新能源汽車故障診斷技術(shù) 習題及答案 項目三 驅(qū)動電機及控制系統(tǒng)故障診斷與排除

《新能源汽車故障診斷技術(shù)》習題（教師版）項目三驅(qū)動電機及控制系統(tǒng)故障診斷與排除任務(wù)一驅(qū)動電機冷卻系統(tǒng)故障診斷與排除一、填空題（2分/空，共36分）1.針對電機與控制器的冷卻方式，依據(jù)其介質(zhì)不同可分為強制風冷和液冷。2.電機作為純電動汽車的驅(qū)動裝置可實現(xiàn)極低排放或零排放。電動汽車在驅(qū)動與回收能量的工作過程中，電動機定子鐵芯、定子繞組在運動過程中都會產(chǎn)生損耗，這些損耗以熱量的形式向外發(fā)散，需要有效的冷卻介質(zhì)及冷卻方式來帶走熱量，保證電動機在穩(wěn)定的冷熱循環(huán)平衡的系統(tǒng)中安全可靠運行。3.冷卻系統(tǒng)有兩個電動水泵，其中驅(qū)動系統(tǒng)和充配電總成共用一個水泵，而動力電池有單獨的水泵，冷卻系統(tǒng)水泵由低壓電路驅(qū)動，為冷卻液的循環(huán)提供壓力。4.防凍液由水、防凍劑、添加劑三部分組成，按防凍劑成分不同一般可分為乙醇型、甘油型、乙二醇型這三種冷卻液。5.乙二醇是一種無色微粘的液體，沸點是197.4℃，冰點是-11.5℃，能與水任意比例混合。二、選擇題（4分/題，共20分）1.關(guān)于驅(qū)動電機冷卻系統(tǒng)說法正確的是（ABCD）？A.電機作為純電動汽車的驅(qū)動裝置可實現(xiàn)極低排放或零排放。B.驅(qū)動電機功率和轉(zhuǎn)矩的日益增大，對電機和控制器熱管理系統(tǒng)的要求也隨之提高。C.電機和控制器的熱管理系統(tǒng)則主要對其冷卻，使其能夠安全可靠運行。D.驅(qū)動電機和控制器的溫度突然升高或者超過其最高溫度時，可能引發(fā)電機的故障，而控制器對使用溫度也有一定的要求。2.關(guān)于強制風冷說法正確的是？（ABCD）A.采用強制風冷的優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單、不需要設(shè)計獨立的冷卻系統(tǒng)、維護方便及成本。B.冷卻效果較差。C.電機和控制器在車輛上使用時對應(yīng)的工況較為復(fù)雜，強制風冷無法在各個工況下保持所需的散熱量D.僅在熱負荷小的小型車驅(qū)動電機或輔助電機采用強制風冷。3.以下液冷說法正確的是？（ABCD）A.相比強制風冷，乙二醇型防凍液具有更高的比熱B.對于新能源汽車的驅(qū)動電機和控制器等元件，采用液冷可以迅速帶走熱量，實現(xiàn)溫度的快速降低，提高電機和控制器的效率和壽命。C.現(xiàn)階段新能源汽車電機和控制器普遍使用液冷冷卻，國內(nèi)自主品牌主要采用冷卻液作為介質(zhì)。D.日系車型的電機則能夠采用ATF（自動變速器油）作為冷卻介質(zhì)，與冷卻液相比，油冷電機體積更小。4.以下屬于電機冷卻系統(tǒng)的組成？（ABCD）A.前電驅(qū)動B.充配電總成C.動力電池D.驅(qū)動電機冷卻水泵5.關(guān)于冷卻液說法正確的是？（ABCD）A.防凍液由水、防凍劑、添加劑三部分組成。B.按防凍劑成分不同一般可分為乙醇型、甘油型、乙二醇型這三種冷卻液。C.現(xiàn)在市面上應(yīng)用比較多的是乙二醇防凍液。D.乙二醇能與水任意比例混合。三、判斷題（4分/題，共24分）1.乙二醇的吸水性強，儲存的容器應(yīng)密封，以防吸水后溢出。（√）2.一般來說乙二醇是藍色，丙二醇是紅色帶點橘，丙三醇是綠色的。（×）3.若電機繞組溫度長時間超過180℃，永磁體會產(chǎn)生磁退現(xiàn)象，車輛表現(xiàn)為加速無力。（×）4.電機控制器通過電機內(nèi)部的溫度傳感器監(jiān)測電機三相繞組的溫度，并通過動力CAN網(wǎng)絡(luò)傳送給網(wǎng)關(guān)控制器。