4.2驱动电机及控制系统结构原理
新能源汽车结构与检修课件-4.2驱动电机及控制系统结构原理-248
《新能源汽车结构原理与检修》
机械工业出版社
拓展阅读
利用空调变频器驱动空调压缩机
《新能源汽车结构原理与检修》
机械工业出版社
任务实施
• 1、高压防护作业及场地隔离 • 2、电机旋转变压器检测 • 3、驱动电机系统数据流记录与分析
《新能源汽车结构原理与检修》
机械工业出版社
单元小结
北汽EV160电机控制器 《新能源汽车结构原理与检修》
长城WEY P8电机控制器 机械工业出版社
2.2 电机控制器
（2）电机控制器结构 电机控制器以IGBT模块（绝缘栅双极型晶体管）为核心，主要由控制板、冷 却水道、UVW高压插件、直流高压插件、IGBT模块及驱动板组成。 驱动电机控制器内部设有故障诊断电路，当诊断出系统异常时会激活一个错 误代码，发送给整车控制器，同时也会存储该故障码和数据。
《新能源汽车结构原理与检修》
机械工业出版社
2.1驱动电机系统
在再生能量阶段，通过车轮的旋转带动电机转动。此时电动机转为 发电机的功能，由电机控制器将电机产生的交流电转为直流电，然后向 动力电池充电。
《新能源汽车结构原理与检修》
机械工业出版社
2.1驱动电机系统
（1）驱动电机 新能源汽车驱动电机除了常见的定子、转子外，还有冷却水道、旋 转变压器、高压接线盒等其他部件。
《新能源汽车结构原理与检修》
机械工业出版社
2.1驱动电机系统
（1）驱动电机 新能源汽车驱动电机除了常见的定子、转子外，还有冷却水道、旋 转变压器、高压接线盒等其他部件。
《新能源汽车结构原理与检修》
比亚迪秦驱动电机系统
机械工业出版社
2.1驱动电机系统
（2）电机冷却系统 电机的散热方式主要有自然冷却和液体冷却两种，新能源汽车普遍 采用液体冷却方式，俗称水冷。 新能源汽车电机冷却系统与传统燃油车的冷却系统很相似，只是冷 却水泵为电子式，由１２Ｖ电源驱动其运转。
第四章 驱动电机及控制系统
组通过的线电流值。
额定转速
在额定电压输入下以额定功率输出时对应的电机最低转速。
额定功率
额定条件下，电机轴上输出的机械功率。
峰值功率
在规定的时间内，电机允许输出的最大功率。
最高工作转速 相应于电动汽车最高设计车速的电机转速。
最高转速
在无带载条件下，电机允许旋转的最高转速。
额定转矩
电机在额定功率和额定转速下的输出转距。
整车控制器（VCU）根据驾驶员意图发出各种指令，电机 控制器响应并反馈，实时调整驱动电机输出，以实现整车的 怠速、前行、倒车、停车、能量回收以及驻坡等功能。电机 控制器另一个重要功能是通信和保护，实时进行状态和故障 检测，保护驱动电机系统和整车安全可靠运行。
第四章 驱动电机及控制系统
2.电动汽车对驱动电机性能的要求
由于存在电刷、 换向器等易损件, 所以必须进行定期维护 或更換。
第四章 驱动电机及控制系统
2.新能源汽车直流电动机的性能要求 （1）低能耗性
为了延长一次充电续驶里程以及抑制电动机的温升、 尽量 保持低损耗和高效率成为直流电动机的重要特性 。 近年来, 由 于稀土系列永磁体的研究开发, 直流电动机的效率已明显提高, 能耗明显减低。 （2）环境适应性
直流电动机作为新能源汽车的驱动电机时, 与在室外使用时 的环境大致相同, 所以要求在设计时充分考虑密封的问题, 防止 灰尘和水汽侵入电动机, 另外还要考虑电动机的散热性能。
第四章 驱动电机及控制系统
（3）抗振动性 由于直流电动机具有较重的电枢, 所以在颠簸的路况行驶时,
车辆振动会影响到轴承所承受的机械应力, 对这个应力进行监 控和采取相应的对策是很有必要的。 同时由于振动, 很容易影 响到換向器和电刷的滑动接触, 因此必须采取提高电刷弹簧预 紧力等措施。
新能源汽车--混合动力汽车分类和工作原理
4.2混合动力汽车分类和工作原理
3.混联式工作原理 混联混合动力汽车在结构上综合了串联式和并联式的
特点。它主要偏向于并联结构，但又包含一些串联结构的 特点。
4.2混合动力汽车分类和工作原理
（1）高速巡航时，由发动机单独驱动。此时相当于传 统燃油汽车运行。
4.2混合动力汽车分类和工作原理
（2）在市区行驶时，如果电池完全充满，则选用纯电 池驱动方式。
若车辆减速时，汽油发动机停止工作，电机替代发动 机为高压蓄电池充电。
4.2混合动力汽车分类和工作原理
新途锐混合动力的起动-停车系统在提高燃油经济性方 面同样有着出色的表现。拥堵的城市路况中，如遇红灯使 车辆处于静止状态，两个驱动装置均停止工作，一旦驾驶 者松开制动器，车辆即刻恢复驱动力；在行驶过程中，电 机与发动机通过干式离合器默契合作，可节省超过2 5 % 的燃料消耗。
外插电式混合动力能提供更好的节油比例，是传统混 合动力技术的一个扩展。相对传统混合动力车辆能较多的 利用电网能源，从而降低油耗、减少排放，但将消耗一定 的电能。例如大众高尔夫（电机130KW）的测试数据为 每百公里8度电和2.5L的油耗，节油在50~60%。
4.2混合动力汽车分类和工作原理
4.2.2混合动力汽车的工作原理
