驱动电机系统-2
项目二 电机学基础知识
开关磁阻电机工作原理: 开关磁阻电机的运行遵循 “磁阻最小原 理” ———磁通总要沿磁阻最小的路径闭合， 而具有一定形状的铁芯在 移动到最小磁阻位置时， 必使自己的主轴线与磁场的轴线重合。
二、新能源汽车常用电机驱动系统
2.开关磁阻电机特点 开关磁阻电机的结构比其他任何一种电机都要简单， 在电机的转子上 没有集电环、 绕组和永磁体等。 开关磁阻电机还具有在较宽转速和转矩范围内高效运行、 控制灵活、 可四象运行、 响应速度快、 成本较低等优点， 工艺性好， 适用于高速， 环境适应性强。 3.开关磁阻电机的控制系统 开关磁阻电机驱动系统的核心是开关磁阻电机 (ＳＲＭ)ꎬ 它涉及电机、 电力电子、 微机、 控制、 光电转换、 角度测量等多学科知识、 结构比 较复杂、 控制系统要求也比较独 特、 感应电机和永磁同步电机的控制方法通常难以满足系统的控制要求。 由于开关磁阻电机具有明显的非线性特性， 系统难于建模， 一般的 线性控制方式不适于开关磁阻电机系统。
二、新能源汽车常用电机驱动系统
驱动电机及其控制系统如图2-1所示。
二、新能源汽车常用电机驱动系统
（一）驱动电机系统简介 新能源汽车具有环保、节约、简单三大优势，在纯电动汽车上体现尤
为明显: 以电机代替内燃机，由电机驱动而无须自动变速器，相对于自动 变速器，电机结构简单、技术成熟、运行可靠。
(二) 电动汽车电机的基本要求 (１) 电机结构紧凑、 尺寸小，封装尺寸有限，必须根据具体产品进行 特殊设计。 (２) 质量轻，以减轻车辆的整体质量，应尽量采用铝合金外壳，同时 转速要高，以减轻整车的质量，增加电机与车体的适配性，扩大车体可利 用空间，从而提高乘坐的舒适性。
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
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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。
ZDM-2HA2280驱动器说明书_用户操作手册V1.35
ZDM-2HA2280全数字式闭环三相步进驱动器使用说明书【使用前请仔细阅读本手册，以免损坏驱动器】一、产品简介 (2)1．概述 (2)2．技术背景与特点 (2)3．性能参数 (2)4．产品相对优势 (3)二、电气、机械和环境指标 (3)1．电气指标 (3)2．使用环境及参数 (3)3．机械安装尺寸图(单位:MM) (4)4．加强散热方式 (4)三、驱动器接口与接线介绍 (4)1．接口定义 (4)2．控制信号接口电路图 (5)3．控制信号时序图 (5)4．控制信号模式设置 (6)四、拨码开关设定 (6)1．细分设定 (6)2．电机型号选择....................................................................... 错误！未定义书签。
3．脉冲输入方式选择. (6)4．电机旋转方向 (6)五、驱动器参数设置 (7)六、供电电源选择 (7)七、产品保修条款 (7)ZDM-2HA2280全数字式闭环三相步进电机驱动器一、产品简介1．概述ZDM-2HA2280 是本公司基于十几年步进与伺服研发经验，开发成功的一款新型闭环三相步进电机驱动器，采用最新电机控制双核专用芯片和应用矢量型闭环控制算法，从而彻底克服了开环步进电机丢步的问题，同时由于使用三相步进电机和交流220V直接供电，能明显提升电机的高速性能和扭矩输出、降低电机的发热程度和减小电机的高中低速振动，从而提升机器的加工速度和精度以及降低机器的能耗。
此外，在电机连续过载时，驱动器会输出报警信号，具有与交流伺服系统同样的可靠性。
同时电机安装尺寸与传统的86-110系列步进电机完全兼容，传统步进驱动方案极易升级，并且成本相比开环步进电机增加不多，仅相当于传统交流伺服系统的30-50%。
2．技术背景与特点闭环步进电机控制作为一种新型的步进电机控制技术，是在传统步进电机后轴上安装了高精度光学增量编码器，由于编码器具备转子实时位置信息回传特性，所以驱动器可以实时监测电机轴位置，每秒取样电机轴位置信息达到20000次，这使得驱动器可实时补偿位移偏差，保证精确定位。
新能源汽车驱动电机及控制系统检修 习题及答案 吴常红 2-1 直流驱动电机结构与检修
项目二新能源汽车驱动电机检修任务一直流驱动电机结构与检修一、填空题（2分/空，共36分）1 直流电机是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。
2.定子主要由主磁极、换向磁极、电刷和机座等组成，用来产生.磁通和进行机械固定。
3.主磁极的作用是产生一气隙磁场，磁极可以是永磁体，也可以是电励磁式的。
4.电刷作为转子电枢绕组的引出端，它的作用主要是一导通作用°目前，高端的新型直流电机的电刷采用先进的电子接触，称为无刷电机。
5.转子主要由电枢绕组、电枢铁心及换向器等组成，也称为电枢。
6.电机里的定子和转子之间会留有」定子和转子的结构行驶以及气隙的大生对电机性能有重要影响。
7.电枢铁心有两个作用，一是一作为主磁路的主要部分：二是一嵌放电枢绕组。