√）5.網(wǎng)關(guān)控制器通過舒適網(wǎng)與空調(diào)控制器進行通訊，空調(diào)控制器控制電子膨脹閥開啟。（√）6.網(wǎng)關(guān)控制器通過舒適網(wǎng)與空調(diào)控制器進行通訊，空調(diào)控制器控制電子膨脹閥開啟。（√）四、簡答題（4分/題，共20分）1.你知道什么是強制風冷嗎？想一想，請你陳述什么是強制風冷？參考答案：采用強制風冷的優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單、不需要設(shè)計獨立的冷卻系統(tǒng)、維護方便及成本低，缺點是冷卻效果較差。為保證足夠的散熱量需求，驅(qū)動電機與控制器需要增大與氣流的接觸面積，同時在控制器底部設(shè)計散熱片，因此導(dǎo)致電機和控制器體積和成本的增加。驅(qū)動電機和控制器在車輛上使用時對應(yīng)的工況較為復(fù)雜，強制風冷無法在各個工況下保持所需的散熱量，若散熱不及時，車輛會出現(xiàn)限功率故障，因此僅在熱負荷小的小型車驅(qū)動電機或輔助電機采用強制風冷。2.根據(jù)所學知識，想一想，請你陳述什么是液冷？參考答案：相比強制風冷，乙二醇型防凍液具有更高的比熱，且可以根據(jù)需要主動調(diào)節(jié)系統(tǒng)溫度，故而液冷具有更好的穩(wěn)定性。對于新能源汽車的驅(qū)動電機和控制器等元件，采用液冷可以迅速帶走熱量，實現(xiàn)溫度的快速降低，提高電機和控制器的效率和壽命?，F(xiàn)階段新能源汽車電機和控制器普遍使用液冷冷卻，國內(nèi)自主品牌主要采用冷卻液作為介質(zhì)。日系車型的電機則能夠采用ATF（自動變速器油）作為冷卻介質(zhì)，與冷卻液相比，油冷電機體積更小，前機艙布置較為緊湊。如雷克薩斯RX450h和三菱PHEV的前驅(qū)動電機和發(fā)電機等，控制器仍是采用冷卻液冷卻。3.請問你知道電機冷卻系統(tǒng)的組成嗎？請想一想，寫一寫。參考答案：以秦EV整車熱管理系統(tǒng)為例，為保障車輛在-20℃到50℃之間實現(xiàn)正常、高效地充電行駛，秦EV采用智能熱管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)由前電驅(qū)動總成、充配電總成、動力電池、驅(qū)動電機冷卻水泵、動力電池冷卻水泵、膨脹閥、板式交換器、PTC、散熱器、散熱器風扇、整車控制器模塊和空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)高低壓管路等部件組成，主要集中在引擎蓋下方機艙內(nèi)。4.根據(jù)所學知識，請你思考什么是冷卻風扇？參考答案：冷卻風扇總成安裝在機艙內(nèi)散熱器的后部，它可增加散熱器和空調(diào)冷凝器的通風量，從而有助于加快車輛低速行駛時的冷卻速度。風扇采用單風扇設(shè)計，由整車控制器控制風扇高、低速運轉(zhuǎn)。5.你知道什么電機溫度過高的檢查的步驟有哪些嗎？想一想，請你闡述電機溫度過高檢查步驟有哪些。參考答案：首先外觀檢查：1.檢查冷卻液液位是否正常，冷卻液標準值在min和max之間，檢查冷卻液質(zhì)量。技術(shù)人員可以將手放在冷卻液泵體上感覺是否有振動，來驗證冷卻液水泵是否在工作，管路是否有破損，接頭是否松動漏水，排除冷卻系統(tǒng)故障。2.檢查電機及其控制器外部是否有滲液，管路接頭是否松動。檢查電機機器控制器外部高低壓接插件是否松動，導(dǎo)線是否破損。檢查電機外部緊固螺釘是否松動存在異響，排除線路故障。3.觀察散熱水管運轉(zhuǎn)有無機械干澀、異響等。使用儀器進行故障診斷：（1）檢測驅(qū)動電機信號線路；（2）檢查電機溫度傳感器。檢查電機溫度傳感器線束插頭，測量溫度傳感器阻值，在常溫下阻值大約為50kΩ左右。