新能源汽车驱动电机及控制系统检修课件：驱动电机检修

驱动电机检修2一、情境导入目录二、项目布置三、教学目标四、背景知识五、项目实施六、项目考核七、项目总结3一、情境导入纯电动汽车上电正常，但车辆挂挡无法行驶，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，你能完成这个项目吗？4一、情境导入故障现象分析车辆上电正常，换挡无法行驶电子换挡器故障驱动电机系统故障电子换挡器电源故障旋变传感器故障电机温度传感器故障减速器控制器电源故障减速器控制器减速器控制器通讯故障减速器控制器本身故障电子换挡器通讯故障电子换挡器本身故障5二、项目布置任务一：阐述新能源汽车驱动电机的组成结构及功能特点。6二、项目布置任务二：

完成新能源汽车驱动电机性能检测。7二、项目布置任务三：一辆纯电动汽车上电正常，换挡无法行驶，你的主管初步判断旋变传感器发生故障，让你对旋变传感器进行检测，你能完成这个项目吗？8二、项目布置任务四：

一辆纯电动汽车的驱动电机发生故障，你的主管让你更换驱动电机总成，你能完成这个项目吗？9知识目标了解驱动电机的类型及特点；掌握驱动电机的基本结构及工作原理；熟悉驱动电机的应用；能力目标能够掌握驱动电机漏电检测；能够掌握旋变传感器检修方法；能够掌握驱动电机更换流程；素质目标严格执行驱动电机更换操作规范；培养严谨高压操作安全意识；严格执行6S标准。三、教学目标10四、背景知识4.1驱动电机认知1、驱动电机功能发电机：将机械能转换为电能。电动机：将电能转换为机械能。电机的可逆性：一台电机既可以做电动机运行，也可以做发电机运行。11四、背景知识4.1驱动电机认知1、驱动电机功能纯电动汽车的驱动电机通常要求能够频繁地启动/停车、加速/减速，低速或爬坡时要求高转矩、低转速，而高速行驶时则要求低转矩、恒功率，并要求变速范围大。12四、背景知识4.1驱动电机认知2、驱动电机性能1）结构紧凑、尺寸小、功率密度高、转矩密度高；3）安全性与舒适度。2）效率高、高效区广、质量轻；13四、背景知识4.1驱动电机认知2、驱动电机性能序号性能指标定义1额定电压在额定工况运行时，电机定子绕组应输入的线电压。2额定电流在额定电压下，电机轴上输出的机械功率为额定功率时，电机定子绕组通过的线电流值。3额定转速在额定电压输入下以额定功率输出时对应的电机最低转速。4额定功率额定条件下，电机轴上输出的机械功率。5峰值功率在规定的时间内，电机允许输出的最大功率。6最高工作转速相应于电动汽车最高设计车速的电机转速。7最高转速在无带载条件下，电机允许旋转的最高转速。8额定转矩电机在额定功率和额定转速下的输出转距。9峰值转矩电机在规定的持续时间内允许输出的最大转矩。10温升电机在运行时允许升高的最高温度。14四、背景知识4.1驱动电机认知3、驱动电机分类纯电动汽车常用的驱动电机主要有直流电机、三相交流异步电机、永磁同步电机与开关磁阻电机等。15四、背景知识4.1驱动电机认知3、驱动电机分类1）直流电机优点：成本低、易控制、调速性能良好缺点：结构复杂、转速低、体积大、维护频繁应用车型：本上处于淘汰阶段，应用车型都是早期上市车型。16四、背景知识4.1驱动电机认知3、驱动电机分类2）三相交流异步电机优点：结构简单、可靠性好、成本易控缺点：效率低、调速性差应用车型：应用车型有特斯拉ModelS、ModleX、江铃E200、江铃E100、江铃E160、众泰云100S、芝麻E30等；只是少量车型选用，该类电机不会成为趋势。17四、背景知识4.1驱动电机认知3、驱动电机分类3）永磁同步电机优点：效率高、结构简单、体积小、重量轻缺点：成本较高、高温下磁性衰退应用车型：比亚迪秦、比亚迪宋DM、宋EV300、北汽EV系列、吉利EV450、众泰E200、荣威ERX5等；目前被各大新能源汽车品牌车型选用，被广泛使用，成为主流电机。18四、背景知识4.1驱动电机认知3、驱动电机分类4）开关磁阻电机优点：结构简单、体积小轻便、效率高、成本低缺点：噪声振动大、输出扭矩脉动应用车型：暂未被广泛应用，业内人士预测，开关磁阻电机将成为电动汽车领域的一匹黑马，未来有可能因为其优良特性，而成为主流电机。19四、背景知识4.1驱动电机认知4、驱动电机性能对比项目直流电动机三相异步电动机永磁同步电动机开关磁阻电机功率密度低中高较高过载能力（%）200300-500300300-500峰值效率（%）85-8994-9595-9790负荷效率（%）80-8790-9297-8578-86功率因数（%）-------82-8590-9360-65恒功率区-------1：51：2.251：3转速范围（rpm）4000-600012000-200004000-10000可以大于15000可靠性一般好优良好结构的坚固性差好一般优良电机的外形尺寸大中小小电机质量重中轻轻20四、背景知识4.2直流电机1、直流电机组成结构21四、背景知识4.2直流电机2、直流电机工作原理N、S是固定的主磁极，abcd是旋转电枢铁心上的一个线圈；电刷A、B静止不动，电刷与换向片机械接触，将线圈与外电路接通；当直流电流从电刷A流入，经换向片1、线圈abcd、换向片2、电刷B流出；根据左手定则，电枢上的载流导体在主极磁场中将受到电磁力作用；当电磁力形成的逆时针方向的电磁转矩大于阻转矩时，线圈将以逆时针方向旋转。22四、背景知识4.2直流电机3、直流电机励磁方式23四、背景知识4.3交流异步电机1、交流异步电机组成结构三相异步电动机主要由定子、转子和气隙三部分构成。固定不动的部分称为定子；转动的部分称为转子；保证转子能够在定子腔内自由转动,定子与转子之间留有0.2～2mm的空气隙。24四、背景知识4.3交流异步电机1、交流异步电机组成结构1）定子定子铁芯定子线圈25四、背景知识4.3交流异步电机1、交流异步电机组成结构2）定子绕组

