新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解

1、新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)全國交通運輸職業(yè)教育高職新能源汽車利用與維修專業(yè)規(guī)劃教材 /10/10新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第1頁新能源汽車概述電機學基礎(chǔ)知識新能源汽車驅(qū)動電機結(jié)構(gòu)原理與檢修新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)新能源汽車其它類型電機結(jié)構(gòu)原理檢修模塊一模塊二模塊三模塊四模塊五/10/10新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第2頁模塊四 新能源汽車驅(qū)動電機及控制技術(shù)新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第3頁電機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點電機控制器工作原理驅(qū)動電機冷卻系維護技能實訓模塊小結(jié)12345新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第4頁. 時間要求: 提議16課時. 知識目標：了解新能源車電機控制系統(tǒng)

2、結(jié)構(gòu)及工作原理； 熟悉電機控制系統(tǒng)高壓電路組成； 了解電機控制系統(tǒng)上下電控制策略及故障檢 測基本流程和方法。3. 技能目標：能夠?qū)φ召Y料進行電機控制系統(tǒng)認知及冷卻 系維護 ; 能夠獨立進行系統(tǒng)外觀目視檢驗；依據(jù)維修規(guī)范利用專業(yè)設(shè)備能夠?qū)﹄姍C電控系 統(tǒng)進行基本測試； 學習目標新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第5頁一、 電機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點（一）電機控制系統(tǒng)組成及功用驅(qū)動電機控制系統(tǒng)是電動汽車三大關(guān)鍵之一，是車輛行駛主要執(zhí)行機構(gòu)，其特征決定了車輛主要性能指標，直接影響車輛動力性、經(jīng)濟性和用戶駕乘感受。電機控制系統(tǒng)由動力總成（驅(qū)動電動機（DM）、高壓配電設(shè)備、電機控制器（MCU）、高低壓線束和相關(guān)

3、傳感器等組成。電機控制系統(tǒng)組成及功用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第6頁（一）電機控制系統(tǒng)組成及功用整車控制器（VCU）依據(jù)駕駛員意圖發(fā)出各種指令，電機控制器響應并反饋，實時調(diào)整驅(qū)動電機輸出。電機控制器主要功效以下：怠速控制（爬行）；前進；倒車；交流轉(zhuǎn)直流；駐坡；通信和保護一、 電機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點電機控制系統(tǒng)組成及功用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第7頁驅(qū)動電機控制器是電機系統(tǒng)控制中心（智能功率模塊），以 IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）模塊為關(guān)鍵，輔以驅(qū)動集成電路、主控集成電路，故障診療電路。驅(qū)動電機控制器內(nèi)含傳感器用來提供驅(qū)動電機系統(tǒng)工作信息，包含：電流傳感器；電壓傳感器；溫度傳感器

4、。一、 電機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點電機控制系統(tǒng)組成及功用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第8頁驅(qū)動電機系統(tǒng)工作必須滿足以下條件：高壓電源輸入正常（普通絕緣性能大于20M）；低壓12V電源供電正常（電壓范圍916V）；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。一、 電機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點電機控制系統(tǒng)組成及功用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第9頁電機控制器主要參數(shù)由技術(shù)指標和技術(shù)參數(shù)組成。技術(shù)指標包含輸入電壓、工作電壓范圍、控制電源（912V）、標稱容量、防護等級、尺寸等。一、 電機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點電機控制系統(tǒng)組成及

5、功用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第10頁電機控制器主要由：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。一、 電機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點電機控制器銘牌電機控制系統(tǒng)組成及功用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第11頁（1）控制主板與整車控制器通訊監(jiān)測直流母線電流，控制IGBT模塊工作狀態(tài)，監(jiān)控高壓線束絕緣和工作連接情況并反饋。IGBT模塊溫度信號、旋變傳感器信號經(jīng)過處理反饋給電機控制單元。一、 電機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點電機控制系統(tǒng)組成及功用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第12頁（2）超級電容和放電電阻超級電容是一個以電場形式儲存能量無源器件。在有需要電

6、機開啟時時候，電容能夠把儲存能量釋出至電路。在電機開啟時保持電壓穩(wěn)定。放電電阻斷開高壓電路時，經(jīng)過電阻給電容放電放電電阻通常和電容器并聯(lián)。電源波動時,電容器會隨之充放電。當控制器帶動電機或其它感性負載在停機時候，可采取能耗制動方式來實現(xiàn)，當供電停頓后，控制器逆變電路就反向?qū)?，把這些剩下電能反饋到變頻器直流母線上來，母線上電壓會所以而升高，當升高到一定值時候，電阻就投入運行，使這部分電能經(jīng)過電阻發(fā)燒方式消耗掉，同時維持母線上電壓為保持一個正常值。放電電路故障時，有可能會造成高壓斷電。一、 電機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點電機控制系統(tǒng)組成及功用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第13頁（3）電樞鐵心電樞鐵心

7、即是主磁路組成部分，又是電樞繞組支撐部分；電樞繞組嵌放在電樞鐵心槽內(nèi)。（4）IGBT模塊IGBT模塊，是由雙極型三極管和絕緣柵型場效應管組成復合全控型電壓驅(qū)動式功率半導體器件，兼有MOSFET和GTR優(yōu)點，是電機控制器電壓變換與傳輸關(guān)鍵器件。GTR優(yōu)點是：飽和壓降低，載流密度大。MOSFET優(yōu)點是：驅(qū)動功率很小，開關(guān)速度快。一、 電機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點電機控制系統(tǒng)組成及功用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第14頁（5）旋變傳感器旋變傳感器又叫旋轉(zhuǎn)變壓器。主要用以檢測電機轉(zhuǎn)子位置。傳感器線圈固定在殼體上，信號齒圈固定在轉(zhuǎn)子上傳感器線圈。有勵磁、正弦、余弦三組線圈組成一個傳感器。一、 電機控制系統(tǒng)

8、結(jié)構(gòu)及特點電機控制系統(tǒng)組成及功用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第15頁2.電機控制系統(tǒng)高壓電路通常純電動汽車整車共分為5段高壓線束。1）動力電池高壓電纜：連接動力電池到高壓盒之間線纜。 2）電機控制器電纜：連接高壓盒到電機控制器之間線纜圖。 3）快充線束：連接快充口到高壓盒之間線束。 4）慢充線束：連接慢充口到車載充電機之間線束。 5）高壓附件線束。一、 電機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點電機控制系統(tǒng)組成及功用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第16頁（一）電機控制器結(jié)構(gòu)電機控制器結(jié)構(gòu)包含功率電路、驅(qū)動與保護、控制電路三大部分。功率電路用于進行能量變換；驅(qū)動與保護電路，用于實現(xiàn)對功率模塊驅(qū)動控制與故障保護

