4新能源汽车驱动电机及控制系统
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。
新能源汽车驱动电机及控制系统检修课件 学习情境3：驱动电机的检修
13 )安装三相线束。 14)安装电机控制器。 15 )安装电机控制器上盖。 16)安装分线盒。 17 )安装充电机。 18)安装驱动轴。 19 )加注减速器油。 20 )安装机舱底部护板。 21 )安装左、右前轮轮胎。 22 )安装维修开关。 23 )加注冷却液。 24)连接蓄电池负极电缆。 25)操作空调制冷剂的加注程序。 26)关闭前机舱盖。
新能源汽车驱动电机 及控制系统检修
学习情境 3
驱动电机的检修
目 录 CONTENTS
任务 1 驱动电机的更换 任务 2 驱动电机的维修
学习任务 1
驱动电机的更换
任务1：驱动电机的更换
3.1.1 吉 利 帝 豪 E V 4 5 0 驱 动 电 机 简 介
本车采用的是永磁同步驱动电机，电机主要由前端盖、后端盖、壳体、定子总成、转子总成、轴承、低压接插 件、接线板组件、旋变总成(套)组成。
在测试软件中，可由用户设定电机按某个测试方案来进行耐久性测试。例如，设定被测电机以80%的额定转 速运行10min,之后暂停5min,再以120% 的额定转速运行10min。测试该运行过程中的电压、电流、效率、转矩、 转速等关键信息。
任务2：驱动电机的检修
3.2.4 驱 动 电 机 三 相 线 束 是 否 相 互 短 路 检 测
1)操作起动开关，使电源模式至OFF状态。 2)断开蓄电池负极电缆。 3)拆卸维修开关。 4 )断开驱动电机三相线束连接器EP61。 5)断开驱动电机三相线束连接器EP62。 6)用万用表按表进行测量。
任务2：驱动电机的检修
3.2.5 驱 动 电 机 三 相 线 绝 缘 电 阻 检 测
1 )操作起动开关，使电源模式至OFF状态。 2 )拆卸维修开关。 3)断开驱动电机三相线束连接器EP61。 4 )断开驱动电机三相线束连接器EP62。 5)用万用表按表进行测量。
新能源汽车的电机控制与驱动技术
新能源汽车的电机控制与驱动技术随着环境保护和能源问题的日益突出，新能源汽车作为替代传统燃油汽车的重要选择，受到了广泛关注。
而新能源汽车的电机控制与驱动技术则是新能源汽车能否实现高效能源利用和优化性能的关键。
本文将从电机控制系统、驱动方式以及技术发展趋势等方面，介绍新能源汽车的电机控制与驱动技术。
一、电机控制系统电机控制系统是指对新能源汽车电机的转速、转矩以及电机工作状态进行控制的系统。
它由电机控制单元（ECU）、电机传感器、电机执行器等组成。
其中，ECU是整个电机控制系统的核心，它通过实时监测电机的工作状态，控制电机的转速和转矩，以实现对新能源汽车的精准控制。
二、驱动方式新能源汽车的电机控制与驱动技术主要分为单电机驱动和多电机驱动两种方式。
单电机驱动是指整个汽车仅由一个电机来完成驱动任务。
这种驱动方式在成本和结构方面相对简单，但对于一些高性能要求的车型来说，单电机驱动技术无法满足其需求。
多电机驱动是指采用多个电机共同驱动汽车的方式。
其中一个电机负责驱动车轮，其他电机负责辅助驱动，以提升新能源汽车的性能和操控性。
多电机驱动技术适用于高性能车型，能够提供更强的动力输出和更好的车辆操控性能。
三、技术发展趋势1. 高效能源利用技术目前，新能源汽车的能量利用率还有待提高。
为了提高能源利用效率，新能源汽车的电机控制与驱动技术应该注重研发高效的能量转化装置，如电机控制器和变速器等，以减小能量传输过程中的损耗。
2. 智能控制技术随着人工智能和物联网技术的快速发展，智能控制技术被广泛应用于新能源汽车的电机控制与驱动领域。
通过智能控制技术，电机可以更加精确地根据车辆需求调整转速和转矩，以实现能效优化和智能驾驶。
3. 先进的驱动系统随着科技的不断进步，新能源汽车的电机控制与驱动技术也在不断演进。
未来的驱动系统将更加小巧轻便，提供更高的功率密度和扭矩输出。
同时，电机的可靠性和耐久性也将得到显著提升。
综上所述，新能源汽车的电机控制与驱动技术是新能源汽车实现高效能源利用和优化性能的关键。
新能源汽车驱动电机及控制系统检修 习题及答案 吴常红 项目三 新能源汽车电机控制器检修
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。
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
《新能源汽车结构原理与检修》教学课件—04驱动电机及控制系统
任务一 驱动电机基础知识
3.永磁同步电机 （3）应用特点 永磁同步电机所需要的钕铁硼永磁材料是稀土资源，因此生产成本较高，并且温度 大幅度变化时还会引发退磁现象。但是该电机的功率密度高、调速范围大，适用于 高速公路网受限，频繁起停工况，目前广泛应用于新能源电动汽车上。
