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文檔簡介
認知新能源汽車驅動電機教學目標1.了解電動汽車電機控制和驅動技術發展與現狀2.掌握電動汽車電機的種類及基本結構3.掌握電動汽車電機控制和驅動技術性能指標重點:電動汽車電機的種類及基本結構;一任務描述二任務分析三信息收集四制定方案五任務實施六總結評價教學流程一、任務描述
王先生最近購買了一輛純電動汽車,純電動汽車主要使用電機驅動車輛行駛,取代了傳統汽車中的發動機。傳統發動機有直列、V型、水平等,那么驅動電機的種類有哪些呢?請你根據你所學的知識結合市面上的電動汽車進行資料收集。二、任務分析
電動汽車的電機控制和驅動系統是車輛行駛過程中的主要執行機構,電機的驅動特性決定了電動汽車的主要性能指標,因此,它是電動汽車的重要部件,并且電動汽車中的燃料電池汽車(FCEV)、混合動力汽車(HEV)和純電動汽車(BEV)都要用電機來驅動車輛。選擇合適的電機是提高各類電動汽車性價比的重要因素,因此研發或完善能同時滿足車輛行駛過程中的各項性能要求,并具有堅固耐用、造價低、效能高等特點的電機驅動方式顯得極其重要。這也是提高電動汽車性價比,使其盡快普及應用的有效途徑。三、收集信息一、電動汽車驅動系統組成主要由電氣系統和機械系統組成電氣系統電機功率轉換器電機控制器添加文本單擊添加文單擊添加文本單擊添加文本單擊添加文本單擊添加文本單擊添加文本單擊添加文本單擊添加文本單擊添加文本單擊添加文本單擊添加文本單擊點擊添加標題圖1-1-1電動汽車底盤結構圖三、收集信息按工作電源種類劃分按結構和工作原理劃分按運轉速度劃分直流電機和交流電機(1)直流電機按結構及工作原理可分為無刷直流電機和有刷直流電機(2)交流電機可分為單相電機和三相電機異步電機和同步電機(1)異步電機的轉子轉速總是略低于旋轉磁場的同步轉速。(2)同步電機的轉子轉速與負載大小無關且始終保持在同步轉速按運轉速度劃分可分為高速電機、低速電機低速電機又分為齒輪減速電機、電磁減速電機、力矩電機和爪極同步電機等二、電動汽車電機的種類3、三相異步電機1、永磁直流電機2.無刷直流電機4.永磁同步交流電機三、電動汽車電機結構5.開關磁阻電機圖1-1-7永磁直流電機結構圖1-1-8無刷直流電機結構圖1-1-9
三相異步電機結構圖1-1-10
永磁同步電機結構
圖1-1-11
開關磁阻電機三、收集信息直流電機、交流異步電機、永磁同步電機、開關磁阻電機參數比較比較項直流電機交流異步電機永磁同步電機開關磁阻電機功率密度低中高較高功率因數(%)/82-8590-9360-65峰值效率%)85-8990-9595-9780-90負荷效率(*)80-8790-9285-9778-86過載能力(%)200300-500300300-500轉速范圍(轉/分)4000-600012000-150004000-15000
>15000恒功率區/1:51:2.25
1:3過載系數23-533-5可靠性中較高高較高結構堅固性低高較高髙體枳大中小小重量重中輕輕調速控制性能很好中好好電機成本低中高中控制器成本低髙高中三、收集信息050301020604體積小、質量輕01全速段高效運行02低速大轉矩及寬范圍的恒功率特性03高可靠性0405安全性能06四、電動汽車電機的特性要求070807使用壽命長0807
高轉速
高電壓三、收集信息五、電動汽車驅動電機的選擇1.額定電壓的選擇2.額定轉速的選擇:根據電動汽車的速度、動力性能的要求,需要選擇不同轉速的驅動電機。(1)低速電動機:低速電動機的轉速為3000~6000r/min圖1-1-12
低速電動機應用場景(2)中速電動機:中速電動機的轉速為6000~10000r/min圖1-1-13中速電動機應用場景(3)高速電動機:高速電動機的轉速為10000?15000r/min圖1-1-14高速電動機應用場景三、收集信息六、電動汽車驅動電機的發展趨勢
根據中汽協發布的產銷數據,2019年,新能源汽車產銷分別完成124.2萬輛和120.6萬輛,產銷量位居全球第一。新能源汽車的快速發展給驅動電機帶來了巨大的發展機遇,電機技術的發展成為行業關注的熱點。1.電機技術發展現狀
在技術指標方面,國內電機與國外電機相比尚存在以下幾方面的差距:(1)
峰值轉速(2)
功率密度(3)
效率(4)
冷卻方式三、收集信息國內外驅動電機企業的永磁同步電機參數比較企業峰值功率(kW)峰值扭矩(N.m)峰值轉速(rpm)冷卻方式
精進電機502157200水冷9017514000水+乙二醇10323012000水+乙二醇