9、；控制電路用于實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速控制與整車通信等功效。二、電機控制器工作原理（一）電機控制器結(jié)構(gòu)新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第17頁一、驅(qū)動電機系統(tǒng)在驅(qū)動電機系統(tǒng)中，驅(qū)動電機輸出動作主要是靠控制單元給定命令執(zhí)行，即控制器輸出命令?？刂破髦饕菍⑤斎胫绷麟娔孀兂呻妷?、頻率可調(diào)三相交流電，供給配套驅(qū)動電機使用；其經(jīng)過有效控制策略，控制動力總成以最正確方式協(xié)調(diào)工作。二、電機控制器工作原理（一）電機控制器結(jié)構(gòu)新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第18頁二、旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器是一個輸出電壓隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角改變信號元件。當勵磁繞組以一定頻率交流電壓勵磁時，輸出繞組電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正、余弦函數(shù)關(guān)系，這種旋轉(zhuǎn)

10、變壓器又稱為正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器。旋轉(zhuǎn)變壓器用于運動伺服控制系統(tǒng)中，作為角度位置傳感和測量用。二、電機控制器工作原理（一）電機控制器結(jié)構(gòu)新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第19頁（二）電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用電子技術(shù)在新能源汽車應用主要表達在電力電子器件和變流器技術(shù)兩個方面。電力電子器件性能與可靠性直接關(guān)系到新能源汽車安全運行，變流器技術(shù)直接影響新能源汽車能量變換與運行效率，對于電動汽車運行至關(guān)主要。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第20頁電力電子器件通常按開關(guān)控制性能分為：不控型器件：這是無控制端口二端器件，如功率二極管。半控型器件：這是有

11、控制端口三端器件，但其控制端在器件導通后即失去控制能力，即無關(guān)斷能力，關(guān)斷器件必須借助外部條件。晶閘管及其大部分配生器件均屬這一類。全控型器件：這也是有控制端口三端器件，但其控制端含有控制器件導通和關(guān)斷雙重功效，故稱自關(guān)斷器件，如GTO、GTR、IGBT等第二代器件均屬這一類。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第21頁1）功率二極管功率二極管結(jié)構(gòu)和原理簡單，工作可靠，大量應用于電氣設(shè)備。尤其是快速恢復二極管和肖特基二極管，在中、高頻整流和逆變中，含有不可替換位置。 功率二極管以半導體PN結(jié)為基礎(chǔ)。功率二極管實際上是由一個面積較大PN結(jié)和兩端引線

12、以及封裝組成。功率二極管早期主要有螺栓型和平板型兩種封裝，現(xiàn)都已采取模塊化封裝。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第22頁2.1.1.1 功率二極管基本特征（1）靜態(tài)特征功率二極管靜態(tài)特征主要指其伏安特征。當功率二極管承受正3向電壓到達一定值（門檻電壓UTO），正向電流IA才開始顯著增加，處于穩(wěn)定導通狀態(tài)。與正向電流IA對應功率二極管兩端電壓UA即為其正向?qū)▔航?。當功率二極管承受反向電壓UB時，只有少子引發(fā)微小而數(shù)量恒定反向漏電流。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第23頁2.1.1.1 功率

13、二極管基本特征（2）動態(tài)特征因為結(jié)電容存在，功率二極管在零偏置（外加電壓為零）、正向偏置和反向偏置三種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換時候，經(jīng)歷一個過渡過程。在這些過渡過程中，PN結(jié)一些區(qū)域需要一定時間來調(diào)整其帶電狀態(tài)，因而其電壓-電流特征不能用前面伏安特征來描述，而是隨時間改變，這就是功率二極管動態(tài)特征，而且往往專指反應通態(tài)和斷態(tài)之間轉(zhuǎn)換過程開關(guān)特征。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第24頁2.1.1.2 功率二極管主要參數(shù)（1）正向平均電流IA（AV）正向平均電流是指功率二極管長久運行時，在指定管殼溫度（簡稱殼溫，用Tc表示）和散熱條件下，其允許流過最大工頻

14、正弦半波電流平均值。（2）正向壓降UA正向壓降是指功率二極管在指定溫度下，流過某一指定穩(wěn)態(tài)正向電流時對應正向壓降。（3）反向重復峰值電壓URRM反向重復峰值電壓是指對功率二極管所能重復施加反向最高峰值電壓，通常是其雪崩擊穿帶電壓UB23。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第25頁2.1.1.2 功率二極管主要參數(shù)（4）最高工作結(jié)溫TJM結(jié)溫是指管芯PN結(jié)平均溫度，用TJ表示。最高工作結(jié)溫是指在PN結(jié)不損壞前提下所能承受最高平均溫度，用TJM表示。TJM通常在125175。（5）浪涌電流IFSM浪涌電流是指功率二極管所能承受最大連續(xù)一個或幾個周期

15、過電流。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第26頁2.1.2.1 IGBT工作原理絕緣柵雙極晶體管簡稱IGBT，是一個發(fā)展很快、應用很廣復合型電力電子器件。在新能源汽車應用領(lǐng)域，IGBT電壓等級通常為600 V或1200V，電流等級為400900A，少數(shù)到達1200A及以上，IGBT是電動汽車中關(guān)鍵器件之一。IGBT主要應用于以下兩個子系統(tǒng)中：（1）電機控制系統(tǒng)：大功率直流交流（DCAC）逆變后驅(qū)動汽車電機； （2）車載空調(diào)控制系統(tǒng)：小功率直流交流（DCAC）逆變，使用電流較小IGBT元件。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新

16、能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第27頁2.1.2.1 IGBT工作原理IGBT層狀結(jié)構(gòu)其相當于一個由場效應管MOSFET、驅(qū)動厚基區(qū)GTR，簡化等效電路。IGBT是以MOSFET為驅(qū)動器件、GTR為主導器件達林頓電路結(jié)構(gòu)器件。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第28頁2.1.2.1 IGBT工作原理IGBT圖形符號如圖，圖中漏極D用集電極C表示，源極S用發(fā)射極E表示，漏極電流ID改用集電極電流IC表示。對于P-IGBT型器件，圖形符號中箭頭方向相反。 (a)簡化等效電路（b）兩種圖形符號（c）實際等效電路二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機

