新能源汽车动力电池与驱动电机项目三

— 1 —项目三驱动电机 任务四驱动机性能检测上课时间： 年 月 日— 2 —— 3 —图3-4-l 电机效率比较步骤功率分析仪实际上是电压表、电流表、功率表和频率表的有机融合，它实现了高精度的电压、电流、频率、相位实时采集，并实时运算出功率结果，可以为使用者提供精准的电机电量参数测试结果，且不同参数之间的采集在时基上是同步的，保证了数据的有效性，图3-4-2。

图3-4-2功率分析仪的基本测量原理针对这些电量参数的测试，测试仪器有对应的测试指标，如精度、带宽、采样率等，测试人员在选择测试仪器时要注意仪器的指标是否满足自身需要与相关测试标准要求。

— 4 —2）电机性能参数的测量电机性能的测量参数有负载特性测试、T-N 曲线、耐久测试、空载测试、堵转测试、起动电流。

（1）负载特性测试。

①测试目的：负载试验的目的是确定电机的效率、功率因数、转速、定子电流等。

②测试方法：用伺服电机给被测电机加载，从150%额定负载逐步降低到25%额定负载，在此间至少选取6个测试点（必包含100%额定负载点），测取其电压、电流、功率、转矩、转速等参数并进行计算。

③测试依据标准：《三相永磁同步电动机试验方法》（GBT22669-2008)）第8章负载实验；《三相异步电动机试验方法》（GB/T1032-2012）第7章负载特性实验。

从负载特性作用上看，主要是针对不同负载情况下电机特性的测试，保证电机在不同适用场合下仍能保持良好地运行，保证电机质量提高生产生活效率。

（2）T-N 曲线的测试。

①测试目的：描绘出电机的转速、转矩关系特性曲线。

②测试方法：通过控制被测电机的转速，测量从0转速到最高转速下，在不同转速点能输出的最大转矩，绘制出其关系曲线（图3-4-3）。

图3-4-3永磁同步电机转速与转矩关系图— 5 —2.驱动电机性能检测方法试验检测方法可参考《电动汽车用电机及其控制器第部分：检验方法》（GB/T18488.2-2006）执行。

《新型能源汽车动力电池与驱动电机》课程标准新型能源汽车动力电池与驱动电机课程标准简介本课程旨在介绍新型能源汽车动力电池与驱动电机的基本原理与应用。

通过研究本课程，学生将了解到新型能源汽车动力电池和驱动电机的关键知识和技能，为他们在新能源汽车领域的职业发展提供基础支持。

课程目标1. 理解新型能源汽车动力电池的工作原理和基本特性。

2. 掌握新型能源汽车动力电池的种类和应用。

3. 理解驱动电机的原理和构造。

4. 掌握驱动电机的种类和性能评价方法。

5. 研究新型能源汽车动力电池与驱动电机的系统集成和控制策略。

课程内容第一章：新型能源汽车动力电池- 1.1 动力电池的概念和分类- 1.2 锂离子电池的原理和特性- 1.3 镍氢电池、铅酸电池等其他动力电池的特点- 1.4 动力电池的安全性和寿命管理第二章：驱动电机- 2.1 驱动电机的原理和分类- 2.2 直流电动机和交流电动机的特点与应用- 2.3 永磁同步电机和异步电机的特性比较- 2.4 驱动电机的效率和控制策略第三章：新型能源汽车动力系统集成- 3.1 动力电池系统的设计与集成- 3.2 驱动电机系统的设计与集成- 3.3 动力电池与驱动电机系统的匹配与优化- 3.4 整车电控系统的设计与调试评估方法- 平时表现及课堂参与：30%- 作业和实验报告：30%- 期末考试：40%参考书目- 1. 《新能源汽车动力电池与驱动电机技术》赵力主编，机械工业出版社，2018年- 2. 《新能源汽车驱动电机与电控技术》张军著，科学出版社，2019年以上为《新型能源汽车动力电池与驱动电机》课程的初步标准，请根据需要进行调整和完善。

