電動汽車結(jié)構(gòu)原理與檢修課件：電動汽車電機及控制系統(tǒng)檢修

電動汽車電機及控制系統(tǒng)檢修學習情境一驅(qū)動電機系統(tǒng)部件的更換一、電動汽車驅(qū)動電機的種類的及特點1.對驅(qū)動電機的要求一、電動汽車驅(qū)動電機的種類的及特點1.對驅(qū)動電機的要求目前汽車專用驅(qū)動系統(tǒng)主要有三種類型的電機系統(tǒng)，直流電機驅(qū)動系統(tǒng)。永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)、交流感應電機驅(qū)動系統(tǒng)。2.

電動機的類型及特點永磁同步電動機無刷直流電動異步電動機2.

電動機的類型及特點開關(guān)磁阻電動機輪轂電機二、驅(qū)動電機系統(tǒng)工作模式驅(qū)動電機系統(tǒng)由驅(qū)動電機(PMMS)、驅(qū)動電機控制器(MCU)構(gòu)成，通過高低壓線束、冷卻管路與整車其它系統(tǒng)連接。在電動車輛的行駛模式有D檔加速行車時、減速制動時，R檔倒車等工況。以某電動車型為例介紹驅(qū)動電機系統(tǒng)在不同的行駛模式不同的工作狀態(tài)。1.D檔加速行車2.R檔加速行車

3.制動時能量回收

4.E檔行駛時三、驅(qū)動電機系統(tǒng)工作條件?驅(qū)動電機系統(tǒng)正常工作要滿足的條件如下：?高壓電源輸入正常(絕緣性能大于20MΩ)?低壓12V電源供電正常(電壓范圍9-16V)?與整車控制器通訊正常?電容放電正常?旋變傳感器信號正常?三相交流輸出電路正常?電機及電機控制器溫度正常?開蓋保持開關(guān)信號正常四、永磁同步電機的結(jié)構(gòu)及工作原理1.永磁同步電動機的分類永磁同步電機可分為交流永磁同步電機(PMSM)，直流無刷永磁電機(BLDCM)和新型永磁電機(混合式永磁電機(HSM)、續(xù)流增磁永磁電機)三大類，目前電動汽車主要采用的是前2類。永磁同步電動機轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)不同，則電動機的運行特性、控制系統(tǒng)等也不同。根據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子上的位置的不同，永磁同步電動機主要可分為：凸裝式和內(nèi)置式。四、永磁同步電機的結(jié)構(gòu)及工作原理1.永磁同步電動機的分類凸裝式永磁轉(zhuǎn)子嵌入式永磁轉(zhuǎn)子鐵芯2.永磁同步電機的結(jié)構(gòu)交流永磁同步電機電機主要由定子(鋁合金)、轉(zhuǎn)子(永磁)、前后端蓋和和旋變傳感器組成。3.永磁同步電機的機械特性永磁同步電機的機械特性曲線。根據(jù)特性曲線可以看出，永磁同步電機在低轉(zhuǎn)速時扭矩最大，隨著轉(zhuǎn)速的升高扭矩逐漸降低。在在低轉(zhuǎn)速時功率隨轉(zhuǎn)速增加，在高轉(zhuǎn)速時保持恒定的功率。五．交流異步電機的結(jié)構(gòu)及工作原理在電動汽車的應用中，籠型異步電動機較為廣泛。其結(jié)構(gòu)簡單、造價低、結(jié)構(gòu)堅固，而且維護起來也很容易。1.交流異步電動機的結(jié)構(gòu)五．交流異步電機的結(jié)構(gòu)及工作原理2.交流異步電動機的工作原理六、

電機控制器結(jié)構(gòu)及功能根據(jù)GB/T18488.1-2001《電動汽車用電機及其控制器技術(shù)條件》對電機控制器的定義，電機控制器就是控制主牽引電源與電機之間能量傳輸?shù)难b置、是由外

界控制信號接口電路、電機控制電路和驅(qū)動電路組成。1.電機控制器主要功能電機控制器主要功能包括車輛的怠速控制(爬行)；控制電機正轉(zhuǎn)(前進)；控制電機反轉(zhuǎn)(倒車)；能量回收(交流轉(zhuǎn)換直流)駐坡(防溜車)。電機控制器另一個重要功能是通信和保護，實時進行狀態(tài)和故障檢測，保護驅(qū)動電機系統(tǒng)

和故障反饋。電機控制器的核心元件電機控制器使用以下傳感器來提供驅(qū)動電機系統(tǒng)的工作信息，包括：n

電流傳感器用以檢測電機工作的實際電流(包括母線電流、三相交流電流)

