新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)檢修課件 項(xiàng)目三 電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)原理與檢修

項(xiàng)目三電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)原理與檢修任務(wù)1

電機(jī)控制器基本組成與原理純電動(dòng)汽車的電機(jī)控制器主要由殼體、高低壓連接器、電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件等組成。其中電氣功率元件主要為IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）集成功率模塊，是電氣控制器的關(guān)鍵零部件。一、電機(jī)控制器組成任務(wù)1

電機(jī)控制器基本組成與原理一、電機(jī)控制器組成電機(jī)控制器的殼體主要用于支撐各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件及連接器，并提供密閉的防塵防水空間保護(hù)各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。＞

殼體任務(wù)1

電機(jī)控制器基本組成與原理一、電機(jī)控制器組成高低壓連接器是指高壓線束連接的插接器和低壓線束連接的插接器，其可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制器內(nèi)外部高低壓線束的連接。＞

高低壓連接器任務(wù)1

電機(jī)控制器基本組成與原理一、電機(jī)控制器組成電子控制元件相當(dāng)于電機(jī)控制器的大腦，根據(jù)接收的外部通信信號(hào)及內(nèi)部電氣件的運(yùn)行情況，通過(guò)電氣控制元件直接或間接地控制電氣集成功率模塊，使得控制器可靠穩(wěn)定地工作，合理控制電機(jī)進(jìn)行運(yùn)作。＞

電子控制元件邏輯電路板1控制電路板21驅(qū)動(dòng)電路板3任務(wù)1

電機(jī)控制器基本組成與原理一、電機(jī)控制器組成＞

電氣控制元件電氣控制元件主要由高壓電容器和電流傳感器等組成。任務(wù)1

電機(jī)控制器基本組成與原理一、電機(jī)控制器組成＞

電氣功率元件電機(jī)控制器的功率元件主要是IGBT集成功率模塊。是將直流電轉(zhuǎn)化為交流電的執(zhí)行裝置,也是電氣控制器中的關(guān)鍵零部件。任務(wù)1

電機(jī)控制器基本組成與原理二、電機(jī)控制器工作原理＞

電機(jī)控制器逆變?cè)懋?dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛前行或倒退時(shí)，動(dòng)力電池通過(guò)高壓控制盒使高壓直流電流向電機(jī)控制器，電機(jī)控制器將動(dòng)力電池的高壓直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟?，供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)車輛行駛運(yùn)行，即電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。任務(wù)1

電機(jī)控制器基本組成與原理二、電機(jī)控制器工作原理＞

電機(jī)控制器逆變?cè)懋?dāng)VCU控制IGBT3和IGBT5導(dǎo)通時(shí)，動(dòng)力電池電流從電池正極流經(jīng)IGBT3到驅(qū)動(dòng)電機(jī)，從W相進(jìn)、從V相出，通過(guò)IGBT5回到動(dòng)力電池負(fù)極，形成回路，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)W相、V相產(chǎn)生磁場(chǎng)，與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)120°轉(zhuǎn)角。逆變的具體過(guò)程：任務(wù)1

電機(jī)控制器基本組成與原理二、電機(jī)控制器工作原理＞

電機(jī)控制器逆變?cè)懋?dāng)VCU控制IGBT1和IGBT6導(dǎo)通時(shí)，動(dòng)力電池電流從電池正極流經(jīng)IGBT1到驅(qū)動(dòng)電機(jī)，從U相進(jìn)、從W相出，通過(guò)IGBT6回到動(dòng)力電池負(fù)極，形成回路，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)U相、W相產(chǎn)生磁場(chǎng)，與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)120°轉(zhuǎn)角。逆變的具體過(guò)程：任務(wù)1

電機(jī)控制器基本組成與原理二、電機(jī)控制器工作原理＞

電機(jī)控制器逆變?cè)懋?dāng)VCU控制IGBT2和IGBT4導(dǎo)通時(shí)，動(dòng)力電池電流從電池正極流經(jīng)IGBT2到驅(qū)動(dòng)電機(jī)，從V相進(jìn)、從U相出，通過(guò)IGBT4回到動(dòng)力電池負(fù)極，形成回路,在驅(qū)動(dòng)電機(jī)V相、U相產(chǎn)生磁場(chǎng)，與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)120°轉(zhuǎn)角。逆變的具體過(guò)程：任務(wù)1