5.高压系统保养插头 TW。 该插头是高压蓄电池两个部分之间的电桥，如果拔下
了这个保养插头，那么这两部分的连接就断开了。
4.2混合动力汽车分类和工作原理
（1）保养插头的开锁和上锁。 请关闭点火开关。要想够着高压系统保养插头TW，
必须打开行李箱内的高压系统保养盖板。这个保养插头就 在混合动力蓄电池单元 AX1上的桔黄色橡胶盖下，因此必 须先移开这个橡胶盖。
4.2混合动力汽车分类和工作原理
4.2任务二 驱动电机及控制系统结构原理
任务二 驱动电机及控制系统结构原理
1.驱动电机系统 动力电池的高压直流电输送至电机控制器，电机控制器将直流电转换为交流电输送 给驱动电机。
任务二 驱动电机及控制系统结构原理
1.驱动电机系统 在再生能量阶段，通过车轮的旋转带动电机转动。此时电动机转为发电机的功能， 由电机控制器将电机产生的交流电转为直流电，然后向动力电池充电。
任务二 驱动电机及控制系统结构原理
2.电机控制器 （3）电机控制器 电机控制器通过脉冲宽度调制PWM的方式控制IGBT工作，从而将电流从DC转换 到AC(电池到驱动电机)或者从AC转化到DC(驱动电机到电池)。
任务二 驱动电机及控制系统结构原理 3.电机系统运行数据分析
任务二 驱动电机及控制系统结构原理 3.电机系统运行数据分析
目录
CONTENTS
任务二 驱动电机及控制系统结构原理
任务二 驱动电机及控制系统结构原理
学习目标 1.了解驱动电机及控制系统基本结构 2.了解电机控制器的功能及结构原理 3.能够分析驱动电机系统的运行数据
任务二 驱动电机及控制系统结构原理
一、相关知识 1.驱动电机系统 新能源电动汽车的驱动电机系统主要由驱动电动机DM和电机控制器MCU组成， 电机系统通过高低压线束、冷却管路与整车其它系统进行连接。
任务二 驱动电机及控制系统结构原理
1.驱动电机系统 （3）旋转变压器 旋转变压器是一种电磁式传感器，又称作同步分解器，简称旋变。用来测量驱动电 机的转轴角位移和角速度。由激励绕组、余弦绕组和正弦绕组3个线圈组成。
任务二 驱动电机及控制系统结构原理
2.电机控制器 （1）电机控制器功能 电机控制器是驱动电机系统的控制中心，又称智能功率模块，通常简称为MCU。 主要功能是控制电机的旋转速度、旋转方向以及再生能量回收。此外，电机控制器 还要对电流传感器、电压传感器、温度传感器等输入信号进行处理，并将驱动电机 系统的运行状态通过CAN总线发送给整车控制器。
电机控制器结构及工作原理
电机控制器是一种用于控制电机运行的装置，主要包括电源模块、控制电路、功率电路和保护电路等组成部分。
下面是电机控制器的一般结构和工作原理：电源模块：电源模块为电机控制器提供电能，通常包括整流器和滤波器等电路，将来自电网或电池的电能转换为适合控制电路和功率电路使用的直流电源。
控制电路：控制电路是电机控制器的核心部分，负责接收用户输入的控制信号，并根据信号进行相应的处理和计算，控制电机的启停、速度、方向等参数。
控制电路通常包括微处理器、传感器、编码器和驱动器等元件。
功率电路：功率电路负责将控制信号转换为电机驱动所需的高功率输出信号。
它包括功率放大器、开关器件（如晶体管或功率场效应管）和电机驱动部分，通过控制开关器件的导通与断开来调节电机的电流和电压，从而实现电机的速度和扭矩控制。
保护电路：保护电路用于监测和保护电机和控制器免受电压过高、电流过大、过热等不良情况的影响。
它包括过流保护、过温保护、短路保护和电压保护等功能，确保电机和控制器的安全运行。
电机控制器的工作原理如下：接收信号：控制电路接收来自用户输入或其他控制系统的指令信号，例如速度设定、启停信号等。
处理信号：控制电路对接收到的信号进行处理，根据设定的算法和逻辑进行计算和判断，并生成相应的控制信号。
驱动电机：功率电路接收控制信号，并将其转换为适合电机驱动的高功率信号。
通过控制开关器件的导通与断开，调节电机的电流和电压，实现电机的转速和扭矩控制。
监测与保护：保护电路实时监测电机和控制器的工作状态，如电流、温度、电压等参数，一旦检测到异常情况，会触发保护机制，保护电机和控制器免受损坏。
电机控制器的结构和工作原理可以根据具体应用和要求进行调整和优化。
不同类型的电机控制器可能有不同的电源模块、控制电路和保护电路设计，以适应不同的电机类型和工作条件。
新能源驱动电机结构及原理
新能源驱动电机结构及原理
随着全球对环保的关注和对石油资源日益紧张的担忧，新能源汽车逐渐成为了汽车产业的发展趋势。
而新能源汽车的核心就是电动驱动系统，其中电机是电动驱动系统的核心组件。
新能源驱动电机可以分为直流电机和交流电机两大类。
直流电机结构简单、可靠性高，但是效率较低，因此逐渐被交流电机取代。
交流电机按照转子结构可分为异步电机和同步电机两类，而同步电机又可分为永磁同步电机和感应同步电机两类。
永磁同步电机利用了永磁材料的磁场产生磁通量，从而实现电机的转动。
这种电机结构简单、效率高，但是永磁材料的价格较高。