8.换向器是直流电机里的一种特殊装置，每两个相邻的换向片中间是云母绝缘片。
9.直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。
10.按励磁方式，直流电动机可分为他励直流电动机、并励直流电动机、串励直流电动机和复励直流电动机等。
二、单选题（4分/题，共20分）1.普速无刷直流电机的转速通常高于（B）oΛ.8000RpmB.IOOOORpniC.12000RpmD.20000Rpm2.属于汽车上常用的直流机是（B）oA.他励直流电动机和并励直流电动机B.并励直流电动机和串励直流电动机C.串励直流电动机和复励直流电动机D.他励直流电动机和复励直流电动机3.使用截面积较大的导线绕成，而匝数较少的是。
（C）A.他励直流电动机B.并励直流电动机C.串励直流电动机和D.复励直流电动机4.按电机绕组连接方式，无刷直流电机的电子换向器可分为（B）。
Λ,全桥式和半桥式B.星形和三角形C.桥式和三角形D.半桥式和星形5.对环境要求较高，使用寿命较短的传感器是（A）。
A.光电式位置传感器B.磁敏式位置传感器C,转子位置传感器D.电磁式位置传感器三、判断题（4分/题，共24分）1直流电机具有控制系统简单、启动转矩大和调速好等诸多优点。
驱动电机系统的组成
驱动电机系统的组成使用驱动电机系统的组成：一、控制器：1. 电源-采用直流电源以驱动所需的电机；2. 伺服控制器-伺服控制器用于控制驱动电机的输出，并根据实时传感器输入更新驱动电机参数以适应环境变化；3. 步进控制器-步进控制器用于控制步进电机，实现定位移动功能；4. 放大器-放大器可以提高电机的输出功率，以达到较快的实现电机运转的速度和响应能力；5. 监控系统-与伺服控制系统配合使用，可以通过对电源的控制实时监控电机的运动状态，实现电机的负载自动调节等功能；二、电机：1. 直流电机-采用直流电机可以实现高速、高精度、低耗能，使用安全可靠；2. 步进电机-步进电机可实现低速、高精度、高耗能的电动控制，实现精细化定位移动；3. 驱动器-可以与电机相配合实现对动作控制和位置控制，例如恒定速度运行，定小范围位移。
三、元件：1. 传感器-可以通过实时监控电机的转速和加速度，精准控制电机的运行状态；2. 接口器-可以与控制器连接，如接收和传递电源、数据信号等；3. 线缆-用于连接传感器和控制器及电机之间，一般采用铜线或光纤缆进行配置；4. 保护装置-可以在出现错误时，及时关断电源，保护驱动电机的安全运行。
四、零件：1. 轴承-用于支撑、支持电机运行，有滚动轴承和滑动轴承等；2. 止动装置-用于控制电机的定位运动，消除电机的抖动，如液压减速机、机械、刹车及齿轮等；3. 接头-用于连接电机、控制器和电源等固定结构配件；4. 防护罩-用于防止异物入侵，保证安全运行，如传感器防护罩、驱动器防护罩等；5. 锁具-用于防止操作人员误操作的固定结构配件。
五、外围设备：1. 气动开关-控制电机的运行速度和起动，保护电路和设备的安全；2. 冷却系统-用于驱动电机过热时冷却电机，保护电动机系统正常运行；3. 变频器-通过变频器可以改变电机的转速，使电机在规定转速以内运行，以达到节能的效果；4. 传动系统-可以实现电动机动作的传动，如皮带传动、蜗杆传动等；5. 定位系统-用于判断电动机的实际位置，并可进行位置的实时跟踪；6. 气动装置-采用气动装置可以实现电机的快速响应及启动，达到快速定位的效果。
新能源汽车驱动电机系统检测与维修习题册参考答案
新能源汽车驱动电机系统检测与维修习题册参考答案绪论一、填空题1．整车电控系统2．驱动电机系统3．驱动电机控制器4．动力蓄电池5. 动力蓄电池6．电池管理系统（BMS）7.驱动电机控制器二、选择题1．C 2.A 3. B 4. B 5. D三、判断题1.√2.√3.×4.√5.×6.×四、简答题1.答：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、动力电池系统和整车电控系统。
电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，直接影响车辆动力性、经济性和舒适性。
动力电池作为电动汽车的能量源，是电动汽车的核心部件之一。
动力电池的性能直接影响电动汽车的行驶里程。
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。
2. 答：（1）电机驱动系统永磁化由于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，采用矢量控制的变频调速系统，可使永磁电动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）电机驱动系统数字化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数字化。
未来电机驱动技术发展必然趋势同时表现为数字化，随着计算机技术发展，高速、高集成度、低成本的微机专用芯片等问世及商品化，全数字控制系统将成为可能。