電機(jī)控制器基本組成與原理二、電機(jī)控制器工作原理＞

電機(jī)控制器整流原理當(dāng)車輛在行駛過(guò)程中減速或制動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，向電機(jī)控制器輸送三相交流電，電機(jī)控制器根據(jù)數(shù)據(jù)總線傳輸過(guò)來(lái)的控制指令，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸送過(guò)來(lái)的三相交流電整流成穩(wěn)定的直流電，再通過(guò)高壓控制盒，輸送到動(dòng)力電池,為動(dòng)力電池充電，即電機(jī)控制器將驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的三相交流電整流成相應(yīng)的高壓直流電給動(dòng)力電池補(bǔ)充電能，實(shí)現(xiàn)能量(車輛動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能)回收，提高車輛續(xù)駛里程。任務(wù)1

電機(jī)控制器基本組成與原理二、電機(jī)控制器工作原理＞

電機(jī)控制器整流原理三相交流電整流電路是由一組共陰極電路和一組共陽(yáng)極電路串聯(lián)組成的。整流的具體過(guò)程為：任務(wù)1

電機(jī)控制器基本組成與原理二、電機(jī)控制器工作原理＞

電機(jī)控制器整流原理當(dāng)V相電壓最高，U相電壓最低時(shí)，電流從V相流出，分別經(jīng)過(guò)二極管D2、動(dòng)力電池，通過(guò)二極管D4流入U(xiǎn)相，形成回路。不同時(shí)期流經(jīng)的線路不同，其電路波形如圖所示，其中U、V、W三相的電壓分為用UU、UV、UW表示。整流的具體過(guò)程為：任務(wù)2

典型電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與檢修一、獨(dú)立結(jié)構(gòu)式電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)＞

結(jié)構(gòu)2019款比亞迪E5采用的是獨(dú)立結(jié)構(gòu)式電機(jī)控制器，位于前機(jī)艙驅(qū)動(dòng)電機(jī)的上方。電機(jī)控制器的作用是控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；其外部結(jié)構(gòu)有進(jìn)水管、出水管、低壓線束插接口、高壓線輸入接口和三相交流線輸出接口。任務(wù)2

典型電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與檢修一、獨(dú)立結(jié)構(gòu)式電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)＞

結(jié)構(gòu)電機(jī)控制器外部結(jié)構(gòu)銘牌進(jìn)、出水管低壓線束插接口高壓線輸入接口三相交流線輸出接口任務(wù)2

典型電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與檢修一、獨(dú)立結(jié)構(gòu)式電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)＞

結(jié)構(gòu)電機(jī)控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)2019款比亞迪E5的電機(jī)控制器主要由主控板、IGBT驅(qū)動(dòng)板、IGBT模塊、預(yù)充電容(大容量薄膜電容)、主動(dòng)泄放和被動(dòng)泄放模塊、電流傳感器、溫度傳感器等組成。任務(wù)2

典型電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與檢修一、獨(dú)立結(jié)構(gòu)式電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)主控板電機(jī)控制主控板又稱為主板、主機(jī)板、系統(tǒng)板等,其構(gòu)成復(fù)雜電子系統(tǒng)或者主電路板。主控板能提供一系列接合點(diǎn)，給電機(jī)控制器內(nèi)部的存儲(chǔ)器和對(duì)外設(shè)備等提供接口。任務(wù)2

典型電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與檢修一、獨(dú)立結(jié)構(gòu)式電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)IGBT驅(qū)動(dòng)板IGBT驅(qū)動(dòng)板是控制系統(tǒng)與開(kāi)關(guān)器件之間的中間環(huán)節(jié),能接受控制系統(tǒng)的控制指令，傳輸控制命令，確保開(kāi)關(guān)器件IGBT執(zhí)行正確的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，保護(hù)開(kāi)關(guān)器件以及回饋IGBT工作狀態(tài)。任務(wù)2

典型電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與檢修一、獨(dú)立結(jié)構(gòu)式電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)IGBT模塊IGBT模塊常被稱為電機(jī)控制器中的“逆變模塊”，主要部件是絕緣柵雙極型晶體管IGBT。大容量薄膜電容在電機(jī)控制器中，電池包的直流電作為輸入電源，需要通過(guò)直流母線與電機(jī)控制器連接，該方式叫直流支撐。其中的電容我們稱之為母線電容或者支撐電容。任務(wù)2

典型電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與檢修一、獨(dú)立結(jié)構(gòu)式電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)主動(dòng)泄放和被動(dòng)泄放模塊主動(dòng)泄放模塊和被動(dòng)泄放模塊就是一種緊急情況下的高壓安全措施。具體要求：緊急情況下，如發(fā)生碰撞、短路等情況，以及車輛下電時(shí)，都會(huì)有高壓下電，而電機(jī)控制器中有大容量薄膜電容等儲(chǔ)能裝置，在BMS控制高壓下電以后，內(nèi)部仍存在高壓電，為防止人員觸電傷害，需將電機(jī)控制器中的高壓電容內(nèi)殘余的高壓電泄放直至降低至60V以下。任務(wù)2

