定方法。（1）能够识别电机及控制系统的各个组成部件。（2）能够进行电机及控制系统的安全防护。（3）能够对电机及控制系统出现的故障进行认定。（1）具备专业相关的人文素养、职业道德和创新意识，弘扬精益求精的工匠精神。（2）增强安全操作、团队协作的意识。（3）养成勇于奋斗、乐观向上的精神风貌。1.1.2电机及控制系统的主流供应商相关知识1．国内主流供应商我国电机及控制系统行业起步较晚，但受益于需求的不断扩大及国家的大力支持，市场规模扩大较快。目前，除了新成立的高新企业外，国内相当一部分的电机及控制系统生产企业是从传统电机制造商转型而来的。但是，我国具有数量庞大的电机及控制系统生产企业，人力资源和稀土资源丰富，这些都有利于电机及控制系统行业的发展。我国电机及控制系统生产企业主要可以分为两类，一是具备电机及控制系统生产能力的整车企业，二是第三方供应商。1.1.2电机及控制系统的主流供应商相关知识1.1.2电机及控制系统的主流供应商比亚迪股份有限公司创立于1995年，总部位于广东省深圳市，是一家拥有IT、汽车及新能源三大产业群的新技术民营企业。2006年，其收购西安秦川汽车有限责任公司，成立比亚迪汽车有限公司，正式进入汽车制造与销售领域，开始民族自主汽车品牌的发展征程。长城汽车股份有限公司长城股份有限公司（简称长城汽车）成立于1984年，总部位于河北省保定市，是国内规模最大的SUV、皮卡生产厂商。2018年，创立欧拉品牌，这是中国主流自主车企中第一个独立的新能源汽车品牌。精进电动科技股份有限公司是我国新能源汽车驱动电机行业的领军企业，其驱动电机的产量、销量和出口量均高居我国新能源汽车驱动电机领域的首位。是全球产销量领先的独立驱动电机供应商之一，年产量达10万台以上。1．国内主流供应商相关知识深圳市大地和电气股份有限公司简称深圳大地和，是经市属事业性科研单位改制而来的，此前一直致力于永磁同步电机、交流异步电机及其驱动系统的研发，经历了批量生产和规范化管理的模式转变，现年产量达两万台。上海大郡动力控制技术有限公司简称上海大郡，主要从事电机及控制系统的研发、生产和销售。搭建了集成一体化电机系统、纯电动牵引电机系统、双电机系统及大功率电机驱动系统等四大电机及控制系统产品平台，满足不同类型新能源汽车的需求。上海电驱动股份有限公司简称上海电驱，研究方向覆盖电机及控制系统领域的各个方面。建立了较为完整的生产管理流程和质量管理规范，目前已形成纯电动汽车、混合动力汽车、轮毂电机和辅助电机等四个产品研发平台。1．国内主流供应商1.1.2电机及控制系统的主流供应商相关知识欧美国家开发的电机及控制系统多以交流感应电机为核心。其主要优点是价格较低，性能可靠；缺点是启动转矩较小，运行时效率较低。同时，欧美国家在轮毂电驱动、集成化电驱动等方面也进行了卓有成效的研究。日本相关企业和研究机构主要开发混合动力汽车，采用永磁同步电机。与交流感应电机相比，永磁同步电机的效率较高、体积较小，但价格较高。同时，日本在电机及控制系统集成化研究方面，尤其是混合动力总体驱动技术方面取得了显著的成果。2．国外主流供应商1.1.2电机及控制系统的主流供应商相关知识丰田汽车公司简称丰田，是全球范围内汽车销量领先、综合实力强大的日本跨国汽车制造商。作为新能源汽车研发领域的先驱，在电机及控制系统技术上具有完备的储备积累，在企业内部实现了电机及控制系统的直接供货。西门子股份公司简称西门子，是全球领先的技术企业，总部德国，专注于电气化、自动化和数字化领域，是世界最大的高效能源和资源节约型技术供应商之一。拥有全球领先的驱动技术，可提供具有各种性能级别和设计形式的驱动电机。