（3）电机驱动系统集成化、轻量化电机驱动技术集成化既能解决不同工艺电路间组合和高电压隔离等问题，又能够有效减小电机驱动系统体积和重量，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需要解决很多难题，且需进一步降低成本，提高系统可靠性。
模块一驱动电机系统的认知课题一驱动电机的认知一、填空题1.绕组励磁式、永磁式、单相、三相2.直流、交流异步、同步、开关磁阻、轮毂3.电刷、有刷、无刷4.笼型感应电机、绕线转子感应电机5.高速、低速、恒速、调速6.直流电机、交流感应电机、永磁电机7.轮毂电机8.交流、电磁感应9.转子、定子10.定转子、转子位置传感器二、选择题1.C2.D3.D4.B5.C6.C7.D8.B9.A 10.D三、判断题1. ×2.√3.×4.√5.×6.√四、简答题：1.答：永磁同步电机是在转子中加入永磁体来强化转子性能，并与定子在转速同步旋转的形态下形成电流。
新能源故障诊断--驱动电机系统故障诊断
2. 电机控制器
主要功能：
1.整车控制器 (ＶＣＵ) 根据驾驶人意图发出各种指令，电机控 制机器响应并回馈，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。
2.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。
北汽EV200电机控制器
6.2 驱动电机系统测试
一、驱动电机系统绝缘测试
北汽EV系列的驱动电机为永磁同步电机，具有效率高、 体积小、重量轻及可靠性高等优点。为了保证安全，驱 动电机必须有良好的绝缘性，绝缘测试步骤如下：
（1）检测所需工具：绝缘手套、绝缘 鞋、兆欧表FLUKE1587C。
（2）检测步骤： 1.确认绝缘鞋和绝缘手套、绝缘帽正常。 2.将低压蓄电池负极断开，并在负极接口处用胶带粘住。 3.拔掉高压盒电机控制器输入插头 4.用万用表确认所测部位没有高压 5.正确选择兆欧表量程：500V 6.检查兆欧表是否完好：将L端与E端短接，按下TEST ONOFF指针到0；将L端与E端分开悬空，按下TEST ON-OFF指 针到无穷大。否则更换兆欧表。 7.将兆欧表黑表笔接于车身，红表笔逐个测量正负极端子。
驱动电机系统由驱动电机（DM）、电机控制器(MCU)、 机械传动装置构成，通过高低压线束、冷却管路，与其 他系统作电气和散热连接
北汽EV200 15款驱动电机系统组成
驱动电机系统：通过有效的控制策略将动力电池提供的直流电转化为交流 电，实现电机的正转和反转控制。在制动/减速时将电机发出的交流电转化 为直流电，将能量回收给动力电池。
图 6-5 IGBT模块
（4） 驱动控制模块:将中央控制模块的指令转换成对逆 变器中可控硅的通断指令，并作为保护装置，具备过压、 过流等故障的监测保护功能。
电动汽车用驱动电机系统及电驱动总成能效等级和试验方法
电动汽车用驱动电机系统及电驱动总成能效等级和试验方法1 范围本规范规定了电动汽车用驱动电机系统及电驱动总成能效等级划分方法、试验条件和试验方法等。
本规范适用于电动汽车用驱动电机系统、以及包括电机、变速装置等多种形式在内的电驱动总成，对仅具有发电功能的车用电机及其控制器可以参照本规范执行。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB 755-2008 旋转电机定额和性能GB/T 18488.1-2015 电动汽车用驱动电机系统第1部分：技术条件GB/T 18488.2-2015 电动汽车用驱动电机系统第2部分：试验方法3 术语和定义GB/T 19596、GB/T 18488.1-2015中确立的及下列术语和定义适用于本规范。
3.1电驱动总成electric drive assembly电动汽车动力驱动总成单元，包括但不限于以下部分：驱动电机、变速装置、电机控制器等。
3.2能效energy efficiency在规定的测试条件及测试方法下，驱动电机系统或电驱动总成的高效工作区（效率不低于85%）占总工作区的百分比数值。
4 技术要求4.1基本要求驱动电机系统及电驱动总成的一般性要求、输入输出特性、环境适应性、可靠性等应分别符合相关标准。
4.2测试用仪器仪表要求除另有规定外，测试中所使用的仪器仪表的选择及准确度等应满足GB/T 18488.2-2015中4.2的规定和要求。
4.3能效等级划分驱动电机系统或电驱动总成能效等级分为4级，如表1、表2所示，其中1级能效最高。
表1 电驱动总成能效等级5 试验方法驱动电机系统或电驱动总成能效试验方法参考GB/T 18488.2-2015中7.2.5.7规定的方法执行，样品冷却入口温度50℃±2℃，必要时可增大温度允差；流量依据产品的技术要求规定；风冷机的吹拂点、散热片等温度按制造厂的规定；电机绕组温度不低于70℃，上述条件应在测试报告中予以说明。
3-2任务2 驱动电机的结构特点
理实一体化课程教案（首页）JWC001-3-1 课程名称：新能源汽车技术理实一体化课程教学过程３)驱动电机结构和性能特点的原因采用永磁同步电机:效率高、体积小、质量轻及可靠性高。
永磁同步电机是系统的重要执行机构,是电能转与机械能转化的部件,并将自身的运行状态的信息发送给电机控制器。
