新能源汽車結(jié)構(gòu)與檢修課件教案2驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

1、任務(wù)2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理授課題目任務(wù)2驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理教學(xué)目標(biāo)應(yīng)知.了解驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制器基本結(jié)構(gòu).了解驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器的功能、結(jié)構(gòu)與工作原理應(yīng)會(huì).具備資料查詢、收集和整理能力.能進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)分析能力.具備一定的驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析能力教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容教學(xué)方法應(yīng)知.了解驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制器基本結(jié)構(gòu).了解驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器的功能、結(jié)構(gòu)與 工作原理任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法、 實(shí)踐操作法教學(xué)難點(diǎn)內(nèi)容突破方法應(yīng)會(huì)1 .具備資料查詢、收集和整理能力.能進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)分析能力.具備一定的驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行 數(shù)據(jù)分析能力通過教師與學(xué)生的互動(dòng)與 學(xué)生自主的反復(fù)練習(xí)課堂類型理實(shí)一體授課地點(diǎn)教學(xué)

2、方法案例分析法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法、實(shí)踐操作法課時(shí)2授課班級(jí)實(shí)施時(shí)間備課時(shí)間教學(xué)過程時(shí) 間 分 配內(nèi)容/項(xiàng)目/情景教學(xué)活動(dòng)形式教學(xué)目標(biāo)6s管理進(jìn)入實(shí)訓(xùn)室門口的檢查：.工作服穿戴是否整齊.食品包裝盒不能帶入實(shí)訓(xùn)室實(shí)訓(xùn)室的檢查.檢查學(xué)生是否隨手丟垃圾.實(shí)訓(xùn)操作時(shí)是否規(guī)范離開實(shí)訓(xùn)室：1.做到整理；整頓；清掃工作注重培養(yǎng)學(xué)生的素養(yǎng)培養(yǎng)學(xué)生具有6S管理的理念 教師講授一、新課引入：約 張先生的新能源電動(dòng)汽車在行駛過程中，儀表突然提示驅(qū)動(dòng)電機(jī)高溫報(bào)警1 的故障，于是將車輛開到4s店進(jìn)行檢修。張先生：新能源電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)是怎么工作的呢？技師李：新能源電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電機(jī)控制器兩部

3、分。動(dòng)力電池提供的高壓直流電首先經(jīng)過電機(jī)控制器轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的交流電，電機(jī)控制器還實(shí)時(shí)監(jiān)控電機(jī)的工作溫度及轉(zhuǎn)速等情況，出現(xiàn)故 障后會(huì)立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。蔚來ES6前置永磁同步電機(jī)+后置異步感應(yīng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過提出問題并將學(xué)生回答問題的答案引發(fā)更 1提問引入2.通過提出問題引入案W并且收集隨 機(jī) 抽 取 的 2-3 名 學(xué) 生 回 答 的 答 案多 學(xué) 生 討 論，到二、講授新課： 目錄1.驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng).驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器.電機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流分析2.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)新能源電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(DM )和電機(jī) 控制器(MCU)組成，電機(jī)系統(tǒng)通過高低壓線束、冷卻管路與整車其它系 統(tǒng)進(jìn)行連

4、接。Ik & * 國1T，10釧 ,， MH 附士則 mu. 西力電地J*K |上一1 MiR ffftit 測(cè)動(dòng)02中制也機(jī)控制潺. ， 一, . r=UJrl|1L-, - V驅(qū)動(dòng)電機(jī)是車輛的唯一動(dòng)力源向外輸出扭矩，驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)或后退。根據(jù) 車輛不同的運(yùn)行狀態(tài)，新能源汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)具有電力驅(qū)動(dòng)和能量回收兩 種工作模式。當(dāng)車輛采用電力驅(qū)動(dòng)時(shí)，動(dòng)力電池的高壓直流電輸送至電機(jī)控制 器，電機(jī)控制器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電輸送給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生 的扭矩傳遞給驅(qū)動(dòng)輪使車輛行駛。(jili- 側(cè) E電機(jī)控川器 力山泡圖4-13電力驕動(dòng)過程在再生能量階段，通過車輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 為發(fā)