17、控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第29頁2.1.3.2 IGBT基本特征（1）伏安特征伏安特征即輸出特征，IGBT與GTR伏安特征，不一樣之處是控制參數(shù)是柵極G與發(fā)射極E之間電壓UGE，而不是基極電流。伏安特征縱坐標為集電極電流IC，橫坐標是集電極與發(fā)射極電壓UCE。IGBT伏安特征分：（ I ）截止區(qū)（）放大區(qū)或線性區(qū)（）飽和區(qū)因為結(jié)構(gòu)上原因，IGBT反向阻斷電壓只能到達數(shù)十伏水平。當前模塊化封裝IGBT都裝有反并聯(lián)功率二極管，成為逆導型器件。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第30頁2.1.3.2 IGBT基本特征（2）轉(zhuǎn)移特征

18、在橫坐標上作一條垂直線（即保持UCE為恒值）與各條伏安特征相交，可取得轉(zhuǎn)移特征。這是集電極電流與柵極電壓UGE之間關(guān)系曲線。當柵射電壓UGE小于開啟電壓UGE（th）時，IGBT處于關(guān)斷狀態(tài)。最高柵射電壓受最大集電極電流限制，普通取15V左右。在IGBT關(guān)斷時，實際應用中在柵極加一定負偏壓，通常為-5-10V。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第31頁2.1.3.2 IGBT基本特征（3）動態(tài)特征IGBT開通和關(guān)斷過程波形，UGE是作為控制信號柵極電壓波形，IC是集電極電流波形。IGBT在開經(jīng)過程中，tfv2段電壓下降過程變緩，只有在tfv2結(jié)

19、束時，IGBT才完全進入飽和開通狀態(tài)。IGBT開通時間由開通延遲時間td（on）和電流上升時間tr組成，通常為0.20.5us。在IGBT關(guān)斷過程中，因為MOSFET關(guān)斷后，PNP晶體管中存放電荷難以快速消除，這段時間內(nèi)MOSFET已經(jīng)關(guān)斷，IGBT又無反向電壓，造成IC下降遲緩，這個下降時間稱為拖尾時間tf2。關(guān)斷時間由關(guān)斷延遲時間td（off）和電流下降時間tf組成，為12us。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第32頁2.1.3.4 IGBT主要參數(shù)（1）最高集電極一發(fā)射極電壓（UCEM）最高集電極一發(fā)射極電壓電壓由內(nèi)部PNP型晶體管擊穿

20、電壓確定（IGBT兩端電壓絕對不能超出這個額定電壓值）（2）最高柵極一發(fā)射極電壓（UGEM）柵極電壓受柵極氧化層厚度和特征限制。（3）最大集電極電流（ICM）最大集電極電流包含直流電流IC和1ms脈寬最大電流ICP，該電流值與結(jié)溫相關(guān)，隨結(jié)溫升高而下降。（選擇器件時應注意不一樣廠家之間差異）二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第33頁2.1.3.4 IGBT主要參數(shù)（4）最大集電極功耗（PCM）IGBT最大集電極功耗PCM為正常工作溫度下所允許最大功耗。表介紹了應用于新能源汽車650V800A IGBT主要特征，其中UCE是集電極一發(fā)射極電壓，I

21、C是集電極額定直流電流，ICM是集電極最大重復峰值電流。這種IGBT含有最優(yōu)開關(guān)特征，它能在1us內(nèi)開通和關(guān)斷。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第34頁2.1.3.5 IGBT擎住效應因為IGBT結(jié)構(gòu)上原因，內(nèi)部存在一只NPN型寄生晶體管。當集電極電流大于要求臨界值ICM時，該寄生晶體管因有過高正偏置被觸發(fā)導通，使PNP管也飽和導通，造成IGBT柵極失去控制作用，這種現(xiàn)象稱為擎住效應。IGBT發(fā)生擎住效應后，集電極電流增大，造成過高功耗，造成器件損壞。這種集電極電流超出ICM引發(fā)擎住效應稱靜態(tài)擎住效應。（在IGBT關(guān)斷動態(tài)過程中，若duCEd

22、t過大，一樣會引發(fā)上述寄生晶閘管開通，使IGBT柵極失控，形成動態(tài)擎住效應）擎住效應曾經(jīng)是限制IGBT電流容量主要原因之一，現(xiàn)已得到很好處理。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第35頁2.1.3.6 IGBT安全工作區(qū)IGBT開通時正向偏置安全工作區(qū)FBSOA由電流、電壓和功耗三條邊界極限包圍而成。最大集電極電流ICM是按防止擎住效應而由廠方確定；最高集電極一發(fā)射極電壓UCEM是由IGBT中PNP晶體管擊穿電壓要求；最高功耗則由最高允許結(jié)溫所要求。如流過直流、發(fā)燒嚴重，因而安全工作區(qū)變窄；若為脈沖電流，導電時間短，工作區(qū)變寬，脈沖越窄，工作區(qū)越

23、寬；在應用IGBT時候要注意是，IGBT有較大極間電容，使IGBT輸入端顯示出較強容性特點，在輸入脈沖作用下，將出現(xiàn)充放電現(xiàn)象。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第36頁2.2.1 MOS門極關(guān)斷晶閘管（MCT）MOS門極關(guān)斷晶閘管（MCT）是晶閘管和MOSFET組合而成復合器件，它主導元件是SCR，控制元件是MOSFET。MCT含有SCR和MOSFET共同優(yōu)點，是一個理想電力電子開關(guān)器件。當前，MCT產(chǎn)品正在系列化，其電壓等級為5001000V，電流容量為50100A。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控

24、制技術(shù)詳解第37頁2.2.1 MOS門極關(guān)斷晶閘管（MCT）1、MCT結(jié)構(gòu)MCT將MOSFET高輸入阻抗、低驅(qū)動功率與快速開關(guān)速度和SCR高電壓、大電流特征結(jié)合在一起。MCT經(jīng)典結(jié)構(gòu)如圖，它是在SCR結(jié)構(gòu)中集成了一對MOSFET，經(jīng)過MOSFET來控制SCR導通和關(guān)斷。使MCT導通P溝道MOSFET稱為ON-FET，使其關(guān)斷N溝道MOSFET稱為OFF-FET。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第38頁2.2.1 MOS門極關(guān)斷晶閘管（MCT）2、MCT工作原理在結(jié)構(gòu)上MCT需要用雙門極控制，這一點與SCR和GTO不一樣；門極信號以陽極為基準而