。n

電壓傳感器用以檢測供給電機控制器工作的實際電壓(包括動力電池電壓、12蓄電池電壓)。n

溫度傳感器用以檢測電機控制系統(tǒng)的工作溫度(包括IGBT模塊溫度、

電機控制器板載溫度)

。某車型驅(qū)動電機控制器的銘牌從電機的銘牌中可以看到電機型號、冷卻方式電機額定電壓、最大輸出電流等參數(shù)。2.電機控制器結(jié)構(gòu)電機控制器構(gòu)主要由接口電路、控制主板、IGBT模塊(驅(qū)動)、超級電容、放電電阻、電流感應器、殼體水道等組成。2.電機控制器結(jié)構(gòu)電動車型電機的控制器內(nèi)部的三相輸出和直流高低壓輸入母線。三相輸

出高低壓

輸入2.電機控制器結(jié)構(gòu)機控制器內(nèi)部的超級電容、控制主板和接口電路。2.電機控制器結(jié)構(gòu)電機控制器內(nèi)部的IGBT模塊和電流感應器IGBT模塊電流感應器

2.電機控制器結(jié)構(gòu)電機控制器內(nèi)部的電容與直流母線的連接和放電電阻七、

電機的傳感器在電機上安裝的傳感器主要有電機溫度傳感器和測量電機轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)變壓器。1.電機溫度傳感器電機溫度傳感器功用的作用是檢測電機定子繞組的溫度，并提供散熱風扇啟動的信號之一。某車型溫度傳感器為PT1000型熱敏電阻，溫度在0℃時阻值100Ω

，溫度每增加1℃。阻值增加3.8Ω。散熱風扇啟動溫度值：45℃≤電機溫度＜50℃時冷卻風扇低速啟動；電機溫度≥50℃時，冷卻風扇高速啟動；電機溫度降至40℃時冷卻風扇停止工作。電機溫度傳感器外觀圖。2.旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器(resolver/transformer)安裝在驅(qū)動電機上，是一種電磁式傳感器，又稱同步分解器，用來測量旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)軸角位移和角速度。在電動汽車

上，使用旋轉(zhuǎn)變壓器作為測量驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速的元件，并將轉(zhuǎn)速信號傳遞給電機

控制器。旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)簡圖旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)簡圖C-在兩線圈夾角為0-90°之間時輸出電壓與輸入電壓關(guān)系A(chǔ)-兩線圈夾角為0°時的輸出電壓與輸入電壓關(guān)系B-在兩線圈夾角為90°時輸出電壓與輸入電壓關(guān)系旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)八、驅(qū)動電機的更換當電機損壞時需要更換電機，更換電機時要按照高壓操作的規(guī)范進行。

某車型永磁同步電機的安裝位置及其相關(guān)器件。1.拆卸驅(qū)動電機的步驟?將鑰匙置于OFF擋并關(guān)閉及所有用電器；將鑰匙從點火開關(guān)拔下并妥善保管。?斷開蓄電池低壓負極電纜?擰開散熱水箱蓋?將車輛舉升?拆下前機艙擋板?在下方排放冷卻液，并斷開電機上的進出水管路。?拔下驅(qū)動電機器上的低壓線束?用專用工具拆下電機控制器的高壓插頭1.拆卸驅(qū)動電機的步驟?拆卸車輪?拔下空調(diào)壓縮機上的高低壓插件，在電機上拆下空調(diào)壓縮機的固定螺栓，將空調(diào)壓縮機移動到遠離電機位置并固定?拆卸制動鉗總成并固定?使用專用工具將驅(qū)動軸從制動盤中拔出?用撬棍將將驅(qū)動軸從變速器中撬出，拔出拔出左右兩個驅(qū)動軸?拆卸固定驅(qū)動電機的懸架螺栓?從車輛下方拆下驅(qū)動電機和減速器總成?安裝步驟與拆卸步驟相反2.