３)驱动电机结构和性能特点的原因采用永磁同步电机:效率高、体积小、质量轻及可靠性高。
永磁同步电机是系统的重要执行机构,是电能转与机械能转化的部件,并将自身的运行状态的信息发送给电机控制器。
２、比亚迪纯电动汽车驱动电机６驱动电机如图3-2-4所示.驱动电机额定功率为电机由外圈的定子与内圈的转子组成,是汽车的唯一动力源同时也可以作为发电机发电(例如:在高坡下滑、高速滑行以及制动过程中把势能或者动能通过电机转化为电能存储).驱动电机为永磁同步电特点是高密度、小型轻量化、高效率、高可靠性、高耐久性、强适应性。
３)驱动电机结构和性能特点的原因采用永磁同步电机:效率高、体积小、质量轻及可靠性高。
永磁同步电机是系统的重要执行机构,是电能转与机械能转化的部件,并将自身的运行状态的信息发送给电机控制器。
２、比亚迪纯电动汽车驱动电机６驱动电机如图3-2-4所示.驱动电机额定功率为７５电机由外圈的定子与内圈的转子组成,是汽车的唯一动力源同时也可以作为发电机发电(例如:在高坡下滑、高速滑行以及制动过程中把势能或者动能通过电机转化为电能存储).驱动电机为永磁同步电特点是高密度、小型轻量化、高效率、高可靠性、高耐久性、强适应性。
小结：1、熟悉比亚迪E5、E6、吉利EV450的驱动电机结构2、掌握电机的结构、工作原理。
任务2 驱动电机结构认知
任务2 驱动电机结构认知
任务实施
定子组成
低压连接器端子
支架组件
接线盒盖板1
接线盒盖板2
引出线组件1 广州合赢教学设备有限公司
任务2 驱动电机结构认知
任务实施
引出线组件2
接线板组件
接线盒
密封垫片
外接水嘴
O型密封圈
连接器
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任务2 驱动电机结构认知
任务实施
（3）（单选）北汽EV160驱动电机是（ ）类型。 A、直流电机 B、永磁同步电机 C、交流异步电机 D、磁阻电机
（4）（多选）北汽EV160驱动电机主要参数有（ ）。 A、额定功率 B、峰值扭矩 C、电压 D、电流
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任务2 驱动电机结构认知
任务考核
（5）（多选）北汽EV160驱动电机的特点是：（ ）。 A、效率高、B、体积小C、重量轻D、可靠性高
图1-2-11是ATF从绕组到壳体的导热回路模型，一般用热 阻模型来表示各个部位热传递的快慢。
图1-2-11 ATF从绕组到壳体的导热回路模型
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任务2 驱动电机结构认知
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3.绝缘性能特点 将驱动电动机的电源电压从500 V提高 到650 V之后，逆变器开关切换时电动机受 到的冲击电压也提高了近30%。最容易受 切换冲击影响的是U、V、W间的各个相问 绝缘性与对地绝缘性，为了确保其绝缘性 能，如图1-2-12所示，增加插入相间绝缘 纸的工序并努力实现其自动化操作，提高 耐冲击性能。此外，考虑各绕组的电压分 配，对绕组连接方式进行研究，降低相邻 绕组之间的电动势，提高耐冲击性能。
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新能源汽车电机驱动系统检修-新能源汽车驱动电机控制器-任务2 驱动电机控制器检测-087
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任务2 驱动电机控制器检测
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引导问题2 : 驱动电机控制器如何进行检测？
驱动电机管理系统（控制器）发生故障时，可以利用故障检测仪器进行检测，介绍利用故障诊 断仪器进行常见车型驱动电机管理系统的检测方法，操作时请同时参阅对应厂家诊断仪器的操作说 明书。
1.比亚迪E6驱动电机数据流读取和分析 警告： 在接通汽车后诊断仪屏幕会亮起，若程序未运行或出现乱码情景，可拔下仪器的数据线重新连 接一次，即可继续操作：并且请确保测试接头和诊断仪器接触良好，以保证信号传输不会中断。
（3）（判断）驱动电机位置传感器由驱动电机控制器监测。根据旋转变压器型位置传感器信号， 电机控制器监测驱动电机发电机转子的角位置、转速和方向。（ ）
（4）（判断）驱动电机管理系统（控制器）发生故障时，可以利用故障检测仪器读取故障码和数 据流。（ ）
（5）（判断）对于比亚迪E6故障诊断仪，通常是把车辆启动后，在连接故障诊断仪。（ ）
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任务2 驱动电机控制器检测
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（1）打开诊断仪工具箱。 （2）取出诊断仪连接线。 （3）取出诊断仪器。 （4）连接诊断仪上的诊断接头。 （5）连接仪器诊断接头到车辆的故障诊断座。 （6）启动车辆。 （7）开启仪器电源，根据仪器屏幕提示操作.