25、不是以陰極為基準。MCT是一個電壓控制器件，使MCT觸發(fā)導通門極負脈沖幅值普通為-5-15V，使其關(guān)斷門極正脈沖電壓幅值普通為+10V。MCT是一個電壓控制器件。3、MCT特征（1）靜態(tài)正向特征靜態(tài)時，擔負開通和關(guān)斷控制內(nèi)部MOSFET不起作用，MCT相當于晶閘管，阻斷時能承受較高正向電壓，導通時含有很低通態(tài)壓降。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第39頁2.2.1 MOS門極關(guān)斷晶閘管（MCT）（2）MCT無正向偏置安全工作區(qū)當工作電壓超出MCT安全工作區(qū)電壓范圍時，MCT可能會失效；不過當峰值可控電流超出MCT安全工作區(qū)時，MCT不易損壞。

26、這一性能特點說明MCT可簡單地使用熔斷器進行短路保護。由圖能夠看出MCT關(guān)斷時電壓和電流極限容量與結(jié)溫、電流和工作周期相關(guān)。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第40頁2.2.1 MOS門極關(guān)斷晶閘管（MCT）4、電機控制器 （1）變流器技術(shù)電機控制器實際是電力電子變流器技術(shù)應用。包含四大類：當電動車或混合動力汽車車輛將交流電變換為直流電為動力電池充電，稱為整流技術(shù)；將動力電池高壓電轉(zhuǎn)換成低壓電源12V，為低壓電路系統(tǒng)提供工作電源和為輔助電池充電；一個直流電變換為另一個直流電稱為直流斬波或直流-直流變換；車輛正常行駛時動力電池高壓直流電轉(zhuǎn)換成供驅(qū)

27、動電機工作高壓交流電；將一個交流電變換為另一個交流電稱為交一交變流技術(shù)。 二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第41頁2.2.1 MOS門極關(guān)斷晶閘管（MCT）2）逆變電路將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，向驅(qū)動電機提供工作電源，逆變電路輸出頻率和電壓大小，取決于負載實際需要，能夠是定壓定頻負載，也能夠是調(diào)壓調(diào)頻負載。逆變器是將直流轉(zhuǎn)換為交流裝置，反之可將電流從交流轉(zhuǎn)換為直流。經(jīng)過對應改變開關(guān) ON/OFF 時間，可將頻率切換至所需頻率，這種能調(diào)壓調(diào)頻逆變器通常稱為變頻器。 二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用直流轉(zhuǎn)交流新能源汽車驅(qū)動電機與控

28、制技術(shù)詳解第42頁2.2.1 MOS門極關(guān)斷晶閘管（MCT）檢測到所需輸出電壓 (Vi) 連續(xù)極短一段時間 (Ts)。經(jīng)過控制“Ton”（Ton，開關(guān) ON 時間）時間，“Vi x Ts”面積和“Vd x Ton”（電源電壓 x 開關(guān) ON 時間）面積相同，且有效電壓變?yōu)?Vi。 經(jīng)過此方式控制開關(guān) ON-OFF 時間，使產(chǎn)生電壓連續(xù)改變，從而產(chǎn)生正弦交流電壓。 二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第43頁2.2.1 MOS門極關(guān)斷晶閘管（MCT）假如把三相負載ZA、ZB、ZC看成電機三個繞組。那么三相橋式逆變電路如同三相橋式可控整流電路與三相橋

29、式二極管整流電路反并聯(lián)，其中可控電路用來實現(xiàn)直流到交流逆變，不可控電路為感性負載電流提供續(xù)流回路，完成無功效量續(xù)流或反饋，所以與IGBT并聯(lián)六個二極管VD1VD6稱為續(xù)流二極管或反饋二極管。 二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第44頁2.2.1 MOS門極關(guān)斷晶閘管（MCT）豐田普銳斯逆變器電路，用于驅(qū)動電機 MG1 和 MG2 逆變器使用 。此電路由2個3相橋式電路（各包含 6 個 IGBT）組成 將直流轉(zhuǎn)換為 3 相交流電。 二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第45頁2.2.1 MOS門極關(guān)

30、斷晶閘管（MCT）IPM（智能電源模塊）將 IGBT、操作 IGBT 電路以及電壓、電流和溫度保護和自診療功效結(jié)合在一個電源模塊中。依據(jù)轉(zhuǎn)子位置接通 IGBT。依據(jù)轉(zhuǎn)子位置產(chǎn)生 3 相交流電以產(chǎn)生對應磁場來轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子。IGBT（絕緣柵雙極晶體管）是控制混合動力車輛電動機最正確半導體。 二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第46頁2.2.1 MOS門極關(guān)斷晶閘管（MCT）3）再生制動電路電動汽車再生制動發(fā)電系統(tǒng)組成。電動汽車安裝此能量回收系統(tǒng)，能夠有效發(fā)揮電動汽車特點，回收車輪制動、下坡滑行、高速運行及減速運行等狀態(tài)下部分能量，將其轉(zhuǎn)化為電能并給蓄電

31、池充電，充分地使用能源，從而提升電動汽車續(xù)駛里程。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第47頁2.2.1 MOS門極關(guān)斷晶閘管（MCT）（3）再生制動基本原理通常情況下，蓄電池電壓都比制動能量回饋過程中開始工作比較特殊發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電電壓高，所以經(jīng)過特殊控制系統(tǒng)，將該回饋系統(tǒng)產(chǎn)生電能給蓄電池充電，從而讓電機在再生制動模式下工作。RG為電阻， Rb為制動限流電阻， U為蓄電池電壓，E 為電動機感應電勢， L為電動機電樞電感。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第48頁工作時，將電動機電柜驅(qū)動電流斷開，電樞

32、兩端接入一個開關(guān)電路。因為電動機為感性器件，感應電勢 與感應電流 隨時間 改變率 有以下關(guān)系： E=-Ldi/dt當閉合開關(guān)時，工作回路由電動機感應電勢引發(fā)感應電流經(jīng)開關(guān)K組成，此時制動電流為感應電流 ，其大小為： i1=-E/(RG+Rb）當斷開開關(guān)K時， 絕對值快速增大，使得感應電勢 快速上升，直至 時，能量反饋實現(xiàn)。設(shè) 是電流回饋電路中等效電阻，則制動電流 是回饋電流，即： i2=（E-U）/(RG+Rd）二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第49頁圖經(jīng)過發(fā)動機或車輪使轉(zhuǎn)子（永久磁鐵）旋轉(zhuǎn)時，經(jīng)過電磁感應在定子線圈（U、V 和 W 相）內(nèi)產(chǎn)