項目三驅(qū)動電機及控制系統(tǒng)故障診斷與排除任務(wù)二電機旋變信號電路故障診斷與排除一、填空題（2分/空，共36分）1.驅(qū)動電機是一種將電能轉(zhuǎn)化為動能，并用來驅(qū)動其他裝置的電氣設(shè)備，是與汽車加速度、最高車速、爬坡坡度等重要指標及行車體驗直接相關(guān)的核心部件。2.永磁同步電機主要由電機的轉(zhuǎn)子、定子、電機外殼、旋轉(zhuǎn)變壓器、前后轉(zhuǎn)子軸承、電機前后端蓋以及三相電纜等部件組成。3.旋轉(zhuǎn)變壓器又稱旋變傳感器，部分車型也稱解析器、轉(zhuǎn)角傳感器，是一種位置傳感器，可精確檢測轉(zhuǎn)子的位置，方向、速度，用來對驅(qū)動電機或發(fā)電機（回收能量）進行方向、轉(zhuǎn)速的檢測。4.電動汽車中變頻器是由車輛驅(qū)動系統(tǒng)中的控制器控制的。二、選擇題（4分/題，共20分）1.關(guān)于驅(qū)動電機的概述說法正確的是（ABCD）？A.在秦EV中，采用的驅(qū)動電機為永磁同步電機。B.永磁同步電機主要由電機的轉(zhuǎn)子、定子、電機外殼、旋轉(zhuǎn)變壓器、前后轉(zhuǎn)子軸承、電機前后端蓋以及三相電纜等部件組成。C.旋轉(zhuǎn)變壓器如同永磁同步電機的“眼睛”。D.驅(qū)動電機是一種將電能轉(zhuǎn)化為動能。2.關(guān)于旋轉(zhuǎn)變壓器說法正確的是？（ABCD）A.旋轉(zhuǎn)變壓器又稱旋變傳感器。B.旋轉(zhuǎn)變壓器是一種電磁式傳感器，汽修行業(yè)里的人常常稱它為“旋變”。C.電動車上的驅(qū)動電機現(xiàn)多為永磁同步電動機。D.旋轉(zhuǎn)變壓器又稱為正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器。3.以下磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的特點說法正確的是？（ABCD）A.作為冷卻介質(zhì)，與冷卻液相比，油冷電機體積更小。B.電動車的驅(qū)動電機上多使用磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，它是旋轉(zhuǎn)變壓器的一種特殊形式，利用磁阻原理來實現(xiàn)電信號間的轉(zhuǎn)換。C.原邊繞組屬勵磁繞組通入正弦形的激磁電流，而副邊是由兩相線圈產(chǎn)生輸出信號。D.磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)簡單、占用空間尺寸極小，且勵磁繞組、正弦繞組和余弦繞組均固裝在定子上。4.以下普通變壓器與旋轉(zhuǎn)變壓器說法正確的是？（ABCD）A.普通變壓器的原邊和副邊的線圈是相對固定的，中間有鐵芯進行電磁交變，所以輸出與輸入的電壓比是不變值。B.旋轉(zhuǎn)變壓器的原邊、副邊繞組隨轉(zhuǎn)子的角位移發(fā)生相對位置的改變。C.當轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角位置改變時，其副邊繞組輸出電壓的大小會隨轉(zhuǎn)子角位移而發(fā)生變化。D.當轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角位置改變時，其副邊繞組輸出電壓的大小會隨轉(zhuǎn)子角位移而發(fā)生變化保持某一比例關(guān)系，或與轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)轉(zhuǎn)角成線性關(guān)系。5.永磁同步電機主要部件有哪些？（ABCD）A.旋變定子B.旋變轉(zhuǎn)子C.轉(zhuǎn)子D.三相繞組三、判斷題（4分/題，共24分）1.