4.2驱动电机及控制系统结构原理

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12345情境导入学习目标理论知识拓展阅读任务实施6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。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0203012.1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（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。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（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电机控制器长城WEYP8电机控制器北汽EV160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。2.2电机控制器E6电机控制器2.2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）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。2.2电机控制器2.2电机控制器电力转换形式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。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)。2.2电机控制器IGBT控制电路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。2.3电机系统数据流分析拓展阅读逆变器与变频器一、逆变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。逆变器变频器电压转换DC201V→DC12V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阅读利用空调变频器驱动空调压缩机拓展阅读•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任务实施•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单元小结