33、生 3 相交流電。將產(chǎn)生交流電壓（流經(jīng) IPM 二極管）進行整流（轉(zhuǎn)換為直流），然后對 HV 蓄電池充電。 二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第50頁控制電路零扭矩控制時（未操作電動機且未進行再生制動情況下）依據(jù)行駛狀態(tài)，電動機扭矩可能減至零。比如，因為車輛使用前輪驅(qū)動，所以在水平路面上平穩(wěn)行駛時，E-four 系統(tǒng) MGR 既不驅(qū)動車輪也不發(fā)電。然而，MGR 仍旋轉(zhuǎn)。因為 MGR 旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生電壓，從而使電流開始流動。為使 MGR 產(chǎn)生電壓偏置，IGBT 切換至 ON 以產(chǎn)生電壓，從而預防電流流動。V1來自HV電池，電腦控制算出多大電壓，V2再

34、生發(fā)電。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第51頁(4)升降壓斬波電路又稱升降壓斬波器(Buck-boost chopper)，是一個既能夠升壓，又能夠降壓變換器，其原理如圖。電路中電感L值很大，電容C值也很大，使電感電流iL和電容電壓即負載電壓U0基本為恒定。升降壓斬波電路基本工作原理是：當可控開關(guān)VT處于導通狀態(tài)時，電源經(jīng)VT向電感L供電使其儲存能量，此時電流為i1。同時，電容C維持輸出電壓基本恒定并向負載R供電。今后，使VT關(guān)斷，電感L中儲存能量向負載釋放，電流為i2。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機

35、與控制技術(shù)詳解第52頁(4)升降壓斬波電路豐田普銳斯驅(qū)動電機1 和 驅(qū)動電機2 工作情況，增壓轉(zhuǎn)換器將直流電壓 201.6 V HV 蓄電池公稱電壓最高升至直流電壓 650 V。轉(zhuǎn)換器也可將 MG1 和 MG2 產(chǎn)生電壓從直流電壓 650 V（最高電壓）降至直流電壓 201.6 V 以對 HV 蓄電池充電。因為“電功率 = 電壓 X 電流”，所以可使用高電壓提升功率輸出以驅(qū)動車輛。同時，為使功率相同，可使用較高電壓和較小電流。從而，降低電路以熱能形式損失能量并使逆變器更為緊湊。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第53頁(5)直流電源轉(zhuǎn)換電路車輛

36、電氣零部件和各 ECU 使用直流電壓 12 V 作為其電源。在常規(guī)車輛中，交流發(fā)電機（使用發(fā)動機電源）用于為 12 V 蓄電池充電并為電氣零部件供電?；旌蟿恿囕v不使用交流發(fā)電機。DC/DC 轉(zhuǎn)換器將 HV 蓄電池電壓從直流電壓 201.6 V 轉(zhuǎn)直流電壓 14 V。與常規(guī)車輛不一樣，發(fā)動機轉(zhuǎn)速與輸出電流和輸出電壓無關(guān)。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第54頁在晶體管橋接電路中將高壓 (201.6 V) 暫時轉(zhuǎn)換為交流并經(jīng)過變壓器降至低壓。然后，將交流轉(zhuǎn)換為直流，并穩(wěn)定地輸出至直流電壓 12 V 系統(tǒng)。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機

37、控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第55頁依據(jù)接收自動力管理控制 ECU (HV CPU) 信號，MG ECU 控制逆變器和增壓轉(zhuǎn)換器以驅(qū)動 MG1 和 MG2，或使其發(fā)電。MG ECU 將車輛控制所需信息（如逆變器輸出安培值、逆變器電壓、逆變器溫度、MG1 和 MG2 轉(zhuǎn)速（解析器輸出）、大氣壓力）以及任何故障信息傳輸至動力管理控制 ECU (HV CPU)。MG ECU 從動力管理控制 ECU (HV CPU) 接收控制 MG1 和 MG2 所需信息（如所需原動力、MG1 和 MG2 溫度以及目標升高電壓）。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與

38、控制技術(shù)詳解第56頁5、電容器應用技術(shù)濾波電容是功率回路一個極為主要元件，新能源汽車整流電路中利用濾波電容作為整流步驟，多采取濾波電容作為濾波和儲能步驟，因而濾波電容性能直接影響整車性能。因為電解電容等效電感和等效電阻存在，使得電解電容工作于高頻狀態(tài)等效容量快速下降，嚴重時將影響變流器性能。高頻下電解電容紋波電流在等效電阻作用下發(fā)燒和對電解電容壽命影響變得不容忽略。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第57頁5、電容器應用技術(shù)為深入降低變流器體積和質(zhì)量，適應寬電壓范圍、大功率應用需求，需要一個緊湊、低損耗、性價比高DCLink電容器，電容器電壓可

39、高達1 000 V DC，容量值可達3 000uF。膜電容器電壓標準可到達1000 V DC以上，使用溫度到達105125，并最大化了體積填充系數(shù)，比較適合上述工況應用。經(jīng)典用薄膜電容器替換電解電容器應用例子就是豐田普銳斯混合動力系統(tǒng)。Prius I使用濾波電容器是電解電容器，Prius便開始使用薄膜濾波電容器組。二、電機控制器工作原理電力電子器件在電機控制系統(tǒng)應用新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第58頁（三）電機控制策略（1）北汽新能源汽車控制策略北汽新能源純電動汽車EV200驅(qū)動電機控制電源策略，MCU在整車動力系統(tǒng)通電和斷電過程中執(zhí)行元件動作指令、需要實現(xiàn)控制邏輯功效、允許及禁止診療等。