感应同步电机则是利用了转子和定子之间的电磁感应原理，通过变化的磁场产生电流，从而实现电机的转动。
这种电机结构复杂，但是成本低，因此在家用和商用车辆中被广泛使用。
除了电机结构的不同，新能源驱动电机还有许多其他的技术特点，如电机控制技术、电机散热技术、驱动电机与车辆控制系统的结合等。
这些都是新能源汽车产业中需要不断探索和研究的方向。
- 1 -。
新能源汽车结构与检修课件-第四章驱动电机及控制系统
机械效率
在额定运行时电机轴上输出的机械功率与电机在额定运行时电源输入
到电机定子绕组上的功率之比值。
电机及控制器整 电机转轴输出功率除以控制器输入功率
体效率
温升
电机在运行时允许升高的最高温度。
（2）各种驱动电机的基本性能比较
项目 功率密度 过载能力（%） 峰值效率（%） 负荷效率（%） 功率因数（%） 恒功率区 转速范围（rpm） 可靠性 结构的坚固性 电机的外形尺寸 电机质量
却很大，因此产生一定的主磁通所需要的励磁电流较大， 一般为额定电流的20~50%。励磁电流是无功电流，励 磁电流较大是异步电动机功率因数较低的主要原因。为
提高功率因数，必须减小励磁电流，最有效的方法就是 减小气隙长度。异步电动机的气隙大小一般为0.2~1.5 mm左右。
(5)小型化、轻量化 直流电动机的转子部分含有较大比例的铜, 如电枢绕
组和换向器铜片, 所以与其他类型的电动机相比, 直流电 动机的小型化和轻量化更难以实现。 目前可以通过采用 高磁导率、 低损耗的电磁钢板减少磁性负荷, 虽然增加了 成本, 但可以实现轻量化 。
(6)免维护性 对于电刷, 根据负荷情况和运行速度等使用条件的不
直流电动机 低 200
85-89 80-87 ------------4000-6000 一般
差 大 重
三相异步电动机 中
300-500 94-95 90-92 82-85 1：5
12000-20000 好 好 中 中
永磁同步电动机 高 300
95-97 97-85 90-93 1：2.25 4000-10000 优良 一般
他励
并励
串励
图4-6直流电机的励磁方式
复励
直流电机励磁绕组所耗功率虽只占整个电机功率的1～3%， 但其性能随励磁方式不同产生很大差别，电动机的机械特性 也大不相同，如图4-7所示
《新能源汽车结构原理与检修》教学课件—04驱动电机及控制系统
任务一 驱动电机基础知识
3.永磁同步电机 （3）应用特点 永磁同步电机所需要的钕铁硼永磁材料是稀土资源，因此生产成本较高，并且温度 大幅度变化时还会引发退磁现象。但是该电机的功率密度高、调速范围大，适用于 高速公路网受限，频繁起停工况，目前广泛应用于新能源电动汽车上。
任务一 驱动电机基础知识
4.交流感应电机 交流感应电机又称做异步电机，即转子置于旋转磁场中，在旋转磁场的作用下，获 得一个转动力矩使转子转动，由电气工程师尼古拉·特斯拉于1887年发明。
任务一 驱动电机基础知识
1.电机分类 （1）安全性高。 （2）起动转矩和调速范围大。 （3）效率高、损耗低，还应在车辆减速时实现再生能量回收功能。 （4）质量小。电动机应尽量采用铝合金外壳，以降低电机质量。 （5）电压高。 （6）可靠性高、运行噪音小，耐高温和耐潮特性强。 （7）成本低、使用寿命长、结构简单、便于维护。
任务一 驱动电机基础知识
4.交流感应电机 （1）电机结构 交流感应电机主要由定子与绕组、笼型转子、转子轴、轴承、前后端盖以及风扇等 部件组成。
任务一 驱动电机基础知识
4.交流感应电机 （1）定子 定子有A-X、B-Y、C-Z3个绕组线圈，各线圈按一定规律分别嵌放在定子槽内。定 子是电机中固定不动的部分，主要任务是产生一个旋转磁场。旋转磁场并不是用机 械方法实现的，而是以交流电通过电磁绕组中，使其磁极性质循环改变，故相当于 一个旋转的磁场，按照所用交流电的种类划分为单相电机和三相电机两种。
任务一 驱动电机基础知识
4.交流感应电机 （2）转子 转子主要由铁芯和绕组组成。转子绕组由插在转子槽中的多根导条和两个环形端环 组成，若去掉转子铁芯，整个绕组的外形就像一个鼠笼，故称笼型绕组。
任务一 驱动电机基础知识
新能源汽车动力系统技术手册
新能源汽车动力系统技术手册1. 引言随着环保意识的提升和能源紧缺的问题日益突出，新能源汽车作为未来汽车发展的重要方向，逐渐受到广泛关注。
新能源汽车动力系统作为其核心技术，对于实现汽车的高效、环保运行起着至关重要的作用。
本技术手册将详细介绍新能源汽车动力系统的原理、组成以及相关技术细节，以期为相关领域的技术研发和工程实践提供参考。
2. 新能源汽车动力系统概述新能源汽车动力系统是指整车上的能源转换和传递系统，主要包括电池组、电动机、电控系统以及传动装置等核心组件。
在新能源汽车中，传统的内燃机被电动机取代，电池成为主要供能装置，通过电控系统实现能量的高效转换和管理，进而驱动传动装置实现车辆运动。
3. 电池组3.1 电池组概述电池组是新能源汽车动力系统的重要组成部分，其质量和性能直接影响整车的续航里程和动力驱动性能。