5、電機(jī)的功能，由電機(jī)控制器將電機(jī)產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)為直流電，然后向 動(dòng)力電池充電。驅(qū)動(dòng)輪 電機(jī)電機(jī)控制器 動(dòng)力電池(2)(3)(4)(LW/iAZ1圖4-14能量回收過程(1)驅(qū)動(dòng)電機(jī) 新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)除了常見的定子、轉(zhuǎn)子外，還有冷卻水道、旋轉(zhuǎn)變壓器、高壓接線盒等其他部件。(1)驅(qū)動(dòng)電機(jī)新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)除了常見的定子、轉(zhuǎn)子外，還有冷卻水道、 旋轉(zhuǎn)變壓器、高壓接線盒等其他部件。旋變溫度接插件(2)電機(jī)冷卻系統(tǒng)電機(jī)的散熱方式主要有自然冷卻和液體冷卻兩種，新能源汽車普 遍采用液體冷卻方式，俗稱水冷。新能源汽車電機(jī)冷卻系統(tǒng)與傳統(tǒng)燃油車的冷卻系統(tǒng)很相似，只是冷卻水泵為電子式，由12V電源驅(qū)動(dòng)其運(yùn)轉(zhuǎn)。判斷驅(qū)

6、動(dòng)電機(jī)的發(fā)熱程度是用“溫升”而不是用“溫度”來衡量的，當(dāng)“溫 升”突然增大或超過最高工作溫度時(shí)，說明電機(jī)已發(fā)生故障。因新能源汽 車的電機(jī)和控制器需要完全密封，因此需要在電機(jī)中安裝溫度傳感器來檢 測(cè)電機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。電機(jī)極限工作溫度是由其絕緣材料的耐熱等級(jí)來決定的，電機(jī)溫 度傳感器通常采用內(nèi)埋的方式布置在電機(jī)定子線圈內(nèi)部，采用NTC負(fù)溫度 系數(shù)熱敏電阻檢測(cè)電機(jī)的工作溫度，并作為控制電子水泵是否運(yùn)轉(zhuǎn)的主要 依據(jù)。電機(jī)溫度過高時(shí)可能導(dǎo)致電機(jī)嚴(yán)重?fù)p壞，當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)應(yīng)立即安靠邊 停車。電機(jī)溫度過高后車輛會(huì)進(jìn)入跛行模式，限制扭矩輸出或強(qiáng)制停機(jī)。 以北汽新能源EV160車型為例，當(dāng)電機(jī)控制器檢測(cè)到驅(qū)動(dòng)

7、電機(jī)溫度傳感器 顯示120CW溫度140時(shí)，降功率運(yùn)行；溫度三140時(shí)，降功率至0, 即停機(jī)（3）旋變變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器是一種電磁式傳感器，又稱作同步分解器，簡(jiǎn)稱旋變。 用來測(cè)量驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸角位移和角速度。由激勵(lì)繞組、余弦繞組和正弦 繞組3個(gè)線圈組成。2.2電機(jī)控制器（1）電機(jī)控制器功能電機(jī)控制器是驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的控制中心，又稱智能功率模塊，通 常簡(jiǎn)稱為MCU。北汽EV160電機(jī)控制器長(zhǎng)城WEY P8電機(jī)控制器MCU的主要功能是控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)方向以及再生能量 回收。此外，電機(jī)控制器還要對(duì)電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器等 輸入信號(hào)進(jìn)行處理，并將驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)通過CAN總線發(fā)送

8、給整 車控制器。（2）電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)電機(jī)控制器以IGBT模塊（絕緣柵雙極型晶體管）為核心，主要由 控制板、冷卻水道、UVW高壓插件、直流高壓插件、IGBT模塊及驅(qū)動(dòng)板組 成。驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器內(nèi)部設(shè)有故障診斷電路，當(dāng)診斷出系統(tǒng)異常時(shí)會(huì) 激活一個(gè)錯(cuò)誤代碼，發(fā)送給整車控制器，同時(shí)也會(huì)存儲(chǔ)該故障碼和數(shù)據(jù)。E6電機(jī)控制器比亞迪秦電機(jī)控制器(2)電機(jī)控制器原理電機(jī)控制器是通過調(diào)節(jié)電壓大小、頻率高低、相位變化等參數(shù)來 控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，即通過相應(yīng)的電力轉(zhuǎn)換來控制電機(jī)工作。所謂的電力轉(zhuǎn) 換就是直流與交流、電壓與頻率的轉(zhuǎn)換。電力轉(zhuǎn)換形式有交流玲直流轉(zhuǎn)換、 直流玲交流轉(zhuǎn)換、直流玲直流轉(zhuǎn)換和交流玲交流轉(zhuǎn)換。電機(jī)控制器接

