新能源汽車驅動電機及控制系統檢修 課件 項目六 電機控制系統檢修

檢修驅動電機絕緣故障教學目標1.能夠具備資料查詢、收集和整理能力；2.能夠正確使用絕緣測試儀；3.能夠對驅動電機及控制器進行絕緣檢測。重點：絕緣測試儀的使用方法。難點：驅動電機及控制器絕緣檢測方法。一任務描述二任務分析三信息收集四制定方案五任務實施六總結評價教學流程一、任務描述

吉利4S店維修技師小王今天接了一臺帝豪EV450純電動汽車。車輛無法啟動，儀表動力系統故障燈點亮，故障診斷儀報車輛絕緣故障。如果你是小王，你該如何診斷并排除這個故障呢？二、任務分析1.為什么需要絕緣檢測？2.如何檢測新能源汽車漏電？一、新能源汽車絕緣檢測原理

1.絕緣相關概念什么是絕緣？工程上一般意義的絕緣是指，為了隔離人、其他帶電或者不帶電結構，在帶電器件表面包裹一層不導電物質的做法。不導電的物質被叫做絕緣材料。絕緣電阻，絕緣介質所具有的電阻值，是衡量介質絕緣性能好壞的物理量，在常見的測量方式中，則表現為帶電器件與殼體、大地等參考平臺之間的電阻值，由于數值較大，單位常用“兆歐”表示。漏電流，談電氣系統絕緣性能時，所指漏電流是系統內流過絕緣材料表面的電流，數值越大，說明系統絕緣性能越差，一般單位為“mA”。比較不同絕緣材料或者系統絕緣能力的高低有幾個參數：絕緣電阻、漏電流，一般用于表示絕緣測試結果。采用電動汽車絕緣檢測儀實時監(jiān)測電動車輛高壓系統對車輛的電氣絕緣性能，確保車輛在絕緣狀態(tài)下運行，對保證乘客人身安全、電氣設備正常工作以及車輛安全運行具有重要意義。三、信息收集2.電氣絕緣失效的危害電動汽車，與傳統車相比，電子電氣系統的比例大大增加。并且，電動汽車動力系統是以往不曾在汽車上使用過的高壓系統，動輒幾百伏的電壓平臺。因此電氣絕緣是電動汽車高壓安全的重要項目。根據相關標準中對人體安全電流的要求（DC10mA，AC2mA），GB-T18384-2015電動汽車安全要求中規(guī)定，絕緣電阻最低要求：直流100Ω/V，交流500Ω/V。電氣系統如果出現絕緣失效，視程度不同，會造成累進的后果。系統中只有一個點絕緣出現故障，暫時對系統不會產生明顯影響；出現多點絕緣失效，則漏電流會在兩點之間流轉，在附近材料上積累熱量，遇到適當情形，可能會引發(fā)火災。同時，影響電器的正常工作；最嚴重的情形，可能發(fā)生人員觸電。當然，汽車的電氣都在底盤等乘車人員一般無法觸及的地方，最可能遇到觸電危險的，可能是生產和維修人員。電氣系統絕緣失效的常見原因，除了設計和制造問題以外，一般包括：熱老化，光老化，低溫環(huán)境下的材料脆裂，固定不當引起的摩擦損傷等等。三、信息收集3.電動汽車上的電氣系統電動汽車高壓系統的電源動力電池包。系統中的負載電氣包括：電機及電機控制器，空調、轉向助力、剎車助力等。在絕緣監(jiān)測系統中，電動汽車上的電氣系統按照電源和負載劃分成兩部分，絕緣阻值分別測量計算。三、信息收集4.動力電池包對地絕緣檢測方法動力電池包，是有源系統，測量絕緣電阻的過程中，可以利用自身的電源。而普通的材料測量絕緣，則需要借助測量儀器的電源進行。動力電池系統的絕緣電阻測量，主要有兩類方法。一類是交流信號注入法，另一類是外接電阻法。交流信號注入法，指給動力電池正負極之間注入一定頻率的低壓交流信號，通過測量系統反饋，獲得系統的絕緣電阻。缺點是，測試信號在系統中形成波紋干擾，影響系統正常工作。三、信息收集外接電阻法，在正負極之間接入一系列電阻，利用電路中設置開關的通斷，可以獲得兩個狀態(tài)下電阻上的電壓值，通過列出電路狀態(tài)方程，兩個方程聯立接觸動力電池正極對地和負極對地的電阻值，判斷電池正負極對地絕緣情況。下面是4種外接電阻測量法的圖示。方法1：