旋轉(zhuǎn)變壓器如同永磁同步電機的“眼睛”，可精確檢測轉(zhuǎn)子的位置、方向、速度，用來對驅(qū)動電機或發(fā)電機（回收能量）進行方向、轉(zhuǎn)速的控制。（√）2.旋變定子安裝在電機轉(zhuǎn)軸上，與旋變轉(zhuǎn)子總成配合反應(yīng)轉(zhuǎn)子角度位置（×）3.布置在定子內(nèi)部，用于磁能向動能的轉(zhuǎn)換三相繞組（×）4.旋轉(zhuǎn)變壓器是一種位置傳感器。（√）5.電動車的驅(qū)動電機上多使用磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，它是旋轉(zhuǎn)變壓器的一種特殊形式，利用磁阻原理來實現(xiàn)電信號間的轉(zhuǎn)換。（√）6.普通變壓器的原邊和副邊的線圈是相對固定的，中間有鐵芯進行電磁交變，所以輸出與輸入的電壓比是不變值。（√）四、簡答題（4分/題，共20分）1.請簡單陳述什么是普通變壓器與旋轉(zhuǎn)變壓器？參考答案：普通變壓器的原邊和副邊的線圈是相對固定的，中間有鐵芯進行電磁交變，所以輸出與輸入的電壓比是不變值。旋轉(zhuǎn)變壓器的原邊、副邊繞組隨轉(zhuǎn)子的角位移發(fā)生相對位置的改變，當轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角位置改變時，其副邊繞組輸出電壓的大小會隨轉(zhuǎn)子角位移而發(fā)生變化，輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦、余弦的函數(shù)關(guān)系，或保持某一比例關(guān)系，或與轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)轉(zhuǎn)角成線性關(guān)系。2.請問你知道磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的特點嗎？請想一想，寫一寫。參考答案：磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)簡單、占用空間尺寸極小，且勵磁繞組、正弦繞組和余弦繞組均固裝在定子上，它還采取無刷式結(jié)構(gòu)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性，其檢測角位移精度極高，甚至可以精確到“秒”，此外磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的抗干擾能力較好，更適合車輛對電機驅(qū)動的多種要求。3.請問你知道旋轉(zhuǎn)變壓器工作原理嗎？請想一想，寫一寫。參考答案：勵磁線圈通入正弦曲線的勵磁電壓后，勵磁線圈周圍產(chǎn)生的交變磁場作用在轉(zhuǎn)子盤上，轉(zhuǎn)子盤將交變磁場的磁通引向接收線圈，接收線圈將感應(yīng)到一個交變電壓，該電壓與轉(zhuǎn)子盤的位置成一定的比例，與勵磁電壓存在相位差。4.請問你知道電機原理嗎？想一想，寫一寫。參考答案：在電動汽車中變頻器是由車輛驅(qū)動系統(tǒng)中的控制器控制的，通過對6個IGBT場效應(yīng)管的門控驅(qū)動電路、控制三相交流電的頻率及次序來改變驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，所以變頻器的門控電路是變頻器的核心。其中輸入ECU的多種信號中，負責精準檢測驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的信號十分重要，相當于發(fā)動機上的曲軸位置傳感器，如果旋變信號失效或者丟失，車輛將無法啟動。5.請問你知道永磁同步電機結(jié)構(gòu)組成嗎？想一想，寫一寫。