Y形接法

接法26四、背景知识4.3交流异步电机1、交流异步电机组成结构3）转子转子铁芯27四、背景知识4.3交流异步电机1、交流异步电机组成结构3）转子鼠笼式转子绕线式转子28四、背景知识4.3交流异步电机2、交流异步电机工作原理1）旋转磁场的产生定子三相绕组通入三相交流电(星形连接)29四、背景知识每一时刻三相交流电流的大小、方向不同，因此每相电流产生的磁场不同，不同时刻合成磁场的方向不同，三相交流电流产生的旋转磁场如图所示。旋转磁场的方向取决于定子绕组中三相交流电流的相序,相序不同，旋转磁场的方向不同。2、交流异步电机工作原理4.3交流异步电机30四、背景知识4.4永磁同步电机1、永磁电机组成结构31四、背景知识4.4永磁同步电机1、永磁电机组成结构1）定子

定子与普通电动机基本相同，由电枢铁心和电枢绕组构成。32四、背景知识4.4永磁同步电机1、永磁电机组成结构2）转子

转子结构由转子铁芯、永磁体和转轴构成。33四、背景知识4.4永磁同步电机1、永磁电机组成结构2）转子

永磁同步电动机的磁极结构可分为表面式和内置式两种。34四、背景知识4.4永磁同步电机2、永磁电机工作原理

永磁同步电动机的驱动电路如图所示，定子转组产生旋转磁场的机理与感应电动机是相同的，其转子通过永久磁铁产生磁场，两个磁场相互作用产生转矩，定子绕组产生的旋转磁场，可看作是一对旋转磁极吸引转子的磁极随其一起旋转。35四、背景知识4.4永磁同步电机2、永磁电机工作原理