對稱接入電路兩組電阻，其中R1、R2、R3、R4為500k歐姆大電阻，R和R’是200歐姆小電阻。通過開關S的閉合和斷開，調整R1的接入和切出，兩次測量電池包正負極對地電壓值。按照基爾霍夫定律，列出兩次電路的方程，聯立求解，求出電池包正負極對地的電阻。三、信息收集方法2：與方法1思路類似，只是電阻的具體接法不同，且端電壓測量的是外接電阻兩端電壓。同樣可以根據開關S通和斷兩種情況，列出兩個方程，求解電池包正負極對地電阻值。三、信息收集方法3：與方法1思路類似，如上圖所示。狀態(tài)1，全部斷開兩個開關S1、S2，用電壓表測量正負極對地電壓；狀態(tài)2，開關設置在外接小電阻電路上，閉合S1斷開S2，再次測量正極對地和負極對地電壓。這種方法，是當前被討論最多的一種。三、信息收集方法4：先分別測量電池包正負極端子對同一個電壓平臺電壓；比較選取電壓小的那一側，并聯一個已知阻值的電阻R0；再次分別測量正負極端子對電壓平臺電壓；由此可以計算出電池包正負極中對電壓平臺電阻較小一側的電阻值。三、信息收集4、高壓負載的絕緣性能檢測高壓負載的絕緣性包含兩個部分，一部分是高壓負載對電氣平臺的絕緣性能，另一部分是高壓負載對低壓電路的絕緣性能。為了避免不相干因素的影響，測量需要遵守如下原則：首先，確保與動力電池電源處于斷開狀態(tài)；其次，斷開電路中所有電源、輔助電源；再次，測量點應全面覆蓋所有外殼、框架；最后，確保全部待測高壓負載導電件完整連接。測量方法，在高壓負載的端子與車輛地之間或者高壓端子與低壓電路之間施加較高直流電壓，檢測兩部分之間的漏電流，進而計算出絕緣電阻。測試情形如上圖所示。三、信息收集二、吉利帝豪EV450電機控制系統絕緣檢測流程1、電機控制系統高壓電路分析純電動汽車電機控制系統高壓回路出現絕緣故障，車輛會第一時間報警并輸出故障碼。絕緣監(jiān)控回路會檢測車輛高壓回路與車身之間的絕緣阻值判斷是否存在漏電風險。高壓絕緣部件必須具備極高的絕緣電阻值，一般達到兆歐級別。當絕緣監(jiān)控回路檢測的絕緣阻值低于某一限值時（不同車型閥值不同），純電動汽車控制策略會采取如限功率、切斷高壓電等安全保護措施，以確保人員及車輛安全可靠。絕緣監(jiān)控一般包括以下兩個方面：1）高壓直流電對地絕緣阻值2）高壓交流電對地絕緣阻值吉利帝豪EV450純電動汽車驅動電機控制系統高壓回路如下圖所示。動力電池包高壓正負極直流母線通過EP42高壓線束連接器連接分線盒，將高壓直流電通過EP54高壓線束連接器輸送至電機控制器。高壓直流電通過電機控制器內部逆變器電路逆變成三相交流電，通過EP62高壓線束連接器輸出至驅動電機三相繞組U\V\W。三、信息收集三、信息收集測量方法及步驟：1.開啟電源開關“ON/OFF”,選擇所需電壓等級,開機默認為500V檔,選擇所需電壓檔位,對應指示燈亮,輕按一下高壓“啟?！辨I,高壓指示燈亮,LCD顯示的穩(wěn)定數值乘以10即為被測的絕緣電阻值。當試品的絕緣電阻值超過儀表量程的上限值時,顯示屏首位顯示“1”后三位熄滅。2.關閉高壓時只需再按一下高壓“啟?！辨I,關閉整機電源時按一下電源“ON/OFF”注:測量時,由于試品有吸收、極化過程,絕緣值讀數逐漸向大數值漂移或有一些上下跳動系正常現象。三、信息收集2、接線端子符號含義測量絕緣電阻時,線路“L”與被測物同大地絕緣的導電部分相接,接地“E”與被測物體外殼或接地部分相接,屏蔽“G”與被測物體保護遮蔽部分相接或其他不參與測量的部分相接消除表泄漏所引起的誤差。測量電氣產品的元件之間絕緣電阻時,可將“L”和“E”端接在任一組線頭上進行。如測量發(fā)電機相間絕緣時,三組可輪流交換,空出的一相應安全接地。三、信息收集1.存放保管本表時,應注意環(huán)境溫度和濕度,放在千燥通風的地方為宜,要防塵、防潮防震、防酸堿及腐蝕氣體。2.測物體為正常帶電體時,必須先斷開電源,然后測量會危及人身設備安全!3.本儀表端子之間開啟高壓后有較高的直流電壓,在進行測量操作時人體各部分不可觸本儀表為交直流兩用,不接交流電時,儀表使用電池供電,接入交流電時,優(yōu)先使流電。4.當表頭左上角顯時表示電池電壓不足,應更換新電池。儀表長期不用時,應將電池全部取出,以免銹蝕儀表注意事項：三、信息收集四、制定方案