1)选择车型诊断：比亚迪汽车。 2）选择适合的车型：比亚迪E6。 3）进入E6动力网系统。 4）进入VIOG控制器。 5）读取数据流，进行以下操作，观察数据流的 变化。 a.踩下制动踏板 b.踩下油门踏板 c.挂入倒车档 d.踩下油门踏板 e.踩下制动踏板，掷入空挡 6）返回诊断仪主菜单，关闭仪器。
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任务2 驱动电机控制器检测
纯电动汽车构造与检修 任务2 比亚迪E5电机驱动系统构造与检修 PPT课件
任务2 比亚迪E5电机驱动系统构造与检修
任务2 比亚迪E5电机驱动系统构造与检修
2. 驱动电机结构
比亚迪E5交流无刷永磁同步电机的结构主要由转子、定子、旋变传感器及温度 传感器组成。
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（二） 电机控制器
比亚迪E5的电机控制器是高压控 制总成的一部分，它与高压配电箱、 车载充电器、DC-DC转换器集成组合 成高压总成，位于前机舱内。
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二、 比亚迪E5电机驱动系统工作原理
比亚迪E5电机驱动系统的工作原理与其他纯电动汽车的原理基本相同，比亚迪 E5电机驱动的系统的工作原理为：
比亚迪E5行驶过程中，高压电控总成内电机控制器根据接收到的驾驶员的操作 信号和驱动电机工况信号，控制驱动电机的转速、转矩和转向动作，从而使电动汽 车以驾驶员预期的状态行驶。
任务2 比亚迪E5电机驱动系统构造与检修
一、 比亚迪E5电机驱动系统组成
比亚迪E5电机驱动系统采用的是 集成式电机驱动系统，且驱动电机轴与 驱动轴平行布置。其主要由驱动电机、 电机控制器、机械减速装置和电驱冷却 系统四部分组成，各部件通过高低压线 束、冷却管路与整车其他系统连接。
任务2 比亚迪E5电机驱动系统构造与检修
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任务2 比亚迪E5电机驱动系统构造与检修
4. 机械检测
驱动电机常见的机械故障主要有扫膛、振动、轴承过热、损坏等故障。 轴承精度不合格及端盖内孔磨损或端盖止口与机壳止口磨损变形，使电机壳、 端盖、转子三者不同轴引起扫膛；转子动平衡不好、转子轴弯曲，端盖、机壳与转 子不同轴心，紧固件松动等会引起振动；轴承的配合太紧或太松会引起轴承过热而 使轴承损坏。
纯电动汽车的电机驱动系统
1 2驱动电机系统是电动汽车三大核心系统之一，是车辆行驶的主要驱动系统，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。
由电动机、固定速比减速器和差速器等构成的电动机中央驱动系统，这种驱动系统中，由于没有离合器和变速器，因此可以减少机械传动装置的体积和质量。
它与前轮驱动横向布置发动机的燃油汽车的结构形式相似，将电动机、固定速比减速器和差速器集成一体，两根半轴连接两个驱动车轮，这种布置形式在小型电动汽车上应用最为普遍。
本文将以北汽新能源EV200车型所采用的驱动电机系统为例来介绍相关技术。
1.驱动电机系统介绍驱动电机系统由驱动电机、驱动电机控制器(MCU)构成，通过高低压线束、冷却管路与整车其他系统连接，如图1所示。
整车控制器(VCU)根据加速踏板、制动踏板、挡位等信号通过CAN网络向电机控制器MCU发送指令，实时调节驱动电机的扭矩输出，以实现整车的怠速、加速、能量回收等功能。
电机控制器能对自身温度、电机的运行温度、转子位置进行实时监测，并把相关信息传递给整车控制器VCU，进而调节水泵和冷却风扇工作，使电机保持在理想温度下工作。
驱动电机技术指标参数，如表1所示，驱动电机控制器技术参数如表2所示。
图1 驱动电机系统结构表1 驱动电机技术参数类型永磁同步基速1228r/min转速范围0~9000r/min额定功率30kW峰值功率53kW额定扭矩102N.m峰值扭矩180N.m(相当于2.0排量的汽油机)重量45kg表2 驱动电机控制器技术参数技术指标技术参数直流输入电压336V工作电压范围265~410V控制电源12V控制电源电压范围9~16V(所有控制器具有低压电路控制)标称容量85kVA重量9kgMCU(E machine and inverter )-Motor Control UnitMCU主要集成两部分一部分是电机,和逆变器,他主要作用根据油门踏板和制动踏板的输入,去控制电机的动力输出以及能力制动回收。
任务二 混合动力汽车驱动电机系统故障诊断与排除1
增压前电压和增压后电压 一致：0-10% ♦发动机停止：0 ♦发动机将要停止：1 ♦发动机将要起动：2 ♦发动机工作：3 ♦装载运行：4 ♦P档加快转速：6
——
—— 如果数值是0V：传感器 电路开路或GND短路如 果数值是510V：传感器 电路+B短路 如果数值是0V：传感器 电路开路或GND短路如 果数值是765V：传感器 电路+B短路 ——
