驱动电机管理系统
电机驱动系统名词解释
电机驱动系统名词解释
电机驱动系统名词解释
1.启动控制：启动控制又称为启动器控制或启动调节，它是电动机启动过程中所需的电器设备，是控制电动机转速的重要部件。
2.变频器：变频器是一种电机驱动系统，它使用电子元件将内部输入电源的频率及电压调节为固定频率，以控制和调整电机的转速及功率，从而控制电机的输出功率。
3.数字化控制装置：数字化控制装置是一种用于对电机驱动系统及其他控制设备进行数字化控制的装置，通常用于更精确地控制电机的转速及功率。
4.自动化控制器：自动化控制器是一种具有定时和定压功能的控制装置，用于自动控制电机的转速及功率，从而实现按指定要求控制电机。
5.传感器：传感器是一种装置，它可以感测到电机的运行状态，具有检测电机转速、功率、温度、负载和电流等功能。
使用传感器进行反馈可以精确地控制电机的输出功率。
6.驱动箱：驱动箱是电机驱动系统中主要的元件，由电机、变频器、启动装置及控制装置等组成，为整个驱动系统提供动力源。
第四章 驱动电机及控制系统
组通过的线电流值。
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。
额定功率
额定条件下，电机轴上输出的机械功率。
峰值功率
在规定的时间内，电机允许输出的最大功率。
最高工作转速 相应于电动汽车最高设计车速的电机转速。
最高转速
在无带载条件下，电机允许旋转的最高转速。
额定转矩
电机在额定功率和额定转速下的输出转距。
整车控制器（VCU）根据驾驶员意图发出各种指令，电机 控制器响应并反馈，实时调整驱动电机输出，以实现整车的 怠速、前行、倒车、停车、能量回收以及驻坡等功能。电机 控制器另一个重要功能是通信和保护，实时进行状态和故障 检测，保护驱动电机系统和整车安全可靠运行。
第四章 驱动电机及控制系统
2.电动汽车对驱动电机性能的要求
由于存在电刷、 换向器等易损件, 所以必须进行定期维护 或更換。
第四章 驱动电机及控制系统
2.新能源汽车直流电动机的性能要求 （1）低能耗性
为了延长一次充电续驶里程以及抑制电动机的温升、 尽量 保持低损耗和高效率成为直流电动机的重要特性 。 近年来, 由 于稀土系列永磁体的研究开发, 直流电动机的效率已明显提高, 能耗明显减低。 （2）环境适应性
直流电动机作为新能源汽车的驱动电机时, 与在室外使用时 的环境大致相同, 所以要求在设计时充分考虑密封的问题, 防止 灰尘和水汽侵入电动机, 另外还要考虑电动机的散热性能。
第四章 驱动电机及控制系统
（3）抗振动性 由于直流电动机具有较重的电枢, 所以在颠簸的路况行驶时,
车辆振动会影响到轴承所承受的机械应力, 对这个应力进行监 控和采取相应的对策是很有必要的。 同时由于振动, 很容易影 响到換向器和电刷的滑动接触, 因此必须采取提高电刷弹簧预 紧力等措施。
电机驱动系统(完整)
八、开关磁阻电机控制系统
1. 开关磁阻电机结构
定、转子为结构双凸结构。 定、转子齿满足错位原理， 即错开1/m转子齿距。 通电一周，转过一个转子齿。 需要转子位置传感器。
6/4极的开关磁阻电动机
2. 开关磁阻电动机工作原理
靠磁通收缩产生转矩
转矩：
开关磁阻电机的 转矩瞬时值正比于 电流的平方， 也正比于电感对转 子位置角的变化率。
+
+C
-C
PWM 输入
电动“1” 回馈制动“ 0”
驱动信号 输出
6. 无刷直流电机及其控制系统的优缺点
优点： 1. 具有直流电机的控制特性。 2. 控制相对简单。 3. 电机效率高，体积小。
缺点： 1. 由于永磁材料贵，电机价格较贵。 2. 过热容易导致永久性失磁。 3. 弱磁运行较困难。 4. 需要转子位置传感器。
功率变换器主电路
交流电机电枢绕组
六、无刷直流电机控制系统
1. 系统构成
三相功率 变换器
控制电路 控制器
永磁 同步电机
转子位置 传感器
自控式永磁 同步电机
2.无刷直流电机与永磁同步电机差别
B0(e0)
永磁同步电机
0
无刷直流电机
2π ωt
一对极下不同的气隙磁密分布图
3.无刷直流电机工作原理
有6个定子空间磁势。
A iA
根据转子位置传感器检
测到的转子位置和要求
FBA
FCA
转向来决定产生哪一个
X
磁势。
产生的平均转矩最大。 FBC
S
Z
iC
C
FAC
F0
N
FCB
Y
iB
电动汽车驱动电机ppt课件
26
第三章
驱动电机系统控制策略简介