本次實訓任務主要是完成純電動汽車絕緣故障的檢修。查閱相關資料，制定檢修步驟。五、任務實施五、任務實施五、任務實施五、任務實施六、任務總結1.能夠具備資料查詢、收集和整理能力；2.能夠正確使用絕緣測試儀；3.能夠對驅動電機及控制器進行絕緣檢測。謝謝??！檢修電機旋變信號的故障教學目標1.能夠具備資料查詢、收集和整理能力；2.能夠正確分析旋變信號相關電路；3.能夠正確檢測與判斷旋變傳感器故障。重點：旋變傳感器的工作原理。難點：旋變故障的檢測方法。一任務描述二任務分析三信息收集四制定方案五任務實施六總結評價教學流程一、任務描述

吉利4S店維修技師小王今天接了一臺EV450純電動汽車。車輛無法掛擋行駛，儀表動力系統故障燈點亮。如果你是小王，你該如何診斷并排除這個故障呢？二、任務分析1.為什么需要絕緣檢測？2.如何檢測新能源汽車漏電？一、旋變傳感器工作原理

旋轉變壓器簡稱“旋變”，又稱“解析器”。旋轉變壓器主要用于運動伺服控制系統中，作為角度位置的傳感和測量用。早期的旋轉變壓器用于計算解析裝置中，作為模擬計算機中的主要組成部分之一。其輸出，是隨轉子轉角作某種函數變化的電氣信號，通常是正弦、余弦、線性等。這些函數是最常見的，也是容易實現的。在對繞組做專門設計時，也可產生某些特殊函數的電氣輸出。但這樣的函數只用于特殊的場合，并不是通用的。與編碼器類似，旋轉變壓器也是將機械運動轉化為電子信號的轉動式機電裝置。但與編碼器不同的是，旋轉變壓器傳輸的是模擬信號而非數字信號。結構方面，旋轉變壓器由1個一次繞組（勵磁）和2個相位在機械上成90°的二次繞組（正弦、余弦）組成，見圖2所示。旋轉變壓器的輸出信號需要控制器能夠轉換模擬信號的信號輸入電路。三、信息收集旋轉變壓器的參數之一為磁極數。圖3為單轉速旋轉變壓器的輸出。磁極數等于旋轉變壓器轉動一圈的已調幅正弦周期數。多級旋轉變壓器是通過在轉子和定子中相等地增加磁極數來實現的。最大轉速受旋轉變壓器的尺寸影響，一般用來提高精度。而一個單轉速旋轉變壓器本質上是一個低精度的單圈絕對式裝置。隨著轉速輸出的增加，旋轉變壓器也會失去絕對位置信息。如果空間允許，在一個多轉速旋轉變壓器上再加一個單轉速旋轉變壓器可既可提高精度，又可獲得絕對位置輸出。由于具有和電機相似的結構（繞組、疊片、軸承和支架），旋轉變壓器可用于超重載應用。因為不帶電路硬件，它能夠在更加極端的溫度下運行。因為不帶光學元件以及不需精密對準，它能耐受更多的沖擊和振動。因為不帶光學元件和電路硬件，它能夠用于高輻射環(huán)境。旋轉變壓器已經過時間的考驗，但是模擬信號輸出限制了其使用范圍。旋轉變壓器最常見用于交流永磁無刷伺服電機。三、信息收集二、旋變解碼當前新能源汽車電驅動旋變解碼大都采用CPU處理器、FPGA/CPLD與軟件技術相結合的方式.。下面將以一種基于滿足功能安全需求的數字處理器旋變軟件解碼架構為例來介紹旋變“軟件解碼”，如圖4所示。旋變輸出sin+/-、cos+/-信號進過“比較器”處理得到單端sin/cos信號，進入低通濾波，再進行AD轉換分別送入FPGA和CPU。FPGA會產生旋變的勵磁電壓信號，并處理sin/cos信號來計算轉子的角度和速度；同時，CPU也會處理sin/cos信號計算出轉子角度和速度，并與FPGA計算結果做效驗，另外，CPU還會監(jiān)控FPGA對旋變的輸入/輸出信號的處理過程。三、信息收集三、EV450旋變傳感器工作電路分析