40、二、電機控制器工作原理 電機控制策略新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第59頁1、 驅(qū)動電機系統(tǒng)上電流程二、電機控制器工作原理 電機控制策略新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第60頁2、 驅(qū)動電機系統(tǒng)下電流程二、電機控制器工作原理 電機控制策略新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第61頁3、 驅(qū)動電機系統(tǒng)驅(qū)動模式 整車控制器依據(jù)車輛運行不一樣情況，包含車速、擋位、電池 SOC 值來決定，電機輸出扭矩/功率。當電機控制器從整車控制器處得到扭矩輸出命令時，將動力電池提供直流電，轉(zhuǎn)化成三相正弦交流電,驅(qū)動電機輸出扭矩，經(jīng)過機械傳輸來驅(qū)動車輛。二、電機控制器工作原理 電機控制策略新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳

41、解第62頁（1）電機系統(tǒng)驅(qū)動模式整車控制器依據(jù)車輛運行不一樣情況，包含車速、檔位、電池 SOC 值來決定， 電機輸出扭矩或功率。當電機控制器從整車控制器處得到扭矩輸出命令時，將動力電池提供直流電轉(zhuǎn)化成交流電,以使電機輸出扭矩。此時電機輸出力矩驅(qū)動車輛。（2）電機系統(tǒng)發(fā)電模式當車輛在溜車或剎車制動時候，電機控制器從整車控制器得到發(fā)電命令后，電機控制器將電機處于發(fā)電狀態(tài)。此時電機會將車子動能轉(zhuǎn)化成交流電能。然后，交流電能經(jīng)過電機控制器轉(zhuǎn)化為直流電，存放到電池中。二、電機控制器工作原理 電機控制策略新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第63頁4、 電機控制系統(tǒng)溫度保護控制策略（1）電機溫度保護 控制器監(jiān)

42、測驅(qū)動電機溫度傳感器：120溫度140時，降功率運行；溫度140 時，降功率至0，即停機。（2）控制器溫度保護控制器監(jiān)測到散熱基板板溫度：溫度85 時，超溫保護，即停機。85 溫度75 時，降功運行。二、電機控制器工作原理 電機控制策略新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第64頁4、 電機控制系統(tǒng)溫度保護控制策略（3）冷卻系統(tǒng)溫度保護控制器監(jiān)測到驅(qū)動電機溫度傳感器： 45溫度50 時，冷卻風扇低速起動； 溫度50 時，冷卻風扇高速起動； 溫度降至40 時，冷卻風扇停頓工作?？刂破鞅O(jiān)測到散熱基板板溫度為： 溫度75 時，冷卻風扇低速起動； 溫度80 時，冷卻風扇高速起動； 溫度降至75 時，冷卻風扇

43、停頓工作。二、電機控制器工作原理 電機控制策略新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第65頁5、整車控制方案整車控制方案采取分層控制方式，整車控制器做為第一層，其它各控制器為第二層，各控制器之間經(jīng)過CAN網(wǎng)絡(luò)進行信息交互，共同實現(xiàn)整車功效控制。比如： 電機故障電機系統(tǒng)溫度高系統(tǒng)經(jīng)過CAN報送故障信息。 整車扭矩控制即工況判斷需求扭矩扭矩限制扭矩輸出四部分。二、電機控制器工作原理 電機控制策略新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第66頁5、整車控制方案（1）工況判斷-反應駕駛員駕駛意圖經(jīng)過整車狀態(tài)信息，來判斷出當前需要整車駕駛需求。二、電機控制器工作原理 電機控制策略新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第67

44、頁5、整車控制方案（2）工況劃分緊急故障工況、怠速工況、加速工況、能量回收工況、 零扭矩工況、跛行工況，各工況間互斥且唯一。（3）扭矩需求-駕駛員駕駛意圖轉(zhuǎn)換依據(jù)判斷得出整車工況、動力電池系統(tǒng)和電機驅(qū)動系統(tǒng)狀態(tài)計算出當前車輛需要扭矩。二、電機控制器工作原理 電機控制策略新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第68頁5、整車控制方案（4）緊急故障工況：零扭矩后切斷高壓 能量回收工況：發(fā)電 零扭矩工況：零扭矩 速怠速工況：目標車速7km/h 加速工況：加速踏板跟隨 跛行工況：限功率、限車（5）扭矩限制與輸出-駕駛員駕駛意圖實現(xiàn)依據(jù)整車當前參數(shù)和狀態(tài)及前一段時間參數(shù)及狀態(tài)，計算出當前車輛扭矩能力，依據(jù)當前

45、車輛需要扭矩，最終計算出合理最終需要實現(xiàn)扭矩。二、電機控制器工作原理 電機控制策略新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第69頁5、整車控制方案（6）限制原因最大車速限制：前進檔和倒車檔電輔助系統(tǒng)工作情況：放電、發(fā)電驅(qū)動電機驅(qū)動扭矩/制動扭矩：溫度動力電池允許充放電功率：溫度、SOC（7）外圍相連驅(qū)動模塊控制外圍相連驅(qū)動模塊控制包含對高壓主負繼電器、空調(diào)系統(tǒng)高壓繼電器、水泵、DC/D冷卻風扇、電子轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)控制。二、電機控制器工作原理 電機控制策略新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第70頁（四）.豐田混合動力電機控制系統(tǒng)控制策略1、電機控制器（逆變器）控制MG ECU依據(jù) MG1和MG2 操作指令值

46、將逆變器工作信號 (PWM) 輸出至逆變器。動力管理控制 ECU (HV CPU) 依據(jù) MG1 和 MG2 操作指令值將逆變器工作信號 (PWM) 輸出至逆變器。依據(jù)指令，動力管理控制 ECU (HV CPU) 經(jīng)過安裝在逆變器內(nèi)交流電流傳感器檢測是否產(chǎn)生三相交流電并確認檢測結(jié)果。二、電機控制器工作原理豐田混合動力電機控制系統(tǒng)控制策略新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第71頁（1）逆變器工作信號動力管理控制 ECU (HV CPU) 依據(jù)車輛工作條件切換逆變器控制模式以有效控制 MG1 和 MG2。圖中三種控制模式，可經(jīng)過智能檢測儀 ECU 數(shù)據(jù)表功效對模式進行檢驗。其中，調(diào)制系數(shù)是直流電轉(zhuǎn)化

47、為交流電時電壓改變率。二、電機控制器工作原理豐田混合動力電機控制系統(tǒng)控制策略新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第72頁（2）高壓電容器放電關(guān)閉“READY”模式后，混合動力系統(tǒng)高壓電容器內(nèi)殘留高壓以 MG 線圈生熱形式而散失，從而降低了電壓。經(jīng)過使電流流經(jīng)定子線圈以產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子（永久磁鐵）磁場方向相同磁場，無需使 MG 產(chǎn)生扭矩也能使電能散失。二、電機控制器工作原理豐田混合動力電機控制系統(tǒng)控制策略新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第73頁（2）高壓電容器放電假如混合動力系統(tǒng)發(fā)生故障，則可能無法以 MG 生熱方式來使高壓電容器放電，斷開 SMR 一段時間后，經(jīng)過放電電阻器釋放電容器內(nèi)殘留電荷。拆下維修