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①断开H13 HV ECU连接器,和角度传感器连接器。 ②打开点火开关。 ③测量HV ECU连接器端子与车身接地间的电压[ MRF（H13-34）-车身接地、MRFG（H13-33 ）-车身接地、MSN（H13-20）-车身接地、MSNG（H13-19）-车身接地、MCS（H13-32）-车身接 地、MCSG（H13-31）-车身接地均应该小于1V。]，均应该小于1V。 ④关闭点火开关。 ⑤检查线束侧连接器间的电阻，均应该导通[ MRF（H13-34）- MRF（M8-1）、MRFG（H1333）- MRFG（M8-4）、MSN（H13-20）- MSN（M8-2）、MSNG（H13-19）- MSNG（M8-5）、 MCS（H13-32）- MCS（M8-3）、MCSG（H13-31）- MCSG（M8-6）均应该小于1Ω。]，测量数 据小于1Ω。与车身接地绝缘，测量出来的电阻很大。
蓄电池充电状态/最小：0%，最 大：100%
WOUT控制器电源（WOUT 放电控制电源值/最小0W，最大
Ctrl Power）
：81600W
WIN 控制器电源（WIN Ctrl 充电控制电源值/最小-40800W
Power）
，最大： 0W
请求放电至SOC（Dehg
新能源汽车电机驱动系统检修 项目2 新能源汽车驱动电机控制器
任务1 驱动电机控制器认知
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引导问题2 : 驱动电机控制器的安装位置在哪里？结构和特点是什么？
以下介绍具有代表性的比亚迪E6、比亚迪秦以及北汽新能源EV系列车型驱动电机控制器和DC-DC 转换器的安装位置、结构与特点。
1.比亚迪E6驱动电机控制器 （1）驱动电机控制器的功能和安装位置 比亚迪E6的驱动电机控制器，简称电机控制器，是纯电动汽车整车驱动控制系统的核心，它的作 用至关重要。简单的讲，类似于传统内燃机汽车的油量调节机构，都是通过调节油门踏板的幅度来进 行车速和牵引力的控制。但是电机控制器相比较油量调节机构的结构、功能更为复杂全面。。
驱动电机控制器系统元件位置和控制框图如图2-1-4和图 2-1-5所示。
图2-1-4 驱动电机控制系统元件位置
任务1 驱动电机控制器认知
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2-1-5
图 驱 动 电 机 控 制 系 统 框 图
任务1 驱动电机控制器认知
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3）角度传感器 角度传感器也称旋变器，旋转变压器（简称旋变）是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。 电机转速由角度传感器进行控制和监测。 比亚迪E6电机检测电机转子旋转的角度和位置传感器采用旋转变压器形式。如图2-1-6和图2-1-7 所示。 角度传感器由电机控制器模块监测，根据这些位置传感器的信号，电机控制器监测电机的角位置 、转速和方向。角度传感器包含一个励磁线圈、两个驱动线圈和一个不规则形状的金属转子。金属转 子以机械方式固定在电机轴上。将点火开关置于ON 位置时，电机控制模块输出一个5 V交流电、一定 频率的励磁信号至驱动线圈。驱动线圈励磁信号生成一个环绕两个从动线圈和不规则形状转子的磁场 。然后，电机控制模块监测两个从动线圈电路，以获得一个返回信号。不规则形状金属转子的位置引 起从动线圈的磁感应返回信号发生大小和形状的变化。通过比较两个从动线圈信号，电机控制模块能 确定电机的确切角度、转速和方向。
车用驱动电机原理与控制基础(第2版)课件：车用电驱动系统的集成
inv
inv =
B
m
m =
inv
m
ed =
= inv m
B
由于电驱动系统输入为直流，所以输入功率计
算比较直接，就是电压与电流的乘积。
B = B B
电驱动系统的输出为驱动电机的转速和转矩，
也可以直接通过转矩和转速乘积计算得到。
m m
m =
9.550
得到转折速度表达式为：
s max
rt =
绪
论
f + d d
图8-6 弱磁控制与定子电流最优控制
2
+ q q
2
式中， s max 为定子电压矢量的最大值，在等幅值变换条件下，其最
大值为2B /3。
即逆变器输出电压越高，理论上电机外特性图上恒转矩区对应的转速
越高。考虑到损耗等因素，电源电压的波动也会反映在电驱动系统的
6
车用电驱动系统的功率和效率特性
§ 9.1 车用电驱动系统的负载平衡
一
绪
论
图 8-4 驱动系统能量流
在汽车行驶时，能量由车载能源（直流电源）供给，通过电机控制器中逆变为三相（或者多相）交流电，从而驱动