典型電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與檢修一、獨(dú)立結(jié)構(gòu)式電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)電流傳感器2019款比亞迪E5電機(jī)控制器中配有霍爾電流傳感器，它用來(lái)檢測(cè)電機(jī)控制器輸出三相交流電的輸出電流。溫度傳感器IGBT控制模塊有多個(gè)熱敏電阻式溫度傳感器，用于檢測(cè)IGBT控制模塊的工作溫度。任務(wù)2

典型電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與檢修一、獨(dú)立結(jié)構(gòu)式電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2019款比亞迪E5的電機(jī)控制器是獨(dú)立結(jié)構(gòu)，主要用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)、控制以及與整車控制器之間的信息交互。其電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、主減速器集成在一起構(gòu)成電驅(qū)動(dòng)總成。其中電機(jī)控制高壓線束采用內(nèi)部連接，外部直接提供高壓直流電，這種設(shè)計(jì)大大節(jié)省了線束成本，代表了電動(dòng)化汽車動(dòng)力總成的主流發(fā)展方向。＞

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)任務(wù)2

典型電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與檢修二、非獨(dú)立結(jié)構(gòu)式電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2018款比亞迪E5的電機(jī)控制器位于安裝在車輛的前艙內(nèi)的高壓電控總成內(nèi)部。圖所示為比亞迪E5高壓電控總成的位置。＞

安裝位置任務(wù)2

典型電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與檢修二、非獨(dú)立結(jié)構(gòu)式電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2018款的比亞迪E5電機(jī)控制器是高壓電控總成的一部分，與電機(jī)控制器功能相關(guān)的外部高壓接口有電池包高壓直流輸入接口(直流母線正極接口、直流母線負(fù)極接口)和電機(jī)控制器三相交流電輸出接口(驅(qū)動(dòng)電機(jī)三相交流電輸入接口)。＞

結(jié)構(gòu)電機(jī)控制器外部結(jié)構(gòu)任務(wù)2

典型電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與檢修二、非獨(dú)立結(jié)構(gòu)式電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)高壓電控總成是將純電動(dòng)汽車的雙向交流逆變式電機(jī)控制器(VTOG)、車載充電器(OBC)、高壓配電箱和DC-DC轉(zhuǎn)換器這4個(gè)高壓電控裝置合為一體。＞

結(jié)構(gòu)電機(jī)控制內(nèi)部結(jié)構(gòu)任務(wù)2

典型電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與檢修二、非獨(dú)立結(jié)構(gòu)式電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)這種結(jié)構(gòu)形式的非獨(dú)立結(jié)構(gòu)的電機(jī)控制器，主要由大容量薄膜電容(660μF母線電容總成、70μF、25μF)、VTOG控制板、IGBT模塊(IGBT驅(qū)動(dòng)板和IGBT)、三相交流輸出霍爾電流傳感器、VTOG電源電路板等組成。＞

結(jié)構(gòu)電機(jī)控制內(nèi)部結(jié)構(gòu)任務(wù)2

典型電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與檢修二、非獨(dú)立結(jié)構(gòu)式電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)＞

結(jié)構(gòu)電機(jī)控制模塊VTOG2019款比亞迪E5電機(jī)控制器中配有霍爾電流傳感器，用來(lái)檢測(cè)電機(jī)控制器輸出三相交流電的輸出電流。任務(wù)2

典型電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與檢修二、非獨(dú)立結(jié)構(gòu)式電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)＞

結(jié)構(gòu)大容量薄膜電容2018款比亞迪E5的電機(jī)控制器內(nèi)部高壓電路中的母線電容使用的是大容量薄膜電容。任務(wù)2

典型電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與檢修二、非獨(dú)立結(jié)構(gòu)式電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)＞

結(jié)構(gòu)霍爾電流傳感器高壓電控總成中采用了霍爾電流傳感器來(lái)檢測(cè)電流。為檢測(cè)電流方向，有的采用了正、負(fù)電源供電。任務(wù)2

典型電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與檢修二、非獨(dú)立結(jié)構(gòu)式電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)＞

結(jié)構(gòu)主動(dòng)泄放模塊和被動(dòng)泄放模塊為確保車輛安全，電機(jī)控制器內(nèi)部同樣設(shè)有主動(dòng)泄放模塊和被動(dòng)泄放模塊，這樣確保車輛高壓下電或碰撞下電時(shí)，能迅速將車輛高壓電路中高壓電在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)泄放到60V以下。任務(wù)2