电池组一般由多个电池单体组成，组合方式可分为串联和并联两种形式，以满足不同车辆的功率和能量需求。
3.2 电池管理系统为了确保电池组的有效运行和延长电池的使用寿命，电池管理系统起着至关重要的作用。
该系统通过实时监测电池组的电压、温度等参数，实施电池充放电过程的控制、保护和均衡，以提高电池组的安全性和可靠性。
4. 电动机4.1 电动机种类和特性新能源汽车中常用的电动机主要有永磁同步电动机、异步电动机和开关磁阻电动机等。
每种电动机都有其独特的特性和适用场景，选择合适的电动机对于提高整车的动力性能和效率至关重要。
4.2 电动机驱动控制技术电动机驱动控制技术是新能源汽车动力系统的重要研究方向之一。
通过对电动机的转矩和速度进行控制，可以实现车辆动力输出的精确控制和高效利用，提升整车的动力性能和能量利用效率。
5. 电控系统5.1 电控系统概述电控系统是新能源汽车动力系统中的大脑，负责对整个动力系统的各个组件进行协调和控制。
其主要功能包括能量管理、工作状态监测、故障诊断和系统保护等，以实现动力系统的高效运行和安全稳定。
电动床结构原理
电动床的基本原理1. 概述电动床是一种通过电力驱动的床，可以实现自动调节床面高度和角度。
它通常由床架、驱动系统、控制系统和电源系统等组成。
本文将详细解释电动床的结构原理，并介绍其工作原理和应用。
2. 结构组成一个典型的电动床主要由以下几个部分组成：2.1 床架床架是支撑整个床体的主要结构，通常采用金属材料制造，如钢铁或铝合金。
它具有足够的强度和稳定性来承受使用者的重量，并提供稳定的支撑平台。
2.2 驱动系统驱动系统是电动床实现高度和角度调节功能的核心部分。
它通常由直流电机、传动装置和控制装置组成。
2.2.1 直流电机直流电机是驱动系统中最关键的元件之一，它通过转换电能为机械能来实现驱动功能。
直流电机一般采用无刷直流电机（BLDC）或有刷直流电机（DC）。
2.2.2 传动装置传动装置将电机的旋转运动转化为床架的升降和角度调节运动。
常见的传动装置包括蜗轮蜗杆传动、齿轮传动和链条传动等。
传动装置可以根据需要提供不同的速度和力矩输出。
2.2.3 控制装置控制装置是驱动系统的大脑，它接收来自用户或其他输入源的信号，并控制直流电机以实现相应的床体调节。
控制装置通常由微处理器、电路板和相关的传感器组成。
2.3 控制系统控制系统是整个电动床的中枢，负责接收和处理用户输入以及控制驱动系统实现相应的床体调节。
它通常由用户界面、控制器和相关电路组成。
2.3.1 用户界面用户界面允许用户通过按钮、开关或遥控器等方式与电动床进行交互。
用户可以通过用户界面选择所需的床高度和角度，以及其他特定功能。
2.3.2 控制器控制器是连接用户界面和驱动系统之间的桥梁，它根据用户输入信号生成相应的驱动信号，并将其发送给驱动系统以实现床体调节。
控制器还负责监测和反馈床体的状态信息。
2.4 电源系统电源系统为电动床提供所需的电能，通常使用交流电源或直流电池。
交流电源通常用于家庭和医疗机构，而直流电池则适用于户外和移动场景。
3. 工作原理当用户通过用户界面选择所需的床高度和角度时，控制器将相应的指令传递给驱动系统。
新能源电机控制器结构及工作原理
新能源电机控制器，通常是指电动汽车、电动自行车等电动车辆中用来控制电动机工作的核心部件。
其主要结构和工作原理如下：
1. 硬件结构：
输入模块：通常包含电压传感器、电流传感器和转速传感器，用于检测电池的电压、电流和电机的转速。
主控单元：主要包括微控制器（MCU），负责处理传感器数据、计算控制信号和执行控制算法。
功率变换模块：包括逆变器和斩波器，前者将直流电转换为交流电供给电机，后者则调节电机电压和电流，实现调速和限流功能。
隔离与保护：包含隔离电路和过温、过载、短路等保护电路，保证系统的安全运行。
接口模块：用于与车辆电子系统、电池管理系统（BMS）以及其他外部设备通信。
2. 工作原理：
传感器采集数据：通过输入模块，实时监测电池电压、电流和电机转速等信息。
控制算法：主控单元根据这些数据，运用控制算法（如PID控制、模糊控制等）计算出电机的驱动信号，如电压和频率。
逆变器与斩波器：根据控制信号，逆变器将直流电转换为交流电，斩波器则调节输出电压和电流，实现电机的调速和扭矩控制。
电机驱动：交流电通过电机绕组，驱动电机转动，实现车辆的行驶。
保护功能：如果检测到异常情况，如过载、过热或短路，控制器会立即触发相应的保护措施，防止电机损坏或车辆故障。
新能源电机控制器是电动车动力系统的关键组成部分，它的性能直接影响到电动车的性能、效率和安全性。
新能源汽车驱动电机及其控制ppt课件
应用：大功率、低速车辆，尤其是驱动系统功率需求较大的大型电动客车、特 斯拉等（矢量变频控制，缩小与同步电机差距），调速范围大
3、永磁同步电机
优点：小体积、轻量化、功率密度高，能耗小20%；缺点：成本高。应用广泛
4、开关磁阻电机
优点：结构简单，效率高（>85%）,成本低，调速灵活（可以通过改变电压， 导通和关断角度，拥有很好的调速范围和能力）；缺点：转矩脉动较大，噪音 大。在电动汽车上在试验阶段