日立汽车系统有限公司简称日立汽车系统，产品主要有发动机管理系统、电子传动系统、行驶控制系统等。为了改善经营状况，日立汽车系统于2013年大幅增加设备和研发投资，在智能驾驶方面有所突破，是高端磁性材料专利拥有者。2．国外主流供应商1.1.2电机及控制系统的主流供应商相关知识大陆集团总部在德国汉诺威，拥有五大业务部门，即底盘与安全系统分部、动力总成系统分部、车身电子系统分部、轮胎分部和康迪泰克分部。大陆集团的驱动电机有感应电机、永磁同步电机及采用电磁型励磁装置的交流同步电机等。罗伯特·博世股份有限公司简称博世，全球最大的汽车零部件供应商，总部德国。博世擅长的业务有燃料电池技术、自动驾驶技术和汽车电子电气架构制造技术等。2011年博世与戴姆勒公司合资成立EM-motive公司，该合资公司主要为新能源汽车生产驱动电机。安川电机株式会社简称安川电机，主要产品有大功率驱动电机、伺服电机、电机控制器等。安川电机在中国的总公司主要由驱动控制事业部、运动控制事业部、系统工程事业部及机器人事业部构成。2．国外主流供应商1.1.2电机及控制系统的主流供应商相关知识

特斯拉电动汽车用交流感应电动机，又称“异步电动机”，是将转子置于旋转磁场中，在旋转磁场的作用下，获得一个转动力矩，因而转子转动的装置。特斯拉使用的电动机是自主设计研发，特斯拉的电动机在美国的内华达生产。在最新的Model3车型上，特斯拉公司却选用了三相永磁电机。

从性能上看，永磁同步电机在瞬态仍然可以保证较高的效率，同时有着更大的功率密度，因此适用于频繁起停的工况以及较小的乘用车布置空间。而感应电动机胜在成本低、可靠性更高，同时稳态的效率也不错，因而在高速路网发达的工况以及较大的乘用车布置空间的条件下，感应电机可以满足需求。1.1.2电机及控制系统的主流供应商相关知识1.2.1电机及控制系统的安全防护在ISO国际标准《ISO6469-3:2001电动汽车安全技术规范第3部分：人员电气伤害防护》中，规定车上的高压部件应具有高压互锁装置，但并没有详细地定义高压互锁系统。高压互锁，指危险电压互锁回路（HVILHazardousVoltageInterlockLoop）；通过使用电气小信号，来检查整个高压产品、导线、连接器及护盖的电气完整性（连续性），识别回路异常断开时，及时断开高压电。相关知识1.2.1电机及控制系统的安全防护高压互锁绝缘监控高压连接器的安全防护安全防护

与传统汽车不同，新能源汽车存在着很大的高压安全隐患，其高达几百伏的电压及可能达数十、数百安的电流，随时考验着车载高压用电设备的使用安全。因此，为了保证使用及维护安全，必须要做好新能源汽车的安全防护工作。相关知识1.2.1电机及控制系统的安全防护1．高压互锁1）高压互锁的概念高压互锁（highvoltageinterlockloop，简称HVIL）是指通过低压信号来检查整个高压回路的完整性和连续性，若识别到回路异常断开，则及时切断高压电源的一种安全设计方法。高压互锁的主要设计目的是避免以下两种情况的发生：①各种盖板或者端盖没有覆盖好高压线束；②高压线束连接器松动或脱落。相关知识1.2.1电机及控制系统的安全防护1．高压互锁图1-12高压互锁信号回路连接模式