电机输出转矩驱动车辆行驶；制动情况，在车辆自身的惯性或者坡道势能的驱动下、驱动电机将转换工作模式，由
工作，如图8-1所示。
一
绪
论
图 8-1 驱动电机的一般机械特性举例
电机最高工作转速max 与额定转速N 的比值称为电机的“恒功率调
速比”，简称“调速比”
max
=
N
每种型式的电机有其固有的调速比限值范围。例如，由于有永磁体，
磁场难以衰减，因此永磁电机具有相对较小的调速比（约为3）；
S120(CU310-2PM240-2)驱动第三方多极永磁同步电机案例分享
S120（CU310-2PM240-2）驱动第三方多极永磁同步电机案例分享S120驱动第三方多极永磁同步众所周知，伺服电机的驱动，一般都用自身同一品牌的驱动器进行控制，电机参数性能匹配度会很好，如果用第三方驱动器进行控制，可能会有很多麻烦；随着近些年永磁同步电机的发展，永磁同步电机的驱动控制，同样面临这样问题，而西门子S120驱动器，以其强大的控制功能、开放的参数体系，能够方便地驱动第三方永磁同步电机，充分地发挥永磁同步电机固有性能，实现传动与控制的完美结合。
永磁同步电机简介永磁同步电机转子采用永磁体，目前主要以钕铁硼作为永磁材料，由于永磁同步电机转子采用了永磁材料，进而简化了电机结构，去掉了转子的铜耗，提高了电机效率。
定子保持传统三相异步电机的结构。
<永磁同步电机结构原理图>永磁同步电机主要特点1.永磁同步电机，转子为永磁体，结构简单，不同于异步电机转子的笼形结构。
2.永磁同步电机，无需外部励磁，转子自身存在磁场。
3.永磁同步电机，能效等级高，更利于节约电能。
4.永磁同步电机，速度、转矩控制更加精确。
5.永磁同步电机，多极结构，可以实现低速大扭矩输出，直接驱动机械负载，省了减速箱。
S120驱动第三方永磁同步曳引机应用案例杭州智泊科技有限公司，主要从事立体车库电控部分的系统集成；在江西南昌的一个智能立体停车库项目中，采用西门子的S120驱动器以及第三方多极永磁同步曳引机；此次用户将同步曳引机用于立体车库，是客户首次创新应用方案，项目顺利完工并验收，得益于西门子S120开放的软件功能，精准的自学习优化功能，实现驱动第三方永磁同步电机，最终实现车盘升降平稳，停层精度高，使得车辆能够安全、舒适进出车库，用户体验非常好。
<现场同步曳引机及电控柜照片>驱动系统配置及方案优势同步驱动系统由CU310-2控制单元和PM240-2功率单元构成，这种配置是一个性价比非常高的方案。
•PM240-2功率单元基于SINAMICS 平台研发，与S120系统完全兼容；•PM240-2内置制动单元，只需要外配制动电阻，即可实现车盘下移时的能量消耗；•CU310-2是S120单轴传动的控制单元，软件资源丰富，参数开放，方便与第三方电机匹配；•CU310-2控制单元，集成各种优化算法，比如电流环、速度环等等，更适合高效发挥电机的性能。
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编号 A B C D E F G H L K U V W
信号名称 R1 R2 S1 S3 S2 S4 TH0 TL0 TH1 TL1 电机U相 电机V相 电机W相
说明
电机旋转变压器接 口
电机温度接口
电机三相输入连接 器
四、E150EV电机系统工作原理及接 口定义
型号
控制器信号接口：
1 13 24 12 23 35
电机控制系统使用了如下传感器来提供电机的工作信
息，包括： 电流传感器：用以检测电机工作的实际电流（包括母线
电流、三相交流电流）
电压传感器：用以检测供给电机控制器工作的实际电压 （包括高压电池电压、蓄电池电压）
温度传感器：用以检测电机控制系统的工作温度（包括
模块温度、电机控制器温度）
三、E150EV电机系统主要技术参数
六、E150EV电机系统故障诊断
采用万用表欧姆档检查 R1\R2（33±10%Ω）
六、E150EV电机系统故障诊断
采用万用表欧姆档检查 S1\S3（60±10%Ω）
六、E150EV电机系统故障诊断
采用万用表欧姆档检查 S2\S4（60±10%Ω）
AMP 35pin C-776163
编号 12 11 10 21 9 22 35 34 23 32 33 29 30 3 15 4 7 2 1
信号名称 R1旋变信号 R2旋变信号 PB屏蔽 S1旋变信号 S3旋变信号 PB屏蔽 S2旋变信号 S4旋变信号 PB屏蔽 12V_G系 统的连接 示意图
四、E150EV电机系统工作原理及接 口定义
电机低压信号接口（老版本）：
1 7
型号
电机高压接口：
6 12
编号
1
R1
信号名称
说明
Molex 19429-0047
RTHP6161SNH-35PS2 RTHP6161SXH-35PS2
RTHP6161SWH-35PS2
2 3 4 5 6 7 8 9 10 U V
旋转变压器转子
旋转变压器定子
四、E150EV电机系统工作原理及接 口定义