典型電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與檢修二、非獨(dú)立結(jié)構(gòu)式電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)＞

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2018款比亞迪E5的電機(jī)控制器不是獨(dú)立結(jié)構(gòu)，它由集成在高壓電控總成內(nèi)部的幾個(gè)部件組成。從電機(jī)控制器功能來(lái)看，電機(jī)控制器內(nèi)部的電機(jī)控制模塊VTOG、大容量薄膜電容和電流傳感器是分別獨(dú)立安裝在高壓電控總成內(nèi)部的合適位置的，所以，高壓電控總成內(nèi)非獨(dú)立結(jié)構(gòu)式電機(jī)控制器的功能組件是完整的，但是它們是分散布置在高壓電控總成內(nèi)部的。任務(wù)2

典型電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與檢修三、典型電機(jī)控制器控制原理驅(qū)動(dòng)控制比亞迪E5的電機(jī)控制器在驅(qū)動(dòng)控制時(shí)有如下功能：車輛前進(jìn)時(shí)驅(qū)動(dòng)控制，高壓輸出電壓控制、電流控制、限功率和限轉(zhuǎn)矩控制(在電壓跌落、過(guò)電流、過(guò)溫、IPM過(guò)溫、IGBT過(guò)溫保護(hù)實(shí)施)、電控系統(tǒng)防盜、能量回饋控制、主動(dòng)泄放、被動(dòng)泄放控制等功能。充電控制比亞迪E5的電機(jī)控制器在充電控制時(shí)有如下功能：交直流轉(zhuǎn)換，雙向充放電控制，自動(dòng)識(shí)別單相、三相相序，根據(jù)充電電流控制充電方式，根據(jù)充電設(shè)備識(shí)別充電功率，根據(jù)車輛或其他設(shè)備請(qǐng)求信號(hào)控制車輛對(duì)外放電，斷電重啟充電，CAN通信，故障處理記錄，在線CAN編寫及自檢等。任務(wù)2

典型電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與檢修四、電機(jī)控制器檢測(cè)＞

電機(jī)控制器基本檢查檢查電機(jī)控制器各插接器，確認(rèn)插件是否連接到位，是否有退針現(xiàn)象，若有應(yīng)及時(shí)插接到位。檢查電機(jī)控制器各連接線束是否牢靠或破損，若發(fā)現(xiàn)有破損或者是異常連接狀況應(yīng)立即停止車輛使用，并將車輛移至廠家指定維修站點(diǎn)。聞電機(jī)控制器的氣味，若發(fā)現(xiàn)有特殊的油漆味，說(shuō)明電機(jī)內(nèi)部溫度過(guò)高；若發(fā)現(xiàn)較重的煳味，則可能存在燒壞現(xiàn)象。任務(wù)2

典型電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與檢修四、電機(jī)控制器檢測(cè)＞

電機(jī)控制器在線檢測(cè)在汽車起動(dòng)以后，連接診斷儀讀取電機(jī)控制器的相關(guān)數(shù)據(jù)流，根據(jù)數(shù)據(jù)流分析電機(jī)控制器的工況，主要需要讀取的數(shù)據(jù)是電機(jī)控制器高壓檢測(cè)完成指標(biāo)。＞

電機(jī)控制器絕緣檢測(cè)

電機(jī)控制器高壓輸入插接器A端子絕緣檢測(cè)

電機(jī)控制器高壓輸入插接器B端子絕緣檢測(cè)任務(wù)2

典型電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與檢修四、電機(jī)控制器檢測(cè)＞

電機(jī)控制器內(nèi)電器元件檢測(cè)高壓接觸器檢測(cè)高壓接觸器基本檢查①

目視檢查高壓接觸器外殼是否有破損或燒蝕痕跡。②

目視檢查高壓接觸器插腳是否有燒蝕或斷裂。高壓接觸器靜態(tài)檢測(cè)①

查看高壓接觸器針腳或端子，分別找到電磁線圈和高壓觸點(diǎn)兩端的針腳或端子。②

用萬(wàn)用表檢測(cè)電磁線圈的兩個(gè)針腳的電阻。③

用萬(wàn)用表檢測(cè)高壓接觸器高壓觸點(diǎn)的兩接線柱或兩端子電阻，標(biāo)準(zhǔn)電阻值為∞，若檢測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)值不符，則需要更換新的高壓接觸器。任務(wù)2

典型電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與檢修四、電機(jī)控制器檢測(cè)＞

電機(jī)控制器內(nèi)電器元件檢測(cè)高壓接觸器檢測(cè)高壓接觸器動(dòng)態(tài)檢測(cè)①

將高壓接觸器電磁線圈針腳分別連接12V