2023/12/22
48
主要内容
1
汽车驱动电机概述
2
驱动电机的结构原理
3
逆变器的结构原理
4
电机检测与故障分析
2023/12/22
49
电机检测与故障分析（比亚迪e5）
2023/12/22
50
电机检测与故障分析（知豆D2）
2023/12/22
51
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输入简单的文字
这里输入简单的文字概述 以往我们只是用颜色的深浅、形状的大小以及字体的 不同来突出某些重要内容，这有一个很大的弊端，就 是要强调的内容会一直处于强调地位，当我们讲述别 的内容时，它会分散观众的视线；强调动画，通过对 象的放大、缩小、闪烁、变色等动作实现强调效果， 并能够让演示者自如控制，强调过后自动回复到初始 状态。与那些戛然而止的PPT相比，加一个简单的片 尾动画将收到意想不到的效果：一是作为礼貌，提醒 大家演示结束，并给人一定的缓冲时间，准备接下来 的活动；二是与片头动画相呼应，做到有始有终，避 免给人虎头蛇尾的印象。
电机驱动电路原理
电机驱动电路原理
电机驱动电路原理是一种用于控制电机运转的电路设计。
这种电路通常由一个电机驱动器和一个控制器组成。
电机驱动器是用来提供电力和控制信号的设备。
它接收来自控制器的信号，并将电流传送给电机，以控制电机的运转。
电机驱动器通常包括一个功率开关，用来控制电机的通断，并根据控制器的指令进行调节。
控制器是用来指挥电机驱动器的设备。
它接收来自用户或其他信号源的输入，然后根据输入生成控制信号，再将控制信号传送给电机驱动器。
控制器可以是一个简单的电路，也可以是一个复杂的微处理器系统，取决于具体的应用场景和要求。
在电机驱动电路中，通常会使用一些电子元件来实现各种功能。
例如，电机驱动器中会使用功率开关来控制电流的通断。
常见的功率开关包括晶体管、场效应管和继电器等。
另外，还会使用传感器来感知电机的状态，例如速度传感器和位置传感器等。
电机驱动电路采用的控制方式多种多样，根据不同的需求和应用场景选择合适的控制算法。
常见的控制算法包括开环控制和闭环控制。
开环控制是一种简单的控制方式，通常只需根据预定的输入信号来控制电机的运转。
闭环控制则需要反馈电机的实际状态，并根据反馈信息来调整控制信号，使电机达到预定的运转状态。
总之，电机驱动电路是一种用于控制电机运转的关键电路。
它
通过控制器生成控制信号，并通过电机驱动器将信号传送给电机，以实现电机的运转。
不同的应用场景和需求会有不同的电机驱动电路设计，但基本原理和组成部件大致相同。
伺服电机内部结构及其工作原理分解
伺服电机内部结构及其⼯作原理分解伺服电机内部结构伺服电机⼯作原理伺服电机原理⼀、交流伺服电动机交流伺服电动机定⼦的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定⼦上装有两个位置互差90°的绕组，⼀个是励磁绕组Rf，它始终接在交流电压Uf上；另⼀个是控制绕组L，联接控制信号电压Uc。
所以交流伺服电动机⼜称两个伺服电动机。
交流伺服电动机的转⼦通常做成⿏笼式，但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性，⽆“⾃转”现象和快速响应的性能，它与普通电动机相⽐，应具有转⼦电阻⼤和转动惯量⼩这两个特点。
⽬前应⽤较多的转⼦结构有两种形式：⼀种是采⽤⾼电阻率的导电材料做成的⾼电阻率导条的⿏笼转⼦，为了减⼩转⼦的转动惯量，转⼦做得细长；另⼀种是采⽤铝合⾦制成的空⼼杯形转⼦，杯壁很薄，仅0.2-0.3mm，为了减⼩磁路的磁阻，要在空⼼杯形转⼦内放置固定的内定⼦.空⼼杯形转⼦的转动惯量很⼩，反应迅速，⽽且运转平稳，因此被⼴泛采⽤。
交流伺服电动机在没有控制电压时，定⼦内只有励磁绕组产⽣的脉动磁场，转⼦静⽌不动。
当有控制电压时，定⼦内便产⽣⼀个旋转磁场，转⼦沿旋转磁场的⽅向旋转，在负载恒定的情况下，电动机的转速随控制电压的⼤⼩⽽变化，当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。
交流伺服电动机的⼯作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转⼦电阻⽐后者⼤得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相⽐，有三个显著特点：1、起动转矩⼤由于转⼦电阻⼤，其转矩特性曲线如图3中曲线1所⽰，与普通异步电动机的转矩特性曲线2相⽐，有明显的区别。
它可使临界转差率S0＞1，这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，⽽且具有较⼤的起动转矩。
因此，当定⼦⼀有控制电压，转⼦⽴即转动，即具有起动快、灵敏度⾼的特点。
2、运⾏范围较⼴3、⽆⾃转现象正常运转的伺服电动机，只要失去控制电压，电机⽴即停⽌运转。