48、塞把手后，等候要求時間（如：5 min或 10 min）以完全釋放電荷。二、電機控制器工作原理豐田混合動力電機控制系統(tǒng)控制策略新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第74頁（3）IGBT 切斷控制（因為逆變器故障）動力管理控制 ECU 監(jiān)視逆變器控制狀態(tài)。出現(xiàn)過電壓、過電流或電路故障等異常時，動力管理控制 ECU 斷開異常電路中逆變器 IGBT 以切斷逆變器控制。過電流和過電壓（增壓后）原因因為 MG1 或 MG2 電流流入時間不妥而引發(fā)過電流或過電壓磁鐵（轉(zhuǎn)子）靠近時，電流克服斥力而流動。施加磁力時間不妥而引發(fā)過電流。因為 MG1 或 MG2 線圈短路而引發(fā)過電流或過電壓因線圈短路而使負載消失從而

49、出現(xiàn)過電流。二、電機控制器工作原理豐田混合動力電機控制系統(tǒng)控制策略新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第75頁（4）高壓電路暫時切斷而引發(fā)過電壓因為 ECU 電源電路和控制電路暫時切斷而引發(fā)過電壓 （如：SMR 異常切斷、指令值暫時切斷等）功率滯留而造成電壓升高動力管理控制 ECU 監(jiān)視逆變器控制狀態(tài)。出現(xiàn)過電壓、過電流或電路故障等異常時，動力管理控制 ECU 斷開異常電路中逆變器 IGBT 以切斷逆變器控制。 二、電機控制器工作原理豐田混合動力電機控制系統(tǒng)控制策略新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第76頁（5）N檔時 IGBT切斷控制選擇 N 檔時，動力管理控制 ECU 斷開 MG1 和 MG2

50、逆變器 IGBT 以防 MG1 和 MG2 產(chǎn)生扭矩。N檔經(jīng)過電動關(guān)閉（切斷）MG1 和 MG2 。假如在發(fā)動機運轉(zhuǎn)時使用 MG1 發(fā)電，則直接發(fā)動機轉(zhuǎn)矩施加至車輪，從而預防發(fā)電。假如在選擇 N 檔時車輛保持停頓，則 HV 蓄電池 SOC 將降低，同時系統(tǒng)經(jīng)過在組合儀表上顯示信息和鳴響蜂鳴器來通知駕駛員。假如換檔桿仍保持在 N 檔，則 SOC 將會繼續(xù)降低，同時系統(tǒng)將關(guān)閉“READY”模式以保護 HV 蓄電池。二、電機控制器工作原理豐田混合動力電機控制系統(tǒng)控制策略新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第77頁（五）.北汽新能源電機控制系統(tǒng)故障診療與檢修驅(qū)動電機系統(tǒng)是純電動汽車三大關(guān)鍵部件之一，是車輛

51、動力起源，依據(jù)不一樣路況和駕駛員意愿來控制相對合理動力、扭矩輸出。驅(qū)動電機系統(tǒng)由驅(qū)動電動機（DM） 、驅(qū)動電機控制器（MCU）組成，經(jīng)過高低壓線束、冷卻管路，與整車其它系統(tǒng)作電氣和散熱連接。整車控制器（VCU）依據(jù)駕駛員意圖發(fā)出各種指令，電機控制器響應并反饋，實時調(diào)整驅(qū)動電機輸出，以實現(xiàn)整車怠速、前行、倒車、停車、能量回收以及駐坡等功效。二、電機控制器工作原理新能源電機控制系統(tǒng)故障診療與檢修新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第78頁（五）.北汽新能源電機控制系統(tǒng)故障診療與檢修二、電機控制器工作原理新能源電機控制系統(tǒng)故障診療與檢修驅(qū)動電機系統(tǒng)新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第79頁（五）.北汽新能

52、源電機控制系統(tǒng)故障診療與檢修二、電機控制器工作原理新能源電機控制系統(tǒng)故障診療與檢修驅(qū)動電機系統(tǒng)檢測圖新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第80頁1、電機控制器IGBT故障代碼及含義二、電機控制器工作原理新能源電機控制系統(tǒng)故障診療與檢修新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第81頁1、電機控制器IGBT故障代碼及含義二、電機控制器工作原理新能源電機控制系統(tǒng)故障診療與檢修新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第82頁2、故障診療步驟以北汽EV200為例二、電機控制器工作原理新能源電機控制系統(tǒng)故障診療與檢修序號檢驗步驟檢驗結(jié)果0初步檢驗正常有故障操作方法檢驗保險絲是否烙斷進行第1步保險絲是否烙斷更換保險絲1檢驗高壓

53、驅(qū)動電機斷電器正常有故障操作方法檢驗高壓驅(qū)動電機斷電器是否損壞進行第2步驅(qū)動電機斷電器是否損壞更換驅(qū)動電機斷電器2檢驗控制器（VCU）正常有故障操作方法檢驗控制器（VCU）是否損壞進行第3步控制器（VCU）是否損壞更換控制器（VCU）3檢驗電機控制器正常有故障操作方法檢驗電機控制器是否損壞進行第4步電機控制器是否損壞更換電機控制器4檢驗驅(qū)動電機電路正常有故障操作方法檢驗驅(qū)動電機電路是否正常進行第5步驅(qū)動電機短路或斷路維修供電線路5檢驗驅(qū)動電機正常有故障操作方法檢驗驅(qū)動電機是否損壞進行第6步驅(qū)動電機是否損壞更換驅(qū)動電機6檢驗操作正常有故障操作方法正確檢修操作后，檢驗故障是否出現(xiàn)診療結(jié)束故障未消失