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项目三新能源汽车电机控制器检修任务一制动能量回馈强度设置一、填空题（2分/空，共36分）1.制动能量回馈系统也称“制动能量回收系统”或“再生制动”。

2.电动汽车在制动减速或停车过程中，电机处于发电机工况，制动能量回馈系统完成从汽车动能到蓄电池电能的转化，这就是制动能量的回收过程。

3.影响能量回收的因素主要可分为3类：第一类是一影响制动总能量的因素。

4.电动机制动的方法可分为机械制动和电气制动两大类。

5.电动汽车的制动方式应考虑机械制动和电气制动两种类型的结合,尽可能多地用回馈发电方式取代机械式制动。

6.目前主要有三种不同的制动控制策略：理想制动力分配控制策略、最佳制动能量回馈控制策略和前后制动力固定比值控制策略。

7.理想制动力分配控制策略能充分利用地面附着条件,使制动距离最短，制动时汽车方向稳定性也好。

8.前后制动力固定比值控制策略对于常规机械制动系统,前后轮制动力的分配比例是固定的。

9.回馈发电制动只能起到限制电动机转子速度过高的作用,即不让汽车的速度比同步速度高出很多，但无法使其小于同步转速。

10.纯电动汽车制动能量回收系统主要由整车控制器、储能系统（动力电池组）、电机控制器、驱动电机、液压系统以及传动装置等部分组成。

二、单选题（4分/题，共20分）1一般来讲，在动力电池充电效率为100%,电动机效率、制动回馈效率为（C）oA.25%B.50%C.75%D.100%2.在车辆总消耗能量的50%用于获得车辆动能的设定条件下，基于能量守恒而解析计算得到,采用再生制动能量回收可提高车辆续驶里程（B）oB.23%C.33%D.43%3.控制系统较复杂，适用于全可控的混合制动系统是（A）Λ.理想制动力分配控制策略B.最佳制动能量回馈控制策略C.最优制动能量回馈控制策略D.前后制动力固定比值控制策略4.BMC通过动力CAN向VCU反馈当前的动力电池信息，当纯电动车辆电池组S0C>95%/插电混动车辆电池组SOC（Λ）时，能量回收的电流不输送给动力电池。

— 1 —项目三驱动电机任务二驱动电机息成拆卸与安装上课时间： 年 月 日— 2 —— 3 —图3-2-1丰田普锐斯驱动桥与驱动电机 图3-2-2驱动电机转子永磁体结构形式THS 提高了车辆的燃油经济性，实现了顺畅的加速感以及静音特性等。

由于THS 的驱动电机与发动机并列布置，因此对驱动电机的小型化要求十分严格，它实现了THS 所要求的电机性能，也就是说它实现小型化、低损耗以及小型化所带来的冷却与绝缘性能改善。

针对前款车型的THS ，新车型的THS Ⅱ不仅将输出功率在50kW 的基础上增加了20%，还通过增加减速齿轮将最大转矩从400N ·m 降到207N ·m ，降低了约50%。

最高转速增加到原来的2倍以上（6000~13900r/min)，定子尺寸也减了27%，如图3-2-3所示。

图3-2-3丰田普锐斯THS Ⅱ驱动电机结构和性能提升— 4 —THS Ⅱ的转子磁铁断面成V 形布置不但能够降低高速旋转时的磁损，还能够改善由于碰阻转矩分量的增加造成的电流值下降。

另外，V 形布置磁铁也还可以通过树脂膜成型来提高耐离心强度，如图3-2-4所示。

图3-2-4普锐斯THS Ⅱ驱动电机转子的变化THS Ⅱ也对发电机小型化做出了努力。

开发的新式线圈为绕线管排列方法，发电机可以将绕组方式从分布绕组改为高密度集中绕组，这样电机尺寸能够减小34%。

丰田普锐斯THS Ⅱ驱动电机外形如图3-2-5所示。

图3-2-5 丰田普锐斯THS Ⅱ驱动电机外形2）冷却润滑性能特点THS Ⅱ利用变速器内部齿轮润滑的ATF （Automatic Transmision Fluid)实现绕组的冷却（图3-2-6），将驱动电机的热量传导到壳体上。