当伺服电动机失去控制电压后，它处于单相运⾏状态，由于转⼦电阻⼤，定⼦中两个相反⽅向旋转的旋转磁场与转⼦作⽤所产⽣的两个转矩特性（T1－S1、T2－S 2曲线）以及合成转矩特性（T－S曲线）交流伺服电动机的输出功率⼀般是0.1-100W。
伺服原理、电机振动
步进电动机的工作原理
• 电动机的转速直接取决于绕组与电源接通或断开的变化频 • 率。若按A—C—B—A的顺序通电，则电动机反向转动。
电动机绕组与电源的接通或断开，通常是由电子逻 辑电路来控制的。
（a）A相通电
（b）B相通电
c）C相通电
图4-4 三相反应式步进电动机的工作原理图
步进电机的构造
步进电动机的特点
速度积分增益小 －－－＞ 负载运动追踪性越好
速度比例增益調整和机械刚性的关系
当机械刚性高 档机械刚性低
－－＞ －－＞
Kv可调小 Kv可调大
常用参数设定说明
• 位置比例增益（Kp）
位置比例增益依据马达转子惯量值调整 调整原则：在马达停止时不震动的外围内，调高Kp。
當马达转子惯量大 或 机械刚性高
－－＞Kp可调高－－＞定位刚性大
绝对式编码器
一、接触式码盘测量
接触式码盘示意图。
（a） 结构简图 （b）4位BCD码盘 （c）4位格雷码盘 图4-20 接触式码盘
绝对式编码器
若是n位二进制码盘，就有n圈码道，且圆周均
为2n等分，即共有2n个数就来表示其不同位置，所能分辨的
角度为
360 0 2n
分辨力=
1 2n
显然，位数n越大，所能分辨的角度越小，测量精度就越大。
1—直线位移检测装置 2—测量部件 3—初级绕组 4—次级绕组 图4-17 直线电动机的结构
直线电机构造
直线电动机的特性
（1）直线电动机所产生的力直接作用于移动部件，因此省去滚 珠丝杠和螺母等机械传动环节，可以减少传动系统的惯性，提 高系统的运动速度、加速度和精度，避免振动的产生。 （2）由于动态性能好，可以获得较高的运动精度。 （3）如果采用拼装的次级部件，还可以实现很长的直线运动距 离。 （4）运动功率的传递是非接触的，没有机械磨损。 以上是直线电动机优点。但是由于直线电动机常在大电流和低 速下运行，必然导致大量发热和效率低下。因此，直线电动机 通常必须采用循环强制冷却及隔热措施，才不会导致机床热变 形。
详解电动车控制器结构原理及维修
详解电动车控制器构造原理与维修控制器的构造与原理〔一〕控制器的组成与工作原理1．有刷控制器的构造与工作原理电动自行车的控制器是电动自行车的驱动系统，它是电动车整车中的核心部件。
它的主要作用是控制电动机的转速。
控制器和调速转把配合，控制电动机的转速，能随刹车开关的闭合使电动机断电。
并通过仪表控制线路，使仪表显示电源电压、欠压及行驶里程。
另外控制器还参加其他功能，例如定速巡航、零启动、反充电〔能量再生〕、行车里程计算与显示、电制动和智能助力控制，以及各种状态的指示功能等。
控制器的工作是由脉冲信号控制功率管的开启和关闭时间，决定电动机换向的顺序和时间，从而决定电动机的转向和转速。
目前电动自行车的控制器，无论是有刷的还是无刷的，普遍采用脉宽调速〔PWM〕方式，控制器部必须具有PWM发生器电路、电源电路、功率器件、功率器件驱动电路、控制部件〔转把、闸把、电动机霍尔等〕信号的采集与处理电路、过电流与欠电压等保护电路。
〔1〕有刷控制器的构造有刷控制器的外形如图1所示。
有刷控制器的部主要由集成电路和外围元器件组成。
有刷控制器的部构造如图2所示。
〔2〕控制器的工作原理有刷控制器的工作原理如图3所示。
1〕放电电路该电路的主要功能是把蓄电池电压经限流电阻器，由稳压集成电路稳压后向控制器输出其部电路所需要的正常工作电压，如12 V、15V和18V等，然后12V电压再经三端稳压集成电路7805或主芯片部5V稳压电路输出5V电压，供给外接元器件〔转把和闸把〕作为电源电压。
在实际电路中，转把电动机异常或其他原因造成场效应晶体管电流增大时，限电流保护电阻上的电压相应升高，该升高电压加到主芯片控制电路而使主芯片部逻辑电路动作，切断输出驱动信号，场效应晶体管因无驱动电压而截止，电路得到保护。
4〕驱动电路驱动电路是把主芯片输出的微弱驱动脉冲电压加以放大，加到场效应晶体管的栅极，使其到达良好的饱和状态而导通。
5〕输出电路控制器的输出功率管一般使用场效应晶体管，它的栅极得到驱动后，场效应晶体管饱和导通。
驱动电机工作原理
驱动电机工作原理
驱动电机是一种能将电能转化为机械能的设备，它通常由电源、驱动电路和电机三部分组成。
驱动电机的工作原理基于法拉第电磁感应定律和洛伦兹力定律。
当通电流经过电机中的线圈时，会在线圈中产生磁场。
这个磁场会与电机中的永磁体或其他磁体相互作用，产生一个力矩，从而使电机转动。
这个力矩被称为电磁力矩。
具体来说，当电流通过电机的线圈时，电流会产生一个磁场，该磁场与永磁体的磁场相互作用，从而使线圈受到一个力的作用。
这个力的方向根据洛伦兹力定律确定，它取决于电流的方向和磁场的方向。
当电流的方向改变时，线圈上的力也会改变，从而使电机转动。
驱动电机通常使用电子驱动器来改变电流的大小和方向。