任务一 驱动电机基础知识
4.交流感应电机 交流感应电机又称做异步电机，即转子置于旋转磁场中，在旋转磁场的作用下，获 得一个转动力矩使转子转动，由电气工程师尼古拉·特斯拉于1887年发明。
任务一 驱动电机基础知识
1.电机分类 （1）安全性高。 （2）起动转矩和调速范围大。 （3）效率高、损耗低，还应在车辆减速时实现再生能量回收功能。 （4）质量小。电动机应尽量采用铝合金外壳，以降低电机质量。 （5）电压高。 （6）可靠性高、运行噪音小，耐高温和耐潮特性强。 （7）成本低、使用寿命长、结构简单、便于维护。
任务一 驱动电机基础知识
4.交流感应电机 （1）电机结构 交流感应电机主要由定子与绕组、笼型转子、转子轴、轴承、前后端盖以及风扇等 部件组成。
任务一 驱动电机基础知识
4.交流感应电机 （1）定子 定子有A-X、B-Y、C-Z3个绕组线圈，各线圈按一定规律分别嵌放在定子槽内。定 子是电机中固定不动的部分，主要任务是产生一个旋转磁场。旋转磁场并不是用机 械方法实现的，而是以交流电通过电磁绕组中，使其磁极性质循环改变，故相当于 一个旋转的磁场，按照所用交流电的种类划分为单相电机和三相电机两种。
任务一 驱动电机基础知识
4.交流感应电机 （2）转子 转子主要由铁芯和绕组组成。转子绕组由插在转子槽中的多根导条和两个环形端环 组成，若去掉转子铁芯，整个绕组的外形就像一个鼠笼，故称笼型绕组。
任务一 驱动电机基础知识
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。
《新能源汽车驱动电机及控制系统检修》课程教学大纲
《新能源汽车驱动电机及控制系统检修》课程教学大纲一、课程基本信息课程中文名称：新能源汽车驱动电机及控制系统检修课程类别：专业基础课总学时：72学时实验学时：0学时总学分：4适用专业：新能源汽车运用专业撰写人: 郑文强制定时间: 2022年8月二、课程的性质与任务《新能源汽车驱动电机及控制系统检修》是新能源汽车运用专业的主干课程及重要专业基础课，课程主要讲授新能源汽车电机原理、电机控制、电机及电控维修更换、电控系统分析、继电保护等内容。
学习本课程不仅为学习专业课做好准备，而且为今后从事的专业工作打下基础三、课程的基本要求本课程要求学生掌握磁路计算方法及交、直流磁路的性能；变压器、感应电机、直流电机和同步电机的基本结构及原理；牢固掌握各种电机稳态运行时的分析方法和运行性能；能正确掌握电机和电控的维护与维修方法，明确电机中的能量转换关系。
对汽车电机的参数要有清晰的物理概念；熟练掌握电机的更换操作技能；并初步具有检查电机故障的能力。
四、本课程与其他课程的联系本课程作为《新能源汽车概论》课程的内容补充五、课程教学内容和基本要求第一章1、教学内容：新能源汽车驱动电机2、教学要求：任务一驱动电机认知与更换任务二驱动电机结构认知任务三驱动电机性能检测3、教学重难点：重点：1. 能够描述驱动电机的作用；2. 能够描述驱动电机的特点；3. 能够描述驱动电机的类型。
难点：能够进行驱动电机总成的拆卸与安装4、教学学时：12学时第二章1、教学内容：新能源汽车驱动电机控制器2、教学要求：任务一驱动电机控制器认知任务二驱动电机控制器检测3、教学重难点：重点：1. 能够描述驱动电机控制器的功能；2.能够描述常见车型驱动电机控制器的安装位置、结构组成和特点；3.能够描述驱动电机控制器运行时的注意事项。
难点：能够进行驱动电机控制器总成的拆卸与安装4、教学学时：12学时第三章1、教学内容：新能源汽车驱动电机与控制器冷却系统2、教学要求：任务一驱动电机与控制器冷却系统认知任务二驱动电机与控制器冷却系统检修3、教学重难点：重点：1. 能够描述驱动电机与控制器冷却系统的功能；2.能够描述驱动电机与控制器冷却系统的类型；3.能够描述驱动电机与控制器冷却系统的结构组成。
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绝缘等级
A
E
B
F
H
允许温度 OC 105
120
130
155
180
8
第四章 驱动电机及控制系统
4.2 直流电机
直流电机由于存在调速性能好、过载能力强、控制简 单等优势，曾在调速电机领域独占鳌头，20世纪70年代前， 对调速性能要求较高场合均采用直流电机。也是电动车辆 应用最早较广泛的电机。但由于存在换向火花、电刷磨损 及电机本身结构复杂等问题，随着交流变频调速技术发展， 交流调速电机后来居上。目前城市无轨电车和电动叉车等 场合还较多采用直流驱动系统虽直流电机应用在逐年减少， 但它包含了电力调速系统最基础的理论，即仍有必要来分 析讨论。并对由蓄电池提供直流电源的车辆，也有可能设 法以适当简化驱动器来降低成本。