驱动电机系统下电流程
27
第三章
驱动电机系统控制策略简介
驱动电机系统驱动模式
整车控制器根据车辆运行的不同情况，包括车速、挡位、电池 SOC值来决定，电机输出扭矩/功率。
当电机控制器从整车控制器处得到扭矩输出命令时，将动力电池 提供的直流电，转化成三相正弦交流电,驱动电机输出扭矩，通过机械 传输来驱动车辆。
9
第二章
驱动电机系统关键部件简介
C33DB 驱动电机控制器结构
10
第二章
驱动电机系统关键部件简介
C33DB 驱动电机控制器结构
11
第二章
驱动电机系统关键部件简介
C33DB 驱动电机控制器主要零件
12
第二章
驱动电机系统关键部件简介
C33DB驱动电机系统工作原理
在驱动电机系统中，驱动电机的输出动作主要是靠控制单元给定命令执 行，即控制器输出命令。控制器主要是将输入的直流电逆变成电压、频 率可调的三相交流电，供给配套的三相交流永磁同步电机使用。
CAN总线接口
29 CAN_SHIELD
10
TH
9
TL
电机温度传感器接口
28
屏蔽层
8
485+
7
485-
RS485总线接口
15 HVIL1(+L1) 26 HVIL2(+L2)
高低压互锁接口
19
第二章
驱动电机系统关键部件简介
检修——驱动电机控制器低压插件
建议检修时先确认插件是否连接到位，是否有“退针”现象。
20
第二章
驱动电机系统关键部件简介
检修——确认高压动力线束连接
驱动电机系统的组成
驱动电机系统的组成使用驱动电机系统的组成：一、控制器：1. 电源-采用直流电源以驱动所需的电机；2. 伺服控制器-伺服控制器用于控制驱动电机的输出，并根据实时传感器输入更新驱动电机参数以适应环境变化；3. 步进控制器-步进控制器用于控制步进电机，实现定位移动功能；4. 放大器-放大器可以提高电机的输出功率，以达到较快的实现电机运转的速度和响应能力；5. 监控系统-与伺服控制系统配合使用，可以通过对电源的控制实时监控电机的运动状态，实现电机的负载自动调节等功能；二、电机：1. 直流电机-采用直流电机可以实现高速、高精度、低耗能，使用安全可靠；2. 步进电机-步进电机可实现低速、高精度、高耗能的电动控制，实现精细化定位移动；3. 驱动器-可以与电机相配合实现对动作控制和位置控制，例如恒定速度运行，定小范围位移。
三、元件：1. 传感器-可以通过实时监控电机的转速和加速度，精准控制电机的运行状态；2. 接口器-可以与控制器连接，如接收和传递电源、数据信号等；3. 线缆-用于连接传感器和控制器及电机之间，一般采用铜线或光纤缆进行配置；4. 保护装置-可以在出现错误时，及时关断电源，保护驱动电机的安全运行。
四、零件：1. 轴承-用于支撑、支持电机运行，有滚动轴承和滑动轴承等；2. 止动装置-用于控制电机的定位运动，消除电机的抖动，如液压减速机、机械、刹车及齿轮等；3. 接头-用于连接电机、控制器和电源等固定结构配件；4. 防护罩-用于防止异物入侵，保证安全运行，如传感器防护罩、驱动器防护罩等；5. 锁具-用于防止操作人员误操作的固定结构配件。
五、外围设备：1. 气动开关-控制电机的运行速度和起动，保护电路和设备的安全；2. 冷却系统-用于驱动电机过热时冷却电机，保护电动机系统正常运行；3. 变频器-通过变频器可以改变电机的转速，使电机在规定转速以内运行，以达到节能的效果；4. 传动系统-可以实现电动机动作的传动，如皮带传动、蜗杆传动等；5. 定位系统-用于判断电动机的实际位置，并可进行位置的实时跟踪；6. 气动装置-采用气动装置可以实现电机的快速响应及启动，达到快速定位的效果。
新能源汽车结构与检修课件-第四章驱动电机及控制系统
机械效率
在额定运行时电机轴上输出的机械功率与电机在额定运行时电源输入
到电机定子绕组上的功率之比值。
电机及控制器整 电机转轴输出功率除以控制器输入功率
体效率
温升
电机在运行时允许升高的最高温度。
（2）各种驱动电机的基本性能比较
项目 功率密度 过载能力（%） 峰值效率（%） 负荷效率（%） 功率因数（%） 恒功率区 转速范围（rpm） 可靠性 结构的坚固性 电机的外形尺寸 电机质量
却很大，因此产生一定的主磁通所需要的励磁电流较大， 一般为额定电流的20~50%。励磁电流是无功电流，励 磁电流较大是异步电动机功率因数较低的主要原因。为
提高功率因数，必须减小励磁电流，最有效的方法就是 减小气隙长度。异步电动机的气隙大小一般为0.2~1.5 mm左右。