整车所有高压连接器的连接位置，都需要高压互锁保护，但高压互锁信号回路与高压回路没有必然的联系。例如，整车上两个高压用电器构成一个完整的高压回路，进行高压互锁设计时，可以为两个高压用电器都设置一个单独的高压互锁信号回路，也可以把两个高压用电器的高压互锁信号串联在一个回路中，即高压互锁信号回路既可设计成并联模式，也可设计成串联模式，如图1-12所示。相关知识1.2.1电机及控制系统的安全防护（2）切断高压电源：当车辆处于停止状态，高压互锁识别到危险且情况严重时，除了进行故障警告外，还需要将危险信息传给控制器，控制器将高压电源切断，从而有效防止危险事故的发生。2）高压互锁的危险控制策略（1）故障警告：不论车辆处于何种状态，当高压互锁识别到危险时，都应及时对危险发出警告（如发出警告声或警告灯变亮），从而使驾驶人知晓车辆出现了不良情况，及时采取措施处理。（2）切断高压电源：当车辆处于停止状态，高压互锁识别到危险且情况严重时，除了进行故障警告外，还需要将危险信息传给控制器，控制器将高压电源切断，从而有效防止危险事故的发生。（3）降功率运行：当车辆处于高速行驶状态，高压互锁识别到危险时，不可立即将高压电源切断，需要先发出警告，再降低电机的运行功率，使车速平稳地降下来，尽可能防止危险事故的发生。相关知识1.2.1电机及控制系统的安全防护

北汽EV200高压互锁图相关知识1.2.1电机及控制系统的安全防护2．绝缘监控新能源汽车在其高压车载网络中设置了绝缘监控电路，以监测所有高压部件与可导电壳体之间或与车身搭铁处之间是否有绝缘故障。如果车身搭铁处与另一个高压部件之间存在危险电压，则说明高压部件与车身搭铁处之间的绝缘电阻低于某一限值，存在安全隐患。相关知识1.2.1电机及控制系统的安全防护2．绝缘监控1）绝缘监控的工作原理绝缘监控通常集成在一个或两个高压部件（如电机控制器或BMS）内，通过多次测量电压，来间接测量高压部件与车身搭铁处之间的绝缘电阻。只有高压部件的所有可导电壳体都与车身连接，且连接导线有电流，才能从一个或两个中心位置实现绝缘监控。壳体彼此之间以及与车身搭铁处之间的电气连接称为电位补偿，为此使用的电气连接线称为电位补偿导线。所有的高压部件都通过一根电位补偿导线连到车身搭铁处，形成电动势平衡，即使人们用手触及两个故障高压部件，也不会发生触电事故，如图1-13所示。图1-13故障高压部件电动势平衡相关知识1.2.1电机及控制系统的安全防护2．绝缘监控2）绝缘监控的要求（1）高压系统启动期间以及关闭高压系统后，都应对绝缘电阻进行测量。（2）电位补偿导线必须足够粗且尽量短，以允许可能的最大故障电流通过并放电。（3）在电位补偿导线和每个高压元件屏蔽层相通。（4）搭铁连接处要与高压组件紧密连接，搭铁阻抗值应小于0.2Ω。（5）若高压组件上有防锈漆等，应先将其刮掉再连接。（6）必须保证电位补偿导线清洁且无氧化现象。相关知识1.2.1电机及控制系统的安全防护

将汽车中的低压蓄电池和低压用电部件的负极与车架连接，使车架带负电，从而使安装在车架上的低压电气设备只需一根从电源另一极引出的导线就可构成回路，这种接线制度称为搭铁接线制。采用搭铁接线制的汽车电气连接制度叫单线制。采用搭铁接线制和单线制的好处主要有两点：一是可以节约导线支出费用，降低整车成本；二是可以减少过多导线造成的铺线困难、故障点多的问题。相关知识1.2.1电机及控制系统的安全防护2．绝缘监控3）绝缘电阻的测量①如果各定子绕组的始末端单独引出，则应分别测量各定子绕组和电机壳体之间的绝缘电阻，不参加测量的其他绕组和埋置的检温元件等应与铁芯或电机壳体进行电气连接，电机壳体应与车身搭铁处相连。②如果各定子绕组内的中性点连在一起且不易分开时，则应测量所有连在一起的定子绕组和电机壳体之间的绝缘电阻。③测量结束后，被测回路应与搭铁的电机壳体进行电气连接，使其放电。（1）测量驱动电机的定子绕组和电机壳体之间的绝缘电阻时，应注意以下几点：相关知识1.2.1电机及控制系统的安全防护2．绝缘监控3）绝缘电阻的测量①如果驱动电机埋置有温度传感器，则应分别测量各定子绕组和温度传感器之间的绝缘电阻。