— 5 —ATF存留于变速器的最低位置（油箱），通过差速齿轮与塔轮的旋转，将ATF 从油箱底搅起，临时储存于位于上部的ATF 采集箱中，ATF 受重力作用填充到定子与壳体之间的间隙中，实现定子到壳体的热传递。

项目三新能源汽车电机控制器检修任务三电机控制器检测与更换一、填空题（2分/空，共36分）1.前驱总成驱动电机控制器主要组成包括IPM模块、IGBT模块、信号数据采集模块、关联电路等硬件,以及电机控制算法与逻辑保护等软件部分。

2.1PM是指智能功率模块，把功率开关器件（IGBT）和驱动电路集成在一起，而且内有过电压、过电流和过温等故障检测电路，并可将检测信号送到CPU。

3.IPM包含有数字接口电路、驱动电路、功率器件IGBT、保护电路、内部DC-AC/AC-DC变换器等部分，是一数模混合式大规模集成电路。

4.IPM的内部结构，可以分为UV为欠压保护单元、OC为过电流保护单元、SC为短路保护单元、OT为过热保护单元四个单元。

5.电动汽车的制动方式应考虑机械制动和电气制动两种类型的结合,尽可能多地用回馈发电方式取代机械式制动。

6.IPM内部绝缘基板上设有温度传感器，当IPM的温度达到53°C~64C,电机控制器通过动力CAN 在网关控制器内与整车控制器进行通讯。

7.IPM内部的IGBT导通压降低，开关速度快,故IPM功耗小。

8.如果IPM中任意一IGBT的C极电流大于过电流动作电流IOus时,IPM将软关断，并且输出过电流报警信号。

9.当车辆在减速或滑行的时候，VCU接收到油门踏板的开度为，时，VCU在网关控制器内通过动力CAN与电机控制器进行通讯。

10.IPM采用陶瓷绝缘结构,直接安装在绝缘板上。

直流输入（P、N）、制动单元输出（B）和变频器输出端子直接用螺钉连接。

二、单选题（4分/题，共20分）1当电机控制器检测到母线电压低于电池包标称电压多少时，电机控制器通过动力CAN在网关控制器与电池管理器进行信息交互。

（C）A.5VB.IOVC.15VD.25V2.若电机控制器的主动泄放失效，电机控制器会启动被动泄放程序，在2min内迅速将电容端的电压释放到（C）。

Λ.30V以下B.45V以下C.60V以下D.90V以下3.当车辆在行驶过程中，由于动力电池的某个模组或单体蓄电池下降过快，电机控制器检测到母线端的电压下降超过多少时，电机控制器通过动力CAN在网关控制器与电池管理器进行信息交互，电池管理器控制电池包正、负极接触器断开。

— 1 —项目三驱动电机 任务一驱动电机认知教案上课时间： 年 月 日— 2 —导课:一辆电动汽车无法高速行驶，你的主管初步诊断结果为驱动电机故障，让你对电机进行检查，你能完成这个任务吗?理论教学内容：1. 驱动电机的功能和特点电机，也称“驱动电机”，是一种将电能转化成机械能，并可以再使机械能产生动能，用来驱动其他装置的电气设备。