54、從其它癥狀檢驗故障原因新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第83頁（六）拓展1北汽EV200故障實例旋變故障出現(xiàn)旋變故障時（電機與控制器旋變線連接正確），普通分為2種情況：（1）電機旋轉(zhuǎn)變壓器故障，（2）控制器旋變解碼電路故障。不論哪種故障，都將會造成電機系統(tǒng)無法開啟及轉(zhuǎn)矩輸出偏小等現(xiàn)象。若出現(xiàn)以上情況，首先檢驗電機旋轉(zhuǎn)變壓器是否損壞。二、電機控制器工作原理新能源電機控制系統(tǒng)故障診療與檢修新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第84頁檢測步驟以下：確定驅(qū)動電機接口定義二、電機控制器工作原理新能源電機控制系統(tǒng)故障診療與檢修新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第85頁2、驅(qū)動電機控制器接口定義二、電機控制器工作

55、原理新能源電機控制系統(tǒng)故障診療與檢修新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第86頁2、驅(qū)動電機控制器接口定義二、電機控制器工作原理新能源電機控制系統(tǒng)故障診療與檢修新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第87頁二、電機控制器工作原理新能源電機控制系統(tǒng)故障診療與檢修依據(jù)電氣接口表定義，采取萬用表歐姆擋檢驗S1S3（60（110%） ）、S2S4 60（110%）、R1R2 33（110%）繞組阻值，若為無窮大，表示損壞，需更換旋轉(zhuǎn)變壓器。若顯示正常值，則表示控制器內(nèi)部旋變解碼電路故障，需更換控制器主控板。2、驅(qū)動電機控制器接口定義新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第88頁二、電機控制器工作原理新能源電機控制系統(tǒng)

56、故障診療與檢修2、驅(qū)動電機控制器接口定義（1）采取萬用表歐姆擋檢驗R1R2 33（110%）新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第89頁二、電機控制器工作原理新能源電機控制系統(tǒng)故障診療與檢修2、驅(qū)動電機控制器接口定義（2）采取萬用表歐姆擋檢驗S1S3 60（110%）新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第90頁二、電機控制器工作原理新能源電機控制系統(tǒng)故障診療與檢修2、驅(qū)動電機控制器接口定義1）線束接頭故障故障現(xiàn)象：車輛偶然在行駛中、起步時底盤后部異響，異響后車輛儀表報整車及驅(qū)動電機超速故障車輛不能行駛。原因分析：首先要判斷是機械故障、電路故障還是電氣故障，經(jīng)過故障表現(xiàn)此現(xiàn)在為偶然故障。即使故障最初表現(xiàn)

57、是底盤異響，但儀表同時也報出了故障，針對此車型報警功效而言，機械故障未能有故障碼報出功效，所以機械故障應不能成立；其次在針對儀表報出故障利用檢測儀進行診療查明故障點。新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第91頁二、電機控制器工作原理新能源電機控制系統(tǒng)故障診療與檢修2、驅(qū)動電機控制器接口定義故障診療與排除：經(jīng)過試車此故障現(xiàn)象出現(xiàn)，使用故障檢測儀檢測出故障碼P0521、P0519、P051，經(jīng)故障代碼分析初步判斷為電機旋變所致。將車輛升起，（車輛上電狀態(tài)下）晃動電機旋變低壓插頭后，車輛掉高壓，將插接件拔下發(fā)覺端子內(nèi)部塑料卡子損壞造成端子（121線號）退針造成虛接，造成車輛掉高壓不能行駛。新能源汽車驅(qū)動

58、電機與控制技術(shù)詳解第92頁三、驅(qū)動電機冷卻系維護HEV冷卻系統(tǒng)組成（一）HEV冷卻系統(tǒng)組成新能源汽車動力系統(tǒng)中，必須安裝散熱系統(tǒng)提升系統(tǒng)效率。電機控制器是將蓄電池等能量儲存系統(tǒng)電能轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電機電能，并輸出給電機部件。新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第93頁三、驅(qū)動電機冷卻系維護HEV冷卻系統(tǒng)組成（一）HEV冷卻系統(tǒng)組成 電機控制器主要生熱器件是輸出級功率絕緣柵型雙極場效應管MOSFET器件。這些功率模塊損耗主要包含晶體管工作時導通損耗、關(guān)斷損耗、通態(tài)損耗、截止損耗和驅(qū)動損耗。 這些功率損耗都會轉(zhuǎn)換成熱能，使控制器發(fā)燒。最主要是通態(tài)損耗和關(guān)斷損耗，這兩項損耗是電機控制器熱量主要起源。新能源汽車

59、驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第94頁三、驅(qū)動電機冷卻系維護HEV冷卻系統(tǒng)組成（一）HEV冷卻系統(tǒng)組成電動機內(nèi)部由鐵芯和繞組線圈組成，電機通電運行都會有不一樣發(fā)燒現(xiàn)象。繞組有電阻，通電會產(chǎn)生損耗，損耗大小與電阻和電流平方成正比，這就是我們常說銅損。除直流電機外，電動汽車電機控制器輸出電流多為方波，不是標準正弦波，會產(chǎn)生諧波損耗。鐵芯有磁滯渦流效應，在交變磁場中也會產(chǎn)生損耗，其大小與材料、電流、頻率、電壓相關(guān)，這就是鐵損。銅損和鐵損都會以發(fā)燒形式表現(xiàn)出來，從而影響電機效率.當前電機控制系統(tǒng)中散熱系統(tǒng)主要分為自然冷卻、風冷、液冷等形式。自然冷卻就是指不采取尤其散熱辦法，讓發(fā)燒部件經(jīng)過本身表面與環(huán)境空氣作用

60、，或經(jīng)過相鄰部件傳導作用，將熱量傳送出去，到達散熱目標。風冷是經(jīng)過空氣流過發(fā)燒部件表面或尤其設(shè)計風道，帶走發(fā)燒部件內(nèi)部所產(chǎn)生熱量。新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第95頁三、驅(qū)動電機冷卻系維護HEV冷卻系統(tǒng)組成（一）HEV冷卻系統(tǒng)組成有資料表明，強制風冷散熱效果是自然風冷1020倍；液冷散熱效果是自然冷卻100120倍；沸騰冷卻散熱效果最好。從結(jié)構(gòu)復雜性和實現(xiàn)難易程度來看，對于空間要求不高通用變頻器，強制風冷散熱系統(tǒng)比水冷散熱系統(tǒng)簡單，輕易實現(xiàn)。以下介紹為EV和在HEV電機控制冷卻系統(tǒng)中。普通采取獨立于發(fā)動機冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)來冷卻帶轉(zhuǎn)換器逆變器總成和驅(qū)動電機。新能源汽車驅(qū)動電機與控制技術(shù)詳解第