9、收檔位開關(guān)、油門位置、旋轉(zhuǎn)變壓器、制動(dòng)等信號(hào)， 經(jīng)過判斷和邏輯運(yùn)算之后控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)以及轉(zhuǎn)速，電機(jī)控制器工作框 架如圖4-24所示。電機(jī)控制器內(nèi)部主要包括控制電路板和驅(qū)動(dòng)電路板兩 部分?？刂齐娐钒逡孕盘?hào)采集、旋變解碼、模數(shù)轉(zhuǎn)換以及CAN通訊功能為 主，并計(jì)算出所需占空比，產(chǎn)生PWM (正弦脈寬調(diào)制)信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路板 以電源控制、功率調(diào)節(jié)為主，通過IGBT向驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸送U、V、W三相交主電機(jī)控制器電池蛆電子儀表板電機(jī)溫度電機(jī)控制器工作框架IGBT是由31?。p極型三極管）和MOS（絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管）組成的復(fù)合全控型 電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件。與其他電子元器件相比，IGBT具有輸入阻抗 高、開關(guān)

10、速度快、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、承受電壓高、導(dǎo)通電流大等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng) 廣泛用于各種變頻器和調(diào)速電路中。新能源汽車電機(jī)控制器主要是通過脈沖寬度調(diào)制（PWM）的方式控 制IGBT工作，從而將電流從DC轉(zhuǎn)換到AC（電池到驅(qū)動(dòng)電機(jī)）或者從AC轉(zhuǎn) 化至1DC（驅(qū)動(dòng)電機(jī)到電池）2.3電機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流分析利用診斷儀可以讀取驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速、IGBT模塊溫度、驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫 度以及電壓電流等數(shù)據(jù)。新能源電動(dòng)汽車實(shí)車運(yùn)行數(shù)據(jù)如圖。|例EV160-2Q16款系線選擇 驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)（MCU）（2017年4月1日以前生產(chǎn)） 數(shù)據(jù)流|名稱當(dāng)前值單位立流母線電壓32300V直流量級(jí)電流0.32A驅(qū)動(dòng)電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩命令0,00N*m驅(qū)動(dòng)電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)

11、速命令-1.0r/min驅(qū)動(dòng)電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)矩0.00N-m驅(qū)動(dòng)電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速-0.4r/minA相IGBT模塊當(dāng)前內(nèi)部溫度332B相IGBT模塊當(dāng)前內(nèi)部溫度33cC相IGBT模塊當(dāng)前內(nèi)部溫度33MCU當(dāng)前散型底板溫度45驅(qū)動(dòng)電機(jī)當(dāng)前溫度29七D軸電流給定值0.00AD軸電流反饋值116AQ軸電流給定值0.00AQ軸電流反饋值-0,12AD軸電壓1.28V拓展閱讀逆變器與變頻器一、逆變器逆變器是把直流電能轉(zhuǎn)變成交流電。它一般由逆變橋、控制邏輯 和濾波電路組成。二、變頻器變頻器是通過改變電機(jī)工作頻率方式來控制電機(jī)的電力控制設(shè) 備。一般由整流、濾波、逆變、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元、微處理 單元等組成。逆變器變頻器可變電壓DC- 口C必?fù)Q券DC12VDC 201Vdc 5oov r*變頻器電壓轉(zhuǎn)換DC 201V - DC 12 V利用空調(diào)變頻器驅(qū)動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)、學(xué)生分組操作1、高壓防護(hù)作業(yè)及場(chǎng)地隔離2、電機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器檢測(cè)3、驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流記錄與分析生 相 監(jiān) 督完 成 操 作四、本課小結(jié)1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)組成與工