驱动电机对于新能源汽车来说就像人的心脏一样重要，它负责给整车提供驱动的力，是新能源汽车驱动系统的核心部件之一，如图3-1-1所示。

图3-1-1新能源汽车主要部件驱动纯电动汽车和混合动力汽车的电机需要在各个转速下均能够产生转矩。

图3-1-2表示的是汽车驱动用电机的转速与转矩之间的关系，这种曲线被称为转速转矩曲线。

汽车用驱动电机在中速以下时要求恒定功率输出，转矩与速度组合决定电机的运转情况，根据坡道起步、急加速、行驶区域、高速巡航等不同的行驶状态，会发生很大的变化。

— 3 —图3-1-2汽车驱动电机转速与转矩要求新能源汽车采用的驱动电机有以下特点。

1）体积小、功率密度大由于新能源汽车的整车空间有限，因此第一要求驱动电机的结构紧凑、尺寸要小。

这就意味着电机系统（驱动电机+电机控制器）的尺寸将受到很大的限制，电机设计厂家必须想尽办法缩小驱动电机的体积，即提高电机的功率密度和转矩密度。

尤其是民用的乘用车，对电机的体积限制要求很高，因此业内一般选用高功率密度的永磁同步电机作为驱动电机解决方案的。

2）效率高、高效区广、质量轻新能源汽车驱动电机的第二个特点就是效率要高、高效区要广、质量要轻。

续航里程一直是新能源汽车的短板，而提升续航里程的方法就是提升驱动电机的效率，保证每千瓦·时电都能发挥最大的用处。

驱动电机的高效工况区要够广，保证汽车在大部分工况下的都是处于高效状态下。

减轻电机质量，也能间接降低整车的功耗，实现续航里程提升，如图3-1-3所示。

— 4 —图3-13提升续航里程的方法3）安全性与舒适度基于汽车用户的体验，新能源汽车驱动电机还需关注电机自身的安全性和舒适度。

新能源汽车驱动电机及控制技术项目一高压系统的安全操作 (1)任务1电气危害及防护 (1)任务2高压作业安全规定 (3)项目二驱动电机系统的装调与测试 (4)任务1新能源汽车驱动电机类型 (4)任务2电机的状态监控 (10)任务3能量回馈与制动 (13)任务4电机控制器装调与测试 (14)项目三驱动电机系统故障检修 (16)任务1驱动控制系统的故障诊断 (16)任务2驱动电机的故障检修 (19)任务3电机冷却系统的故障 (21)项目一高压系统的安全操作任务1电气危害及防护P28：1.解析加速踏板和制动踏板的开度、档位、运动模式等驾驶员意图的部件是一整车控制2.实现整车怠速、前行、倒车、停车、能量回收以及驻坡等功能的部件是一驱动电机。

3.驱动电动机控制系统运行状态的信息通过电机控制器发送给整车控制器（VCU）o4.驱动电动机上的主要传感器有检测位置传感器、温度传感器等。

5.写出图中部件的名称，α驱动电机、（2电机控制器.6.电动汽车的车载能源系统主要由动力电池、车载充电机、驱动电机等组成。

7.慢速充电系统使用的充电桩是一交流充电桩，将220V交流电经过车载充电机（OBe）、电池管理系统BMS和整车控制器变成高压直流后通过直流母线连接到动力蓄电池。

8.下图是吉利EV450电动汽车示意图，写出各部件的名称。

①车载充电机、②交流充电口、③I 直流母线④直流充电接口°检查项目1: 老化裂纹. 检查项目2: 破损. 检查项目1： 绝缘等级O 检查项目2：底部是否有断裂、内部是否保持干燥。

检查项目1：是否有裂缝、破损°检查项目2:顶戴、缓冲垫、吸汗带、下颌带是否完好°检查项目3：安全帽佩戴o检查项目1： 光洁度检查 O检查项目2: 安好性检查 o检测项目： 绝缘等级检测设备： 绝缘测试仪铺设位置： 操作工位设备名称:绝缘测试仪.用前校准］：O 用前校准2:o设备名称:放电工装 设备用途: 防止高压触电设备名称:绝缘钩O 设备用途: 触电急救，符号含义： 触电危险任务2高压作业安全规定P50：1 .分断装置又称维修开关，吉利EV450的维修开关位于后备箱内，它把动力蓄电池中的单体电池分成两个部分。