電機總成安裝完成后的檢查?電機總成安裝完成后，需進行如下檢查?水路系統(tǒng)安裝正確性，是否有滴、漏水等異常情況?各部件機械部件安裝是否牢固?各線纜所連接電源的極性連接是否正確?各電氣插接器連接是否到位，相應的插口或鎖緊螺絲是否卡緊或擰緊?各高、低壓部件的絕緣性是否良好

電動汽車電機及控制系統(tǒng)檢修學習情境二．檢查與排除驅(qū)動電機控制系統(tǒng)故障【學習目標】1.了解電機電機控制器的工作原理2.掌握驅(qū)動電機系統(tǒng)的故障診斷方法3.掌握旋轉(zhuǎn)變壓器的故障排除方法4.了解驅(qū)動電機系統(tǒng)的故障分析【情境描述】一名客戶的車輛在行駛幾公里偶爾掉高壓現(xiàn)象，儀表顯示動力蓄電池故障指示燈亮，系統(tǒng)故障燈亮，車輛無法行駛。使用故障檢測儀讀出故障碼為P0518(電機控制器欠壓故障)，經(jīng)確定故障在驅(qū)動電機系統(tǒng)，作為一名技師請你維修客戶的車輛。一、電機控制器逆變原理電機控制器作為整個制動系統(tǒng)的控制中心，它由逆變器和控制器兩部分組成。逆變器接收電池輸送過來的直流電電能，逆變成三相交流電給汽車電機提供電源。逆變器內(nèi)部電路二、驅(qū)動電機系統(tǒng)故障排除當驅(qū)動電機系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，驅(qū)動電機控制器(MCU)將故障信息發(fā)送給整車控制器(VCU)。整車控制器根據(jù)電機、電池、DC/DC等零部件故障和整車CAN網(wǎng)絡(luò)故障及VCU硬

件故障進行綜合判斷，確定整車的故障等級，并進行相應的

控制處理。等級名稱故障后處理1級致命故障電機零扭矩，1S緊急斷開高壓，系統(tǒng)故障燈亮2級嚴重故障2級電機故障，電機零扭矩；2級電池故障，系統(tǒng)故障燈亮3級一般故障進入如跛行工況/降功率，系統(tǒng)故障燈亮4級輕微故障4級故障屬于維修提示，但VCU不對整車進行限制，

只儀表顯示。4級能量回收故障，僅停止能量回收，行駛不受影響。整車故障的4級劃分1.驅(qū)動電機系統(tǒng)電路2.驅(qū)動電機系統(tǒng)低壓插件某車型驅(qū)動電機低壓插件端子位置和形狀見圖3-36。低壓插件為

19針，主要包括旋轉(zhuǎn)變壓器、電機溫度傳感器和高低壓互鎖接口。檢修電機低壓插件時先確認插件是否連接到位，是否有“退針”現(xiàn)象。連接器型號編號信號名稱說明Amphenol

RTOW01419PN03A激勵繞組R1電機旋轉(zhuǎn)變壓器接口B激勵繞組R2C余弦繞組S1D余弦繞組S3E正弦繞組S2F正弦繞組S4GTH0電機溫度接口HTL0LHVIL1(+L1)高低壓互鎖接口MHVIL2(+L2)驅(qū)動電機低壓插接器端子定義驅(qū)動電機控制器低壓插件型號編號信號名稱說明AMP35pinC-776163-112激勵繞組R1電機旋

轉(zhuǎn)變壓

器接口11激勵繞組R235余弦繞組S134余弦繞組S323正弦繞組S222正弦繞組S433屏蔽層2412V_GND控制電

源接口112V+32CAN_HCAN總線

接口31CAN_L30CAN_PB29CAN_SHIELD10TH電機溫

度傳感

器接口9TL28屏蔽層8485+RS485總

線接口7485-15HVIL1(+L1)高低壓互鎖接HVIL2(+L2)驅(qū)動電機控制器低壓插接器端子接口定義旋轉(zhuǎn)變壓器電路故障排除在電機與控制器低壓線束連接正確時如果出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)變壓器出現(xiàn)故障，一般分為兩情況：一種是旋轉(zhuǎn)變壓器本身故障，另一種為控制器旋變解碼電路故障。不管哪一種故障，都將會導致電機系統(tǒng)無法啟動或轉(zhuǎn)矩輸出偏小等現(xiàn)象。以某車型為例，檢查電機旋轉(zhuǎn)變壓器是否損壞。首先檢查電機控制器與電機連接低壓線束無退針與虛接現(xiàn)象，檢查電機控制器低壓控制插件12V供電是否正常。?檢查線路的通斷根據(jù)電路圖X脫開電機控制器插頭測量電機旋變插頭35的針腳至電機控制器針腳19針之間導線是否出現(xiàn)斷路/短路情況。?檢查勵磁繞組的電壓檢查勵磁繞組的電壓，打開點火開關(guān)ON檔測量插件端應有3-3.5V交流電壓。檢查線圈的電阻值用萬用表測量電機旋變傳感器的阻值。正確的線圈阻值如下：?正弦繞組阻值：拔下插件測量傳感器端子