电子驱动器可以根据需要改变电流的频率、幅值和相位，从而控制电机的转速和扭矩。
通过调整电流的大小和方向，可以实现驱动电机的正转、反转以及变速等操作。
除了直流电机，交流电机也是常用的驱动电机类型之一。
交流电机主要包括感应电机和同步电机。
感应电机通过感应电磁感应现象来产生转矩，而同步电机则通过与交流电源的频率同步来产生转矩。
交流电机的驱动原理与直流电机类似，也是利用电磁力矩来使电机转动。
总的来说，驱动电机的工作原理是通过电流在电机中产生磁场，
利用磁场与磁体相互作用产生力矩，从而实现电能转化为机械能的过程。
不同类型的电机有不同的工作原理，但都是基于电磁感应和洛伦兹力的基本原理。
介绍纯电动汽车的电驱动系统结构及原理
介绍纯电动汽车的电驱动系统结构及原理电驱动系统是纯电动汽车的核心组成部分，它由电机、电池、电控系统和传动装置等多个部件组成。
本文将从电驱动系统的结构和原理两个方面进行介绍。
一、电驱动系统的结构电驱动系统一般由电机、电池、电控系统和传动装置组成。
1. 电机：电驱动系统的关键部件之一，负责将电能转化为机械能，驱动汽车行驶。
电动汽车常用的电机类型包括交流异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机等。
2. 电池：电驱动系统的能量来源，通过储存化学能将其转化为电能供电机使用。
目前常用的电池类型有锂离子电池、镍氢电池和超级电容器等。
3. 电控系统：电驱动系统的控制中枢，负责监测和控制电机的工作状态，实现对电机的启停、转速调节和能量回馈等功能。
电控系统通常由控制器、传感器和通信模块构成。
4. 传动装置：电驱动系统将电机的转动力量传递给车轮，使汽车运动。
传动装置根据不同的车型和性能要求，可以采用单速传动、多速传动或无级变速传动等不同的结构形式。
二、电驱动系统的原理电驱动系统的工作原理可以简单概括为：电池提供电能，电控系统控制电机的工作，电机驱动传动装置将动力传递给车轮，从而使车辆运动。
1. 电能供应：电驱动系统的能量来源是电池，电池通过化学反应将化学能转化为电能。
电池的电能储存可以通过充电桩、太阳能电池板等方式进行。
2. 电机工作：电控系统检测车辆的工作状态，并根据需求控制电机的启停和转速。
电控系统通过控制器对电机进行控制，实现电机的正转、反转和调速等功能。
3. 动力传递：电机通过传动装置将动力传递给车轮，从而推动车辆运动。
传动装置根据不同的车型和性能要求，可以采用不同的传动形式，如齿轮传动、链条传动和无级变速传动等。
4. 能量回馈：在制动和减速时，电驱动系统可以通过电机的反向工作将动能转化为电能，储存在电池中，以实现能量的回收和再利用，提高能源利用效率。
电驱动系统是纯电动汽车实现电能转化为机械能的重要组成部分。
它通过电池提供电能，电机将电能转化为机械能，电控系统控制电机的工作，传动装置将动力传递给车轮，从而实现纯电动汽车的驱动。
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北汽EV160电机控制器
长城WEY P8电机控制器
2.2 电机控制器
（2）电机控制器结构 电机控制器以IGBT模块（绝缘栅双极型晶体管）为核心，主要由控制板、冷 却水道、UVW高压插件、直流高压插件、IGBT模块及驱动板组成。 驱动电机控制器内部设有故障诊断电路，当诊断出系统异常时会激活一个错 误代码，发送给整车控制器，同时也会存储该故障码和数据。
蔚来ES6前置永磁同步电机+后置异步感应电机的驱动系统
学习目标
1．了解驱动电机及控制器基本结构 2．了解驱动电机控制器的功能、结构与工作原理
1．具备资料查询、收集和整理能力 2. 能进行驱动电机的结构分析能力 3. 具备一定的驱动电机系统的运行数据分析能力
理论知识
01 02 03
2.1驱动电机系统
新能源电动汽车的驱动电机系统主要由驱动电动机（DM）和电机 控制器（MCU）组成，电机系统通过高低压线束、冷却管路与整车其 它系统进行连接。
2.1驱动电机系统
驱动电机是车辆的唯一动力源向外输出扭矩，驱动车辆前进或后退。 根据车辆不同的运行状态，新能源汽车的驱动电机具有电力驱动和能量 回收两种工作模式。
当车辆采用电力驱动时，动力电池的高压直流电输送至电机控制器， 电机控制器将直流电转换为交流电输送给驱动电机，电机运转时产生的 扭矩传递给驱动轮使车辆行驶。
2.1驱动电机系统
在再生能量阶段，通过车轮的旋转带动电机转动。此时电动机转为 发电机的功能，由电机控制器将电机产生的交流电转为直流电，然后向 动力电池充电。
2.1驱动电机系统
（3）旋变变压器 旋转变压器是一种电磁式传感器，又称作同步分解器，简称旋变。 用来测量驱动电机的转轴角位移和角速度。由激励绕组、余弦绕组和正 弦绕组3个线圈组成。
2.1驱动电机系统
2.1驱动电机系统
2.2 电机控制器