旋变工作原理 旋转变压器简称旋变是一种输出电压随转子转角变化的 信号元件。当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出 绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，或保持 某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成线性关系。
四、E150EV电机系统工作原理及接 口定义
四、E150EV电机系统工作原理及接 口定义
电机系统的工作原理 在电机系统中，电机 的输出动作主要是靠控制 单元给定命令执行，即控
制器输出命令。控制器主
要是将输入的直流电逆变 成电压、频率可调的三相 交流电，供给配套的三相 交流永磁同步电机使用。
四、E150EV电机系统工作原理及接 口定义
旋转变压器
驱动电机系统
主讲人：陈社会
一、纯电动汽车的基本结构
电动汽车的基本结构
二、E150EV电机系统组成
电机系统的安装位置
电机控制器 高压控制盒
冷凝器 驱动电机
二、E150EV电机系统组成
二、E150EV电机系统组成
二、E150EV电机系统组成
永磁同步电机（PMSM） 效率高、体积小、重量轻及可靠性高
W
R2 S1 S3 S2 S4 TH0 TL0 TH1 TL1 电机U相 电机V相
电机旋转变压器接 口
电机温度接口
电机W相
电机三相输入连接 器
四、E150EV电机系统工作原理及接 口定义
电机低压信号接口（新版本）： 电机高压接口：
型号
Amphenol RTOW01419PN03
RTHP6161SNH-35PS2 RTHP6161SXH-35PS2 RTHP6161SWH-35PS2
五、E150EV电机系统的控制策略
电机系统发电模式
当车辆在溜车或刹车制动的时候，电机控制器从整车控制器得到发电命
令后，电机控制器将电机处于发电状态。此时电机会将车子动能转化成交流 电能。然后，交流电能通过电机控制器转化为直流电，存储到电池中。
六、E150EV电机系统故障诊断
温度保护功能
• 电机温度保护 当控制器监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。
电机 项目 类型 基速 转速范围 额定功率 峰值功率 额定扭矩 峰值扭矩 重量 参数 永磁同步电机 3000rpm 0～9000rpm 20kW 45kW 64Nm 144Nm 45～50kg 控制器
项目 直流输入电压 工作电压范围
控制电源 控制电源范围 重量
参数 336V 252～403V
12V 9～16V 9～11Kg
PMSM 是系统的重要执行机构，是电能转与 机械能转化的部件，并将自身的运行状态的信息
发送给电机控制器。
电机使用了一些传感器来提供电机的工作信
息。这些传感器包括：
旋转变压器：用以检测电机转子位置； 温度传感器：用以检测电机的绕组温度。
二、E150EV电机系统组成
电机控制器 电机系统的控制中心。它对所有的输入信号进行处理，并将电机 控制系统运行状态的信息发送给整车控制器。电机控制器内含功能诊断 电路。当诊断出异常时，它将会激活一个错误代码，发送给整车控制器。
•
控制器温度保护 当控制器监测到散热基板板温度为：温度≥85 ℃时，超温保
护，即停机。 当控制器监测到散热基板板温度为： 85 ℃≥温度 ≥75 ℃时，降功运行。
六、E150EV电机系统故障诊断
旋变故障描述
出现旋变故障时（电机与控制器旋变线连接正确），一般分 为2种情况：一种电机旋转变压器故障，另一种为控制器旋变解 码电路故障。不管哪一种故障，都将会导致电机系统无法启动及 转矩输出偏小等现象。若出现以上情况，请首先检查电机旋转变 压器是否损坏，检测步骤如下： 根据电气接口表定义，采用万用表欧姆档检查S1\S3（60±10%Ω ）、S2\S4 （60±10%Ω） 、R1\R2（33±10%Ω）绕组阻值，若 为无穷大，表示损坏，需更换旋转变压器。若显示正常值，则表 示控制器内部旋变解码电路故障，需更换控制器主控板。
12V+电源
CAN_H CAN_L CAN_PB CAN_SHIELD TL电机温度 TH电机温度
控制电源接 口
CAN总线接口
电机温度传 感器接口
四、E150EV电机系统工作原理及接 口定义
控制器高压接口：
型号
RTHP0161PZ-H1 RTHP0161PY-H1 RTHP0161PN-H1 RTHP0161PX-H1 RTHP0161PW-H1
编号
+ U V W
信号名称 直流高压输入 正极 直流高压输入 负极 主电机U相 主电机V相 主电机W相
说明 控制器直流高 压输入端 控制器高压三 相输出端
五、E150EV电机系统的控制策略
电机系统驱动模式
整车控制器根据车辆运行的不同情况，包括车速、档位、电池 SOC 值来 决定TM 电机输出扭矩或功率。 当TM 电机控制器从整车控制器处得到扭矩输出命令时，将动力电池提供 的直流电能，转化成交流电能,以使TM 电机输出扭矩。此时TM 电机输出力矩 驱动车辆。