永磁同步电机的工作原理如图所示，图中θ为功率角，电机的转子是一个永磁体，N、S极延圆周方向交替排列，定子可以看成是一个以速度n0旋转的磁场。电机运行时，定子存在旋转磁动势，转子像磁针在旋转磁场中旋转―样，随着定子的旋转磁场同步旋转。36四、背景知识4.5开关磁阻电机1、开关磁阻电机组成结构开关磁阻电机作为一种新型电机，相比其他类型的驱动电机而言，开关磁阻电机的结构最为简单，主要有定子绕组、转子凸极等组成。37四、背景知识4.5开关磁阻电机1、开关磁阻电机组成结构1）定子与转子定子铁芯由硅钢片叠制而成，在定子凸极上绕有线圈（定子绕组），用来向电机提供工作磁场；转子上既没有绕组也没有永磁体。转子铁芯为凸极结构；38四、背景知识4.5开关磁阻电机1、开关磁阻电机组成结构开关磁阻电动机的定子和转子相数不同，有多种组合方式。39四、背景知识4.5开关磁阻电机2、开关磁阻电机工作原理当定子某相绕组通电励磁，产生的磁场磁力线由于扭曲而引起切向磁拉力，以使相近转子凸极轴线旋转到与定子的电励磁轴线相对齐位置，磁阻电机产生特有的有效电磁磁阻转矩。40四、背景知识4.6轮毂电机1、轮毂电机轮毂式电机的工作原理与永磁同步电机相同；其结构一般分为：内定子外转子结构和内转子外定子结构两种。41四、背景知识4.7EV450驱动电机1、EV450驱动电机认知驱动电机铭牌安装位置与技术参数42四、背景知识4.7EV450驱动电机1、EV450驱动电机认知驱动电机安装位置43四、背景知识4.7EV450驱动电机1、EV450驱动电机认知驱动电机组成结构44四、背景知识4.7EV450驱动电机1、EV450驱动电机认知驱动电机功能车辆由静止到起步的临界状态，电机也可产生最大驱动扭矩，可保证提供给车辆较好的加速度45四、背景知识4.7EV450驱动电机1、EV450驱动电机认知驱动电机工作原理当三相交流电被接入到定子线圈中，即产生了旋转的磁场，这个旋转的磁场牵引转子内部的永磁体，产生和旋转磁场同步的旋转扭矩。46四、背景知识4.7EV450驱动电机1、EV450驱动电机认知旋变传感器旋变信号的作用是反应驱动电机转子当前的旋转相位，电机控制器在通过旋变信号计算当前的驱动电机转速。本车旋转变压器采用磁阻式旋转变压器。47四、背景知识4.7EV450驱动电机2、EV450驱动电机漏电检测1）高压下电操作流程关闭点火开关断开蓄电池负极线束等待五分钟断开直流母线使用万用表检测动力直流母线电压值：标准电压≤5V48四、背景知识4.7EV450驱动电机2、EV450驱动电机漏电检测2）检测驱动电机绝缘电阻值使用绝缘测试仪检测驱动电机三相线束与接地之间的绝缘电阻值测量位置标准值漏电故障U

—

接地＞20MΩ＜20MΩV

—

接地W—

接地49四、背景知识4.7EV450驱动电机2、EV450驱动电机漏电检测3）检测驱动电机线圈匝间断路与短路使用万用表分别检测驱动电机三相线束两线圈之间电阻值测量位置断路短路U