（1）电机控制器功能 电机控制器是驱动电机系统的控制中心，又称智能功率模块，通常简称为 MCU。 MCU的主要功能是控制电机的旋转速度、旋转方向以及再生能量回收。此外， 电机控制器还要对电流传感器、电压传感器、温度传感器等输入信号进行处理， 并将驱动电机系统的运行状态通过CAN总线发送给整车控制器。
2.2 电机控制器
E6电机控制器
2.2 电机控制器
E6电机控制器
2.2 电机控制器
比亚迪秦电机控制器
2.2 电机控制器
（2）电机控制器原理 电机控制器是通过调节电压大小、频率高低、相位变化等参数来控制电机的 运转，即通过相应的电力转换来控制电机工作。所谓的电力转换就是直流与交流、 电压与频率的转换。电力转换形式有交流→直流转换、直流→交流转换、直流→ 直流转换和交流→交流转换。 电机控制器接收档位开关、油门位置、旋转变压器、制动等信号，经过判断 和逻辑运算之后控制电机的正反转以及转速，电机控制器工作框架如图4-24所 示。。电机控制器内部主要包括控制电路板和驱动电路板两部分。控制电路板以 信号采集、旋变解码、模数转换以及CAN通讯功能为主，并计算出所需占空比， 产生PWM（正弦脉宽调制）信号。驱动电路板以电源控制、功率调节为主，通 过IGBT向驱动电机输送U、V、W三相交流电。
2.1驱动电机系统
（1）驱动电机 新能源汽车驱动电机除了常见的定子、转子外，还有冷却水道、旋 转变压器、高压接线盒等其他部件。
2.1驱动电机系统
（1）驱动电机 新能源汽车驱动电机除了常见的定子、转子外，还有冷却水道、旋 转变压器、高压接线盒等其他部件。
比亚迪秦驱动电机系统
2.1驱动电机系统
（2）电机冷却系统 电机的散热方式主要有自然冷却和液体冷却两种，新能源汽车普遍 采用液体冷却方式，俗称水冷。 新能源汽车电机冷却系统与传统燃油车的冷却系统很相似，只是冷 却水泵为电子式，由１２Ｖ电源驱动其运转。
北汽EV160冷却系统
荣威E50冷却系统
2.1驱动电机系统
判断驱动电机的发热程度是用“温升”而不是用“温度”来衡量的， 当“温升”突然增大或超过最高工作温度时，说明电机已发生故障。因 新能源汽车的电机和控制器需要完全密封，因此需要在电机中安装温度 传感器来检测电机的实时运动状态。
电机极限工作温度是由其绝缘材料的耐热等级来决定的，电机温度 传感器通常采用內埋的方式布置在电机定子线圈内部，采用NTC负温度 系数热敏电阻检测电机的工作温度，并作为控制电子水泵是否运转的主 要依据。
2.1驱动电机系统
电机温度过高时可能导致电机严重损坏，当出现这种情况时应立即安靠边 停车。电机温度过高后车辆会进入跛行模式，限制扭矩输出或强制停机。以北 汽新能源EV160车型为例，当电机控制器检测到驱动电机温度传感器显示 120℃≤温度＜140℃时，降功率运行；温度≥140℃时，降功率至0，即停机状态。
项目四 驱动电机及控制系统 任务2 驱动电机及控制系统结构原理
课程内容
1 2 3 4 5 6
情境导入 学习目标 理论知识 拓展阅读 任务实施 单元小结
情境导入
张先生的新能源电动汽车在行驶过程中，仪表突然提示驱动电机高温报警的故障，于是将 车辆开到4S店进行检修。 张先生：新能源电动汽车驱动电机是怎么工作的呢？ 技师李：新能源电动汽车的驱动系统主要包括驱动电机和电机控制器两部分。动力电池提 供的高压直流电首先经过电机控制器转换为驱动电机所需的交流电，电机控制器还实时监 控电机的工作温度及转速等情况，出现故障后会立即发出报警信号。
2.2 电机控制器
新能源汽车电机控制器主要是通过脉冲宽度调制(PWM)的方式控制IGBT工作， 从而将电流从DC转换到AC(电池到驱动电机)或者从AC转化到DC(驱动电机到电池)。
IGBT控制电路
2.3 电机系统数据流分析
利用诊断仪可以读取驱动电机转速、IGBT模块温度、驱动电机温度以及电压 电流等数据。新能源电动汽车实车运行数据如图。
拓展阅读
利用空调变频器驱动空调压缩机
拓展阅读
直流→直流转换器原理
拓展读
利用空调变频器驱动空调压缩机
任务实施
• 1、高压防护作业及场地隔离 • 2、电机旋转变压器检测 • 3、驱动电机系统数据流记录与分析
单元小结
• 1、驱动电机系统组成与工作 • 2、电机控制器的组成与控制原理 • 3、电机系统在线诊断数据流分析
拓展阅读
一、 逆变器
逆变器与变频器
逆变器是把直流电能转变成交流电。它一般由逆变桥、控制逻辑和滤波电路 组成。
二、变频器
变频器是通过改变电机工作频率方式来控制电机的电力控制设备。一般由整
流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元等组成。
逆变器
变频器
拓展阅读
电压转换DC 201V→ DC 12 V
2.2 电机控制器
电力转换形式
2.2 电机控制器
电机控制器工作框架
2.2 电机控制器
IGBT是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电 压驱动式功率半导体器件。与其他电子元器件相比，IGBT具有输入阻抗高、开关 速度快、驱动电路简单、承受电压高、导通电流大等优点，已经广泛用于各种变 频器和调速电路中。