（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
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
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。
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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
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第四章 驱动电机及控制系统
1.直流电动机的特点 （1） 调速性能好
直流电动机可以在重负荷条件下, 实现平滑的无级调速, 而且调速范围较宽 。 （2）起动转矩大
可以均匀且经济地实现转速调节, 因此,凡是在重负荷下 起动或是要求均匀调节转速的机械, 都可以使用直流电动机。 （3）控制简单
一般用斩波器控制, 具有效率高、控制灵活、质量和体积 小、响应速度快等优点。 （4）易磨损
小 轻
7
第四章 驱动电机及控制系统
5.电机中所用的材料
电机中使用的材料主要包括:导电材料、导磁材料、绝缘 材料、结构材料等。导电材料为紫铜线、铝线，用于制成电 机绕组。导磁材料主要是0.35或0.5mm厚的硅钢片叠成,构成 电机磁路。绝缘材料用来把导电体之间、导电体与铁磁体之 间绝缘开来，绝缘等级与允许温度对应关系如表4-3所示。结 构材料是制造电机所需要的其它金属材料。
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。
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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。
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。
第四章 驱动电机及控制系统
第四章 驱动电机及控制系统
4.1 驱动电机及控制系统概述
1
第四章 驱动电机及控制系统
驱动电机系统是车辆行驶的主要执行机构，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。可见，驱动电机系统是纯电动汽车中十分重要 的部件。
驱动电机系统由驱动电机、驱动电机控制器构成，通过 高低压线束、冷却管路，与整车其它系统作电气和散热连接.
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。
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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
峰值转矩
电机在规定的持续时间内允许输出的最大转矩。
堵转转矩
电机转子在所有角位堵住时所产生的转矩最小测的值
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源自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。
6
第四章 驱动电机及控制系统
3
第四章 驱动电机及控制系统
3.电机及分类
4
第四章 驱动电机及控制系统
4.驱动电机主要性能指标及特点 （1）主要性能指标
5
第四章 驱动电机及控制系统
序号 1 2
3 4 5 6 7 8 9 10 11
12
13
性能指标
定义
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。
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
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
小 轻
开关磁阻电机 较高
300-500 90
78-86 60-65 1：3 可以大于15000
好 优良
（1）结构紧凑、尺寸小、功率密度高、转矩密度高 纯电动汽车的整车布置空间有限，因此要求电机的结构尽 量紧凑，便于安装布置。 （2）可靠性要求高 能够在恶劣的条件下可靠工作，电机应具有较高的可靠性 耐温和耐蚀性，并且能够在较恶劣的条件下长期使用。 （3）重量轻、效率高、高效区广 驱动电机重量轻有利于降低整车的重量，延长汽车续航里 程。电机可通过采用铝合金外壳等途径降低其重量，各种 控制装置和冷却系统的材料也尽可能选用轻质材料。 （3）低噪音、低振动、舒适性强 为了满足驾驶舒适性的要求，要求电机低噪音，低振动。