1、旋變傳感器電路圖2、BV11及BV13低壓接插件三、信息收集3、旋變傳感器阻值

余弦：14.5±1.5Ω

正弦：13.5±1.5Ω

勵磁：9.5±1.5Ω三、信息收集四、制定方案

本次實訓任務主要是完成純電動汽車旋變故障的檢修。查閱相關資料，制定檢修步驟。五、任務實施五、任務實施五、任務實施五、任務實施五、任務實施六、任務總結1.能夠具備資料查詢、收集和整理能力；2.能夠正確分析旋變信號相關電路；3.能夠正確檢測與判斷旋變傳感器故障。謝謝！！檢修電機過溫故障教學目標1.能夠具備資料查詢、收集和整理能力；2.能正確分析電路圖，制定檢修方案；3.能夠對驅動電機過溫故障進行診斷與排除。重點：驅動電機過溫故障的診斷與排除。一任務描述二任務分析三信息收集四制定方案五任務實施六總結評價教學流程一、任務描述

吉利4S店維修技師小王今天接了一臺EV450純電動汽車。車輛無法掛擋行駛，儀表動力系統故障燈點亮。如果你是小王，你該如何診斷并排除這個故障呢？二、任務分析1.驅動電機的溫度如何控制？2.如何檢測電機溫度？

一、吉利帝豪EV300電機過溫故障檢測流程1、EV450驅動電機冷卻系統驅動電機轉子高速旋轉會產生高溫,熱量通過機體傳遞,如果不加以降溫,駆動電機無法正常工作,所以驅動電機機體內設置有冷卻液道,通過冷卻液的循環(huán)與外界進行熱交換。這樣能將驅動電機的工作溫度保持在一定范圍內,防止驅動電機過熱。車載充電機(如配備)工作時將高壓交流電轉化成高壓直流電,其轉化過程中會產生大量的熱量,因此車載充電機內部也有冷卻液道,通過冷卻液的循環(huán)降低車載充電機的工作溫度。電機控制器不但控制驅動電機的高壓三相供電,還要將動力電池的高壓直流電轉化成低壓直流電為鉛酸電池充電。在此過程中會產生熱量,需要通過冷卻液循環(huán)散熱。動力電池工作電流大,產熱量大,同時電池包處于一個相對封閉的環(huán)境,就會導致電池的溫度上升。通過冷卻液的循環(huán)降低動力電池的工作溫度。冷卻系統的作用就是通過冷卻液循環(huán)散熱為驅動電機、車載充電機(如配備)、電機控制器這三大部件進行散熱。三、信息收集1）.電動水泵冷卻系統（電機、電池）有兩個電動水泵，電動水泵由低壓電路驅動，為冷卻液的循環(huán)提供壓力。在電動水泵的驅動下冷卻液在管路中的流向如下圖：2）.冷卻風扇冷卻風扇總成安裝在機艙內散熱器的后部,它可增加散熱器和空調冷凝器的通風量,從而有助于加快車輛低速行駛時的冷卻速度。風扇采用雙風扇,高低速的控制模式,通過兩個不同的電機驅動扇葉。冷卻風扇由整車控制模塊（VCU）利用冷卻風扇低速繼電器和冷卻風扇高速繼電器直接控制,在低速電路中,采用串聯調速電阻的方式來改變風扇的轉速。3）.冷卻液本車采用的冷卻液為符合SH0521要求的電機用乙二醇型電機冷卻液(防凍液)冰點≤-40℃,禁止使用普通清水。電機冷卻液不能混用。冷卻液加注量(L):7。三、信息收集2、EV450驅動電機冷卻系統部件位置1.膨脹罐

2.散熱器

3.三通閥4.散熱器風扇

5.冷卻水泵3、EV450冷卻系統電氣原理框圖三、信息收集4、電機溫度傳感器電路分析如圖所示為帝豪EV450電機控制器溫度傳感器電路，由兩個溫度傳感器測量驅動電機定子繞組溫度，兩個均為負溫度系數熱敏電阻溫度傳感器。如溫度傳感器及其線路出現故障，也會導致驅動系統過溫故障。三、信息收集四、制定方案