(5)小型化、轻量化 直流电动机的转子部分含有较大比例的铜, 如电枢绕
组和换向器铜片, 所以与其他类型的电动机相比, 直流电 动机的小型化和轻量化更难以实现。 目前可以通过采用 高磁导率、 低损耗的电磁钢板减少磁性负荷, 虽然增加了 成本, 但可以实现轻量化 。
(6)免维护性 对于电刷, 根据负荷情况和运行速度等使用条件的不
直流电动机 低 200
85-89 80-87 ------------4000-6000 一般
差 大 重
三相异步电动机 中
300-500 94-95 90-92 82-85 1：5
12000-20000 好 好 中 中
永磁同步电动机 高 300
95-97 97-85 90-93 1：2.25 4000-10000 优良 一般
他励
并励
串励
图4-6直流电机的励磁方式
复励
直流电机励磁绕组所耗功率虽只占整个电机功率的1～3%， 但其性能随励磁方式不同产生很大差别，电动机的机械特性 也大不相同，如图4-7所示
新能源汽车电机与驱动系统教案系列项目四 驱动电机管理系统 任务1
— 1 —项目四驱动电机管理系统任务一驱动电机管理系统认知教案上课时间： 年 月 日— 2 —导课:一辆电动汽车无法运行，你的主管诊断结果为逆变器异常，让你协助他为一位电动汽车汽车服务人员，你知道逆变器属于哪个系统，具备哪些功能吗？理论教学内容：1.驱动电机管理统的主要部件驱动电机系统是电动汽车核心系统之一，是车辆行驶的主要驱动系统，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。
以下介绍驱动电机管理系统的主要部件结构和检测技术。
1)驱动电机管理模块v驱动电机管理模块（控制器），通常简称MCU ，主要用于管理和控制驱动电机的运转速度、方向以及将驱动电机作为逆变电机发电。
MCU 的功能类似于传统汽车的发动机控制模块。
目前使用在纯电动汽车上的驱动电机管理模块主要有两种类型，一种是仅用于控制驱动电机的，即MCU ；另一种是更具有集成控制功能的驱动电机管理模块，即MCU 与DC/DC 转换器功能，这类的驱动电机管理模块也被称为PCU （图4-1-1）。
DC/DC 转换器是直流-直流的电压变换器，用于将动力电池或逆变器产生的电能转换成12V 低压电能，用于给12V 蓄电池充电和车身电气设备供电。
将MCU 与DC/DC 转换器集成化是目前纯电动汽车与混合动力汽车驱动电机管理模块要发展的一个趋势，集成度更高的系统即节省了成本，也利于系统之间信息的共享与车辆部件位置的布置设计。
2）逆变器— 3 —为了提高电机驱动系统的效率，HEV 主要采用交流电机驱动。
为了驱动交流电机，从直流获得交流电力的电力转换装置就被称为逆变器。
（1)构成。
图4-1-2所示的是丰田普锐斯内置了逆变器之后的车载用动力控制单元（Poner Contol Unit ）的构成，图4-1-3所示为主回路构成。
动力控制单元（PCU ）由内置了动力装置元器件的IPM 、MWGECU(Moor/ Cenerator Elcetric Control Unit)、电容器、电抗器、冷却系统、电流传感器等构成。
电机驱动控制系统设计与优化
电机驱动控制系统设计与优化随着电机技术的不断发展，电机驱动控制系统在各个领域的应用也越来越广泛。
电机驱动控制系统是指通过电子技术手段对电机进行控制和调节，实现其精准运动和灵活控制的过程。
设计一个高效、稳定的电机驱动控制系统对于提高电机运行效率、降低能耗以及提升工作质量至关重要。
本文将介绍电机驱动控制系统的设计原理和优化方法。
一、电机驱动控制系统的设计原理1. 电机选型与参数确定：在进行电机驱动控制系统设计之前，需要根据实际需求选择合适的电机类型和规格。
根据负载特性、工作环境和功率需求等因素，选择适合的直流电机或交流电机，并确定其额定转速、额定功率等参数。
2. 电机驱动器的选择：根据电机类型的不同，选择合适的电机驱动器。
常见的电机驱动器包括直流电机控制器和交流电机变频器。
直流电机控制器一般采用PWM（脉宽调制）技术进行电机速度和转矩的控制，而交流电机变频器则通过改变电机供电频率和电压来调节电机的工作状态。
3. 传感器与反馈控制：在电机驱动控制系统中，传感器的安装和应用对于实现电机的精准控制至关重要。
通过传感器采集电机的转速、转角、温度、电流等参数，将这些数据反馈给控制器，可以实现对电机的闭环控制和优化调节。