②如果各定子绕组的始末端单独引出，则应分别测量各定子绕组和温度传感器之间的绝缘电阻，不参加测量的其他绕组、埋置的检温元件等应与铁芯或电机壳体进行电气连接，电机壳体应与车身搭铁处相连。③当定子绕组的中性点连在一起且不易分开时，则应测量所有连在一起的定子绕组和温度传感器之间的绝缘电阻。④测量结束后，被测回路应与搭铁的电机壳体进行电气连接，使其放电。（2）测量驱动电机的定子绕组和温度传感器之间的绝缘电阻时应注意以下几点：相关知识1.2.1电机及控制系统的安全防护2．绝缘监控3）绝缘电阻的测量①测量前，电机控制器应与外部供电电源和负载分开，不能承受兆欧表高压冲击的部件宜从电路中拆除或短接。②测量时，分别测量电机控制器的动力端子与外壳之间、信号端子与外壳以及动力端子与信号端子之间的绝缘电阻，不参加测量的部分应连接车身搭铁处。③测量结束后，被测回路应与搭铁的壳体部分进行电气连接，使其放电。（3）测量电机控制器的绝缘电阻时，应注意以下几点。相关知识1.2.1电机及控制系统的安全防护3．高压连接器的安全防护在高压电气连接系统中，高压连接器的安全防护是保障电气连接安全可靠的关键。它主要指电气性能满足设计要求，如绝缘、耐压、电气间隙、爬电距离、防呆、防触指设计等符合要求，其中重点关注高压连接器的HVIL防护、密封防护及电磁兼容性。（1）电气间隙：相邻两导体之间或导体与相邻设备防护界面的最短距离。（2）爬电距离：相邻两导体之间或导体与相邻设备防护界面之间沿固体绝缘表面测量的最短距离。相关知识1.2.1电机及控制系统的安全防护3．高压连接器的安全防护1）高压连接器的HVIL防护防护要点如下：（1）在高压连接器的插拔过程中要考虑高压安全保护，即在高压连接器的断开过程中，应先断开高压互锁，后断开高压端子，在高压连接器的接合过程中，则相反。（2）在高压端子之间安装高压互锁回路，一般有内置式和外置式两种。内置式高压互锁回路具有结构紧凑、体积较小的特点，目前使用广泛，但是由于其缺少位置固定，如果高压连接器结构设计不好，在某些恶劣的条件下，互锁装置位移会导致互锁信号的不连续性，使车辆调试及驾驶过程存在隐患。相关知识1.2.1电机及控制系统的安全防护3．高压连接器的安全防护2）高压连接器的外壳密封防护防护要点如下：高压连接器的外壳防护等级一般要求至少达到IP67，即固态防护等级为6，以确保完全防止外物及灰尘侵入，液态防护等级为7，以确保电器短时间浸水时，不因浸水而受损。目前现在最强的手机防水等级是IP68。IP68连接器是防水等级最高标准的连接器。相关知识1.2.1电机及控制系统的安全防护3．高压连接器的安全防护

IP（ingressprotection）等级即电气设备外壳对异物侵入的防护等级，由两位数字组成。IP等级的第一位数字表示固态防护等级，范围是0～6，分别表示无防护、防止直径大于50mm的固体外物侵入、防止直径大于12.5mm的固体外物侵入、防止直径大于2.5mm的固体外物侵入、防止直径大于1.0mm的固体外物侵入、完全防止固体外物进入且灰尘的侵入量不会影响电器的正常运作、完全防止固体外物及灰尘侵入。IP等级的第二位数字表示液态防护等级，范围是0～9，分别表示无防护、防止垂直水滴侵入、防止倾斜15°的水滴侵入、防止滴淋的水侵入、防止飞溅的水侵入、防止喷射的水侵入、防止强烈喷射的水侵入、短时间浸水时防止水侵入、连续浸水时防止水侵入、防止高温或高压的喷水侵入。相关知识1.2.1电机及控制系统的安全防护3．