本次實訓任務主要是完成純電動汽車電機過溫的檢修。查閱相關資料，制定檢修步驟。五、任務實施五、任務實施五、任務實施五、任務實施六、任務總結1.能夠具備資料查詢、收集和整理能力；2.能正確分析電路圖，制定檢修方案；3.能夠對驅動電機過溫故障進行診斷與排除。謝謝?。z修電機過溫故障教學目標1.能夠具備資料查詢、收集和整理能力;2.能夠掌握吉利帝豪EV300電機控制器供電原理;3.能夠對驅動電機及控制器供電回路進行檢測。重點：驅動電機控制器供電故障檢修。一任務描述二任務分析三信息收集四制定方案五任務實施六總結評價教學流程一、任務描述

吉利4S店維修技師小王今天接了一臺帝豪EV450純電動汽車。車輛無法啟動，儀表動力系統故障燈點亮，車輛無法行駛。如果你是小王，你該如何診斷并排除這個故障呢？二、任務分析1.電機控制器如何供電？2.供電故障如何檢修？

三、信息收集

一、吉利帝豪EV450電機控制器供電回路檢測流程1、電機控制系統低壓供電電路分析以下圖為低壓電源配電圖及電機控制器低壓供電回路電路圖，IG2繼電器控制腳由車身電腦BCM控制。當按下啟動電源開關，IG2繼電器閉合，來自蓄電池正極的12V電源通過20AEF04保險絲及（IR05）IG2繼電器輸出腳，經過10AIF18保險絲后到達BV11的25號IG端子給電機控制器提供工作電源。電機控制器集成DC/DC轉換器。同樣，來自總保險絲的蓄電池電源經過7.5A的EF32保險絲，給電機控制器及DC/DC模塊提供常電。BV12的1號B+端子連接蓄電池正極柱頭，是DC/DC的低壓輸出端。三、信息收集2、車輛保險絲、繼電器

安裝位置室內保險絲、繼電器布置圖三、信息收集四、制定方案

本次實訓任務主要是完成純電動汽車電機控制器供電故障的檢修。查閱相關資料，制定檢修步驟。五、任務實施五、任務實施五、任務實施六、任務總結1.能夠具備資料查詢、收集和整理能力;2.能夠掌握吉利帝豪EV300電機控制器供電原理;3.能夠對驅動電機及控制器供電回路進行檢測。謝謝！！檢修電機控制器通訊故障教學目標1.能夠具備資料查詢、收集和整理能力2.能夠掌握吉利帝豪EV450數據通訊系統工作原理3.能夠對電機控制器P-CAN總線進行檢測重點：CAN-BUS通訊原理。難點：電機控制器通訊故障檢測。一任務描述二任務分析三信息收集四制定方案五任務實施六總結評價教學流程一、任務描述

吉利4S店維修技師小王今天接了一臺帝豪EV450純電動汽車。車輛無法啟動，儀表多個故障燈點亮，車輛無法行駛。如果你是小王，你該如何診斷并排除這個故障呢？二、任務分析1.CAN-BUS如何工作？2.CAN總線如何檢修？

三、信息收集

一、吉利帝豪EV300電機控制器P-CAN總線檢測流程1、吉利帝豪EV300數據通訊系統基本知識吉利帝豪EV450純電動汽車采用了三種數據通訊方式：CAN、K-LINE和K-LINE（診斷），該系統的優(yōu)點為減少了控制電路導線數量及提高了系統的穩(wěn)定性及可靠性。CAN（ControllerAreaNetwork）總線，全稱為控制器局域網絡總線，即控制設備相互連接，進行數據交換，是國際上應用最廣泛的現場總線之一。被設計為車用ECU之間的通訊總線，實現信息交互，形成汽車電子控制網絡。CAN總線的通訊介質是雙絞線，高速CAN總線的通訊速率為500kpbs，雙絞線終端為2只120Ω的電阻。高速CAN總線是差分總線。工作時，CAN-H和CAN-L的狀態(tài)可以從靜止或閑置電平驅動至兩者相反的極限。其中，大約為2.5V的閑置電平被認為是隱性傳輸數據并解釋為邏輯1。將線路驅動至極限時，CAN-H電壓將升高1V而CAN-L將降低1V。極限電壓差2V被認為是顯性傳輸數據并解釋為邏輯0。如下圖所示。三、信息收集吉利帝豪EV450純電動汽車有兩路CAN通訊總線，分別為動力CAN總線（P-CAN）和車身CAN總線（B-CAN）。VCU集成網關控制器的功能，作為主要信息處理及交互模塊。動力