4. 控制算法与逻辑设计：电机驱动控制系统的设计离不开合理的控制算法和逻辑设计。
根据电机的运行特性和控制目标，可以选择合适的控制算法，如PID控制算法、模糊控制算法等。
通过编程实现电机的自动控制、调速、定位等功能。
5. 电路布局与散热设计：在电机驱动控制系统设计过程中，合理的电路布局和散热设计可以有效提高系统的工作效率和稳定性。
应根据电机功率和工作温度，合理设置散热片、风扇和散热器，确保电机及其驱动控制器的稳定运行。
二、电机驱动控制系统的优化方法1. 电机参数优化：根据实际使用情况和需求，对电机参数进行优化调整。
通过改变电机的额定转速、额定功率和工作电压等参数，可以使电机在不同工况下具备更好的适应性和效率。
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6.2 牵引及控制系统检修 二）高速断路器检修
5.辅助开关检查
检查辅助开关时应测量开关触点的接触 阻值，同时还需检查机械部件的工作情 况。
此外，在高速开关使用到一定期限时， 应更换机构内所有底色弹簧部件。
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6.2 牵引及控制系统检修 二）高速断路器检修
6 销座
11 沉头螺钉
7 导向组件 12 左连接
8 连接
13 螺母
9 防护扭矩螺母 (8 Nm)
10 双头螺栓
高速断路器典型结构和主要部件
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脱扣装置
1 杠杆 2 移动磁铁 3 板组 4 脱扣盒
5 脱扣装置盖 6 左弹簧 7 右弹簧 8 旋钮
9 前刻度板 10 脱扣指示器 11 紧固件 12 锁紧螺钉
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6.2 牵引及控制系统检修
二
牵引逆变器检修Leabharlann 一）牵引逆变器简介VVVF牵引逆变器采用PWM脉宽调制模 式，早期城轨车辆VVVF的功率元件是 GTO，近年来，随着IGBT技术的不断发 展，目前VVVF的功率元件已经普遍采用 IGBT元件。牵引逆变器的设计一般为模 块化。
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20 销钉 21 弹簧 *1 间隙X = 0.7±0.3 mm
闭合装置
高速断路器典型结构和主要部件
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灭弧罩
1 上变流装置 2 顶板 3 螺杆 4 去离子器
5 灭弧罩板 9 平垫圈 6 变流装置 10 连接 7 黑头螺母 (1.5 Nm) 8 六角螺母 (2.2 Nm)
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高速开关检修完成后，应对载跳闸装置 整定值进行调整。通过外接电源模拟过 载电流，检查高速开关是否能在整定值 处断开。
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6.2 牵引及控制系统检修
二
牵引逆变器检修
一）牵引逆变器简介
VVVF逆变器将1500V恒定电压转换为用 于牵引电机的三相电流输出(针对不同的 速度和力矩，频率和振幅可变)。
6.2 牵引及控制系统检修
二
牵引逆变器检修
一）牵引逆变器简介
VVVF牵引逆变器采用PWM脉宽调制模 式，早期城轨车辆VVVF的功率元件是 GTO，近年来，随着IGBT技术的不断发 展，目前VVVF的功率元件已经普遍采用 IGBT元件。牵引逆变器的设计一般为模 块化。
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6.2 牵引及控制系统检修
任务1 驱动电机管理系统认知
提出任务
一辆电动汽车无法运行，你的主管诊断结果为逆变器异常，让你协 助他进一步检查。作为一位电动汽车汽车服务人员，你知道逆变器属于 哪个系统，具备哪些功能吗？
任务1 驱动电机管理系统认知
任务要求
知识要求
1．能够描述驱动电机管理统的主要部件； 2．能够描述常见车型驱动电机管理系统主要部件的位置、结构与特 点。