參考答案：永磁同步電機主要由電機的轉(zhuǎn)子、定子、電機外殼、旋轉(zhuǎn)變壓器（也稱旋變傳感器，簡稱旋變）、前后轉(zhuǎn)子軸承、電機前后端蓋以及三相電纜等部件組成。項目三驅(qū)動電機及控制系統(tǒng)故障診斷與排除任務(wù)三電機控制器的電路故障診斷與排除一、填空題（2分/空，共36分）1.秦EV的驅(qū)動電機控制系統(tǒng)，也稱前驅(qū)電動總成或三合一驅(qū)動系統(tǒng)，主要由驅(qū)動電機控制器（MotorControlUnit，MCU）、驅(qū)動電機、單檔變速器組成2.驅(qū)動電機控制器是一種用于控制動力電池與驅(qū)動電機之間能量傳輸?shù)难b置。其為動力電池和電機之間的能量轉(zhuǎn)換單元，是驅(qū)動電機驅(qū)動系統(tǒng)的控制中心，又稱智能功率模塊。3.驅(qū)動電機控制器主要組成包括智能功率（IPM）模塊、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)模塊、信號數(shù)據(jù)采集模塊、關(guān)聯(lián)電路等硬件，以及電機控制算法與邏輯保護等軟件部分。4.IGBT也稱絕緣柵雙極型晶體管，是一種由MOS（絕緣柵型場效應(yīng)管）和BJT（雙極型三極管）組合成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件，被認為是電動汽車的核心技術(shù)之一。5.IPM（IntelligentPowerModule）是指智能功率模塊，把功率開關(guān)器件（IGBT）和驅(qū)動電路集成在一起，而且內(nèi)有過電壓、過電流和過溫等故障檢測電路，并可將檢測信號送到CPU。二、選擇題（4分/題，共20分）1.秦EV的驅(qū)動電機控制系統(tǒng)的組成構(gòu)建包括？（BCD）A.前驅(qū)電動總成B.驅(qū)動電機控制器C.驅(qū)動電機D.單檔變速器2.秦EV的設(shè)計的開發(fā)理念包括？（ABCD）A.高品質(zhì)B.高電壓C.高集成D.高轉(zhuǎn)速3.智能功率模塊的英文縮寫？（A）A.IPMB.CPMC.APMD.BPM4.以下屬于驅(qū)動電機控制器的硬件的是？（ABCD）A.智能功率模塊B.信號數(shù)據(jù)采集模塊C.關(guān)聯(lián)電路D.絕緣柵雙極型晶體管模塊5.當EV車型電池組的SOC大于（）時，能量回收的電能不會給動力電池充電。（A）A.95%B.90%C.85%D.80%三、判斷題（4分/題，共24分）1.PHEV車型SOC>90%時，能量回收的電能不會給動力電池充電。（√）2.功率開關(guān)器件的英文縮寫是APM。（×）3.驅(qū)動電機控制器的軟件部分不包括電機控制算法與邏輯保護。（×）4.驅(qū)動電機控制器是一種用于控制動力電池與驅(qū)動電機之間能量傳輸?shù)难b置。（√）5.電機、電控水道直連，取消水管集成目的是降低成本。（√）6.當動力電池有故障時，能量回收的電能不會給動力電池充電。（√）四、簡答題（4分/題，共20分）1.請問你知道電機控制器功能嗎？想一想，寫一寫。參考答案：①具有采集扭矩請求、旋變等信號，控制電機正向、反向驅(qū)動以及正、反轉(zhuǎn)發(fā)電的功能；②具有高壓輸出電壓和電流控制限制的功能；③具有電壓跌落保護、過流保護、過溫保護、IPM過溫保護、IGBT過溫保護、功率限制、扭矩控制限制等功能；④具有能量回饋控制、主動泄放、被動泄放控制的功能。2.請問你知道電機控制器的工作原理嗎？想一想，寫一寫。參考答案：旋轉(zhuǎn)變壓器檢測轉(zhuǎn)子位置并判斷其狀態(tài)，接通電機控制器內(nèi)相應(yīng)的IGBT，此時高壓直流電經(jīng)電機控制器內(nèi)的IGBT進行逆變后流入定子繞組線圈，通電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的