高压连接器的安全防护3）高压连接器的电磁兼容性要求防护要点如下：高压连接器的电磁兼容性（electromagneticcompatibility，简称EMC）是指高压连接器按要求运行时不对环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。由于新能源汽车使用了大量电力电子元器件，高压和大电流产生的电磁场会对通信设备产生电磁干扰，因此整车和零部件必须要有抗干扰和抗辐射的能力。高压连接器通常要具备360°屏蔽层，并能有效地和导线屏蔽层连接。高压连接器的屏蔽层应覆盖整个高压连接器，以实现有效的屏蔽功能，并尽量减小屏蔽界面之间的接触电阻，在产品生命周期内，接触电阻应小于10mΩ。对于由塑料制成的高压连接器，应用金属面进行屏蔽。相关知识1.2.2电机及控制系统的故障认定1．电机及控制系统的故障分类故障类型特性描述致命故障危及人身安全影响行车安全对周围环境造成严重危害造成车辆在故障发生地不能行驶主要零部件功能失效引起整车其他相关主要零部件严重损坏严重故障车辆不能正常行驶，但可以从故障发生地移动到路边，等待救援车辆性能发生较明显的衰退一般故障非主要零部件故障，车辆可以从故障发生地非正常行驶到停车场非主要零部件故障，能用易损备件和随车工具在短时间内排除轻微故障无须更换零部件，车辆仍能正常运行无须更换零部件，可用随车工具在短时间内排除根据故障危害程度的不同相关知识1）绝缘监控的工作原理1.2.2电机及控制系统的故障认定2．电机及控制系统的故障模式1)损坏型故障模式包括断裂、碎裂、裂纹、开裂、点蚀、烧蚀、击穿、变形、压痕、烧损、磨损、短路等2)退化型故障模式包括老化、剥离、异常磨损、腐蚀、退磁等3)松脱型故障模式包括松动、脱落等5)堵塞与渗漏型故障模式包括堵塞、漏水、渗水等4）失调型故障模式包括间隙超差、干涉、性能失调等6）性能衰退或功能失效型故障模式包括性能衰退、功能失效、公害限值超标、异响、过热等故障模式即故障的表现形式，一般是对产品所发生的、能被观察或测量到的故障现象的规范描述。相关知识1.2.2电机及控制系统的故障认定3．电机及控制系统故障的认定原则（1）电机及控制系统的主要机构是驱动电机和电机控制器，对电机及控制系统故障的认定，原则上应以两者的零部件或者两者之间导线的故障模式来描述。（2）如果难以用零部件的故障模式来描述或者无法确认是哪个零部件发生故障，则应以上一级的故障模式来描述，且驱动电机和电机控制器是最高级别的部件。（3）如果故障表现为综合性能方面的故障，则应以电机及控制系统的故障模式来描述。（4）如果某一故障导致关联性故障或者发生延伸，则应以危害程度最严重的故障及其模式来描述。根据电机及控制系统的故障分类和故障模式，可以对电机及控制系统出现的故障进行认定。电机及控制系统故障的认定原则通常包括以下几条：相关知识1.2.2电机及控制系统的故障认定4．电机及控制系统的常见故障与诊断1）电机及控制系统的常见故障故障类型零部件名称故障模式情况说明致命故障驱动电机定子绕组烧损定子绕组因短路或电机运行温度过高而烧毁击穿定子绕组绝缘击穿，造成定子绕组与驱动电机外壳之间短路或绕组匝间短路驱动电机位置传感器功能失效不能产生驱动电机的位置信号，造成电机及控制系统不能工作驱动电机轴承破裂驱动电机轴承碎裂，不能正常支撑转轴烧损驱动电机轴承温度过高，造成内部润滑脂蒸发，出现烧损，不能正常支撑转轴电机控制器功率器件烧损功率器件功能失效击穿电机控制器的电容器正负极之间或电容器正负极和外壳之间短路电机控制器电压、电流传感器烧损电机控制器电压、电流传感器功能失效击穿电机控制器电压、电流传感器正负极之间或与外壳之间短路，造成电机控制器不能工作相关知识1.2.2电机及控制系统的故障认定故障类型零部件名称故障模式情况说明致命故障导线和连接器烧损导