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6.2 牵引及控制系统检修 二）高速断路器检修
2. 动、静触点检查
检查动、静触点的“熔化”程度，如 “熔化”程度厉害，应更换触点。
触点应成对更换，更换完毕后还应检 查动、静接触面接触情况。
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6.2 牵引及控制系统检修 二）高速断路器检修
3. 接线端检查
高速断路器典型结构和主要部件
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高速断路器典型结构
1 主电路 2 脱扣装置 3 闭合装置 4 辅助触点
5 灭弧罩 6 下部连接 7 动触点 8 左连接
9 右连接 10 盖子 11 托盘 12 导轨
高速断路器典型结构和主要部件
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主电路
1 上部连接 2 动触点 3 下部连接 4 构架 5 叉杆
清洁、打磨主要线端及电缆的接触面， 使两接触面的接触保持密贴，防止接触 电阻增大而损坏电揽及主接线端。
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6.2 牵引及控制系统检修 二）高速断路器检修
4. 灭弧罩检查
将灭弧罩分解，检查灭弧栅片的情况。 对于烧灼厉害的灭弧栅片应更换。
在灭弧栅片组装过程中，应注意栅片的 安装角度。
项目四 驱动电机管理系统
项目四 驱动电机管理系统
驱动电机管理系统是纯电动汽车和油电混合汽车的核心部件，它担 负着采集车辆运行工况，并计算车辆需要的动力及输出方式，合理利用 动力电池存储的能量任务。本项目包括2个任务：
任务1 驱动电机管理系统认知； 任务2 驱动电机管理系统检测。 通过以上2个任务的学习，你将可以了解驱动电机管理控制模块的功 能，直流-直流的原理，直流变交流的原理，以及驱动电机管理模块的检 测与诊断。
高速断路器典型结构和主要部件
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1 叉杆 2 闭合杆 3 前盖板 4 闭合线圈 5 线圈芯组件 6 后盖板
7 闭合装置盒 8 触点压力弹簧
9 闭合装置盖 10 气缸 11 MVQ环 12 滚筒 13 六角内螺帽螺钉 14 接地柱
15 圆头螺钉 16 弹性垫圈
17 弹簧环 18 杆 19 杆
能力要求
能够检索资料，归纳并描述主流车型驱动电机控制器、DC/DC转换 器的结构与特点。
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6.2 牵引及控制系统检修
一
高速断路器检修
二
牵引逆变器检修
三
接触器检修
四
牵引控制单元检修
五
制动电阻检修
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6.2 牵引及控制系统检修
一
高速断路器检修
一）高速断路器简介
在列车牵引系统的电路出现严重干扰的 情况下（如过电流、逆变器故障或线路 短路），高速断路器(HSCB)能够将各牵 引设备从受电弓线路上安全断开。
二
牵引逆变器检修
一）牵引逆变器简介
牵引逆变器，主要由下列部件组成： 输入电路 逆变单元 牵引控制单元 传感器 除以上主要部件外，牵引逆变器还包括各
种辅助的电源供应、散热部件等。
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6.2 牵引及控制系统检修 一）牵引逆变器简介
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6.2 牵引及控制系统检修 二）高速断路器检修
1. 合闸装置检查
测量螺管线圈的阻值，若阻值与标称 值不相符应更换线圈。
检查线圈与铁心之间是否有喷擦痕迹， 检查铁心是否动作自如。
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6.2 牵引及控制系统检修 二）高速断路器检修
1. 合闸装置检查
对机械联锁机构进行润滑，正常情况 下润滑能延长高速开关寿命，润滑脂 应是专用油脂，不准有其他油脂。