新能源汽车驱动电机系统检测与维修电子课件绪论

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3. 整车电控系统
整车电控系统的作用是对整车的所有动作进行检测和指挥，类似于人类的大脑。整车电 控系统由整车控制器（VCU）及各子系统组成，整车控制器能够完成检测整车子系统控制单 元的自检状态、能量分配、采集制动踏板和加速踏板信号、控制继电器开关、整车故障检 测、整车上下电控制、故障处理等工作。整车控制器的处理速度一般比较快，能够快速、准 确地接收和发送各种指令，控制车辆各种运行状态。
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三、本课程的任务和内容
本课程内容主要从汽车驱动电机系统基础知识、驱动电机的检测与维修、驱动电机控制 器的检测与维修、冷却系统的检测与维修四个方面进行展开。通过本课程的学习，你将能够 熟练掌握驱动电机系统相关基础知识，能够规范检修驱动电机、驱动电机控制器、冷却系统 等常见的故障。
思考与练习
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二、新能源汽车驱动电机系统
1. 驱动电机系统的组成
驱动电机系统主要由驱动电机、驱动电机 控制器及冷却装置等组成，如图0-3 所示。
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（1）驱动电机 驱动电机（dive motor）是将电能转换成机械能，为车辆行驶提供驱动力的电气装置， 该装置也可具备将机械能转换成电能的功能。 （2）驱动电机控制器 驱动电机控制器（dive motor controller）是控制动力蓄电池与驱动电机之间能量传递 的装置，由控制信号接口电路、驱动电机控制电路和驱动电路组成。 （3）冷却装置 冷却装置（cooling equipment）是用于冷却驱动电机及驱动电机控制器的装置。
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（2）国内发展状况 新能源汽车的快速发展给驱动电机带来了巨大的发展机遇，电机技术的发展成为行业关 注的热点。 我国电动汽车驱动电机系统的发展主要有以下几个方面的特点： 1）在交流异步驱动电机系统方面，形成了小批量生产开发、制造、试验及服务体系，产 品性能基本能满足整车需求，大功率交流异步电机已广泛应用于各类电动客车。 2）在开关磁阻驱动电机系统方面，已形成优化设计和自主研发能力，通过合理设计电机 结构、改进控制技术，产品性能基本满足整车需求。
1. 电动汽车“三电”系统包括什么？各部分的作用是什么？ 2. 新能源汽车驱动电机系统包括什么？各部分的作用是什么？
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一、新能源汽车“三电”系统
新能源汽车，尤其是电动汽车的核心部分是“三电”系统——驱动电机系统、动力蓄电 池系统和整车电控系统，如图0-1 所示，“三电”系统基本组成如图0-2 所示。
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1. 驱动电机系统
驱动电机系统作为电动汽车三大系统之一，是车辆行驶的主要执行机构，其特性决定了 车辆的主要性能指标，直接影响车辆的动力性、经济性和舒适性。
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2. 动力蓄电池系统
动力蓄电池作为电动汽车的能量源，是电动汽车的核心部件之一。动力蓄电池的性能直 接影响电动汽车的行驶里程。
作为“三电”系统中最贵的核心器件，动力蓄电池常用的类型是三元锂电池和磷酸铁锂 电池。动力蓄电池内部除了有不同模组的电芯，还有温度采集传感器、单体电芯电压采集传 感器、电流传感器、主正总线接触器、主负总线接触器、维修开关、母排、连接器、电池管 理系统（battery management system，简称BMS）等。其中，BMS 作为动力蓄电池的大 脑，主要检测动力蓄电池内单体电芯的电压、温度、电流等相关参数，与整车控制系统进行 数据交换，同时还能对动力蓄电池的充放电进行管理。
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（3）驱动电机系统集成化 将原来独立的驱动电机、减速器和一些电控系统进行集成，可以使整个电驱总成线缆的 长度大大缩短、体积更小、质量更小、效率更高、成本更低、便于车辆布局，同时还可解决 不同工艺电路间组合和高电压隔离等问题，但由于仍存在一些较高难度技术问题，未来驱动 电机系统集成化还需要解决很多难题，且需进一步降低成本，提高系统可靠性。图0-4 所示 为比亚迪电动汽车电驱动系统三合一（驱动电机控制器、驱动电机及减速器）示意图，图05 所示为特斯拉Model S 电驱动总成三合一示意图。
国家标准《电动汽车用驱动电机系统 第1 部分：技术条件》（GB/T 18488.1—2015） 中规定：驱动电机系统（drive motor system）是指驱动电机、驱动电机控制器及它们工作 必需的辅助装置的组合。
电动汽车主流的电机类型主要有永磁同步电机和交流异步电机等。目前，电动汽车常用 的电机额定功率基本可以满足整车的驱动需求，很多电动汽车都具备制动能量回收功能。
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2. 驱动电机系统的发展现状
（1）国外发展状况 驱动电机中，有刷直流电机、同步电机、感应电机与有刷磁铁电机商品化历史最长，产 品更新换代不断，迄今还在应用。 近年来美国、欧洲开发的电动客车多采用交流感应电机。其主要优点是价格较低，性能 可靠；缺点是启动转矩小。为了降低车重，电机壳体大多采用铸铝材料，电机恒功率范围较 宽，最高转速可达基速的2～2.5 倍。 日本近年来在批量生产的电动汽车车型上以采用永磁ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ步电机为主流。该种电机恒功率 范围很宽，最高转速可达基速的5 倍。
6）在驱动电机控制器关键部件方面，部分公司已具备旋转变压器研发和生产能力，但产 品精度、可靠性与国外仍有差距。
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3. 驱动电机系统的发展趋势
（1）驱动电机系统永磁化 永磁电机具有效率高、比功率较大、功率因数高、可靠性高和便于维护的优点，且采用 矢量控制的变频调速系统可使永磁电机具有宽广的调速范围。因此，电机的永磁化成为电机 驱动技术的重要发展方向之一。 （2）驱动电机系统数字化 驱动电机系统数字化包括驱动控制的数字化、驱动到数控系统接口的数字化和测量单元 的数字化。未来电机驱动技术发展的必然趋势之一就是数字化，随着计算机技术的发展，高 速、高集成度、低成本的微机专用芯片等问世并商品化，全数字控制系统将成为可能。
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3）在无刷直流驱动电机系统方面，部分企业合理设计及改进控制技术，有效提高了无刷 直流驱动电机产品性能，基本满足电动汽车需求。
4）在永磁同步驱动电机系统方面，已开发了可应用于各类电动汽车的不同系列产品，基 本具备永磁同步电机集成化设计能力，但总体水平与国外仍有一定差距。
5）在永磁电机材料和技术上，部分公司掌握了电机转子磁体先装配后充磁的整体充磁技 术，但技术水平仍与德国和日本有较大差距。国内钕铁硼磁材料产量很高，占全球供应量的 85%，但高性能产品占比则较低。