—

V∞三次测量阻值区别较大V

—WU

—V50四、背景知识4.7EV450驱动电机3、EV450驱动电机旋变传感器检测1）旋变传感器功能及安装位置旋变传感器用以检测电机转子位置和转速传感器线圈固定在壳体上，信号齿圈固定在转子上。51四、背景知识4.7EV450驱动电机3、EV450驱动电机旋变传感器检测2）旋变传感器组成结构传感器线圈：由励磁、正弦、余弦三个线圈组成一个传感器。52四、背景知识3、EV450驱动电机旋变传感器检测3）旋变传感器工作原理4.7EV450驱动电机53四、背景知识3、EV450驱动电机旋变传感器检测4）旋变传感器电路图4.7EV450驱动电机54四、背景知识3、EV450驱动电机旋变传感器检测4）旋变传感器元件检测4.7EV450驱动电机检测项目测量位置标准值励磁（REF）BV11/22—BV11/159.5±1.5Ω正弦（SIN）BV11/24—BV11/1713.5±1.5Ω余弦（COS）BV11/23—BV11/1614.5±1.5Ω55四、背景知识3、EV450驱动电机旋变传感器检测5）旋变传感器波形检测4.7EV450驱动电机检测项目测量位置励磁（REF）BV11/22—BV11/15正弦（SIN）BV11/24—BV11/17余弦（COS）BV11/23—BV11/1656四、背景知识4、EV450驱动电机拆装1）驱动电机拆卸4.7EV450驱动电机打开前机舱盖断开蓄电池负极电缆断开车载充电器处直流母线操作空调制冷剂的回收程序拆卸左右前轮轮胎拆卸舱底部护板总成拆卸车载充电器拆卸电机控制器拆卸制冷空调管拆卸驱动轴拆卸压缩机拆卸电动真空泵拆卸冷却水泵拆卸驱动电机断开TCU控制器插头断开减速器电机插头拆卸线束卡扣断开驱动电机线束插头拆卸线束卡扣拆卸线束搭铁线。拆卸电机进出水管环筵，脱开电机冷却水管。57四、背景知识4、EV450驱动电机拆装4.7EV450驱动电机1）驱动电机拆卸拆卸后悬置放置举升平台车。拆卸动力总成2个固定螺母。缓慢下降举升平台车。拆卸驱动电机及减速器总成之间的连接螺栓，将驱动电机和减速器分离。58四、背景知识4、EV450驱动电机拆装2）驱动电机安装4.7EV450驱动电机将驱动电机和减速器组装一起，紧固驱动电机及减速器连接螺栓力矩：23N·m(公制）将动力总成放置在举升平台工具上缓慢下降举升平台车紧固动力总成2个固定螺母力矩：80N·m(公制）连接驱动电机进、出水管注意：环筵装配位置应该与管路标示线对齐安装线束搭铁线。力矩:9N·m(公制）连接TCU控制器线束连接器连接减速器电机线束连接器

安装线束卡扣注意：插接时注意“一插、二响、三确认”安装后悬置安装压缩机安装冷却水泵安装制动真空泵安装制冷空调管安装电机控制器59四、背景知识4、EV450驱动电机拆装2）驱动电机安装4.7EV450驱动电机加注减速器油安装机舱底部护板安装左、右前轮轮胎连接车载充电器处直流母线加注冷却液连接蓄电池负极电缆操作空调制冷剂的加注程序关闭前机舱盖60五、项目实施5.1记录车辆信息整车型号

VIN

电机型号

电池容量

工作电压

里程表读数61五、项目实施5.2本故障现象确认作业项目作业内容故障现象

读取故障代码故障代码故障含义

记录主要数据流数据流内容

分析故障范围62五、项目实施5.3制订故障检测计划检测计划步骤检测内容123456763五、项目实施5.4故障检测过程故障诊断过程步骤检测项目测量结果标准值结果分析12345故障确认与排除64六、项目考核（一）选择题：1、驱动电机功能特点（ABC）。A．发电机：将机械能转换为电能。B．电动机：将电能转换为机械能。C．电机的可逆性：一台电机既可以做电动机运行，也可以做发电机运行。2、驱动电机冷却方式（ABC）。A．水冷

B．风冷C．自然冷却D．油冷3、在高速巡航时，汽车驱动电机具有的特性是（B）。A．高转速低转矩B．高转矩低转速C．高转速高转矩D．低转速低转矩4、按照电机供电方式，动力汽车电机常见的类型有（AB）。A．直流电机B．交流电机C．水冷电机D．风冷电机5、吉利EV450新能源汽车驱动电机采用的类型是（C）。A．直流电动机B．三相异步电机C．永磁同步电机D．开关磁阻电机6、特斯拉新能源汽车驱动电机采用的类型是（B）A．直流电动机B．三相异步电机C．永磁同步电机D．开关磁阻电机7、驱动电机绝缘性能检测，绝缘测试仪测量驱动电机绝缘电阻值（D），则绝缘性能正常。A．≥5MΩB．≥10MΩC．≥15MΩD．≥20MΩ65六、项目考核（一）选择题：8、检测驱动匝间是否存在断路，使用万用表电阻挡，测量U、V、W三相线束端子间的电阻值，若三相（C），则说明电机可能有匝间短路。A．电阻值相等B