上海電驅動402607600水冷9028010000水冷大洋電機301606500水冷西門子30~170100~26512000水冷日產802809800水冷美國Remy8232510600油冷美國UQM752408000水冷大眾Kassel8527012000水冷六、電動汽車驅動電機的發展趨勢三、收集信息(1)功率密度(2)材料方面(3)生產工藝永磁材料也是制約永磁同步電機性能提升的重要因素,目前常用的永磁材料釹鐵硼主要存在溫度穩定性差、不可逆損失和溫度系數較高以及高溫下磁性能損失嚴重等缺點,從而影響電機性能。永磁同步電機在生產工藝方面的難點是制約大規模配套乘用車的重要因素。功率的提升有兩種途徑,一種是提高扭矩,另一種是提高轉速。2.永磁同步電機的發展瓶頸六、電動汽車驅動電機的發展趨勢三、收集信息3.輪轂電機的發展(1)
技術現狀國內外主要輪轂電機產品及其參數企業輪教電機產品重量(kg)峰值扭矩(N.m)峰值功率(kw)額定扭矩(N.m)額定功率(kw)福特與舍弗勒
70040
33三菱藍瑟電動輪
51850
英國PmiranPDI83412507565054法WTM4MOTIVE26170012060037杭州依拉非M7002370075
六、電動汽車驅動電機的發展趨勢三、收集信息3.輪轂電機的發展(2)
優缺點分析輪轂電機優缺點序號優點缺點1高效率:直接驅動車輪,避免傳動損失,提效節能。簧下質量増加:影響操控,懸架響應變慢,加速響應變慢。2控制方便:直接控制車輪轉速和扭矩.減少轉彎半徑,提高制動冋收率。散熱難度大:制動時輪轂內會產生極大的熱量,對內置的電機形成巨大的散熱挑戰。3
空間配置優:與輪轂集成,節省前艙布置空間,節能傳動系統的空間。三防挑戰大:電機內置在輪轂,工作環境惡劣,防震防水防塵的難度増大。4模塊化:集成度高,容易實現模塊化,可避免重復開發,縮短開發周期和費用。制動能耗高:電渦流制動容量不高,需耍配合機械制動系統共同工作,能耗大。六、電動汽車驅動電機的發展趨勢三、收集信息(3)
性能提升對策序號項目對策1穩定性和舒適性①優化減振系統,匹配新的質量分配,提高車輛的舒造性;②建立垂向振動模型,將懸掛系統的剛度和阻尼的參數匹配與懸架、車輪逬行配合,可以降低簧下質量増加對舒適性和附著穩定性的影響2散熱問題①采用液冷.利用髙導熱系數環氧樹脂對定子、機殼和液泠鋁環進行澆注;②電機與減速器集成一體,轉子上開槽,利用轉子旋轉帶動電機內空氣的循環流動;③采用水冷散熱,水路為軸向螺旋型,設計在機売內,散熱效果提升顯著;④為電機加裝散熱翅片,設計冷卻風道或者水道,提升高負荷工況下的散熱效果3制動冋收將車速、輪轂電機的制動力矩、動力電池SOC和電機轉連作為輸入,通過控制策略分析,對電動汽車前后軸制動力進行合理分配4環境適應性①通過加強輪轂電機與整車性能匹配,消除震動對電機氣隙的影響,減少電機的振動,提升車輛平順性;②對輪轂電機的売體優化,提升電機的防護等級,避免水、塵對電機的影響
輪轂電機性能提升對策3.輪轂電機的發展六、電動汽車驅動電機的發展趨勢三、收集信息(3)
性能提升對策不同行業主體對輪轂電機發展的觀點市場主體主機廠傳統電機企業合資電機企業代表企業長安新能源、比亞迪、江淮汽車等精進電機、巨一自動化、華域電動等杭州依拉菲、萬安-Protean、泰特機電等主要觀點輪轂電機屬于前瞻技術,前景廣闊;國內缺乏成熟的批量車型,成本及技術成熟度無法滿足產業化輪轂電機系統復雜,控制難度大,成本高;對底盤結構變動大,不適合乘用車市場;技術不成熟技術已經成熟,希望主機廠打消顧慮,積極進行車型匹配開發和調試三、收集信息4.未來驅動電機發展趨勢分析
根據《節能與新能源汽車技術路線圖》分析,驅動電機的發展路線圖如表1-1-6所示。總體上看,驅動電機的主要趨勢包含以下幾個方面:集成化——涵蓋電力電子控制器的集成和機電耦合的集成;高效化——提高功率密度并降低成本;智能化和數字化——與控制器配合不斷提升驅動系統的性能。
序號2020年2025年2030年1乘用車20s有效比功率≥4kw/kg;商用車30s有效比轉矩≥18N·m/kg乘用車20s有效比功率≥4.5kw/kg;商用車30s有效比轉矩≥19N·m/kg乘用車20s有效比功率≥5kw/kg;商用車30s有效比轉矩≥20N·m/kg2高輸出密度、高效率永磁電機技術輪轂/輪邊電機技術高壓化、高速化電機技術3低損耗硅鋼、高性能磁鋼、成型繞組、匯流排、磁鋼定位封裝等先進工藝關鍵材料和部件采用國內資源,自主工藝開發及生產線建設能力達到國際先進水平,先進工藝材料推動自主進步的格局基本形成出口份額達到自主總產量的20%驅動電機技術路線圖三、收集信息七、電動汽車驅動電機控制器的發展趨勢圖1-1-15電機控制器原理圖
1.電機控制器技術發展現狀三、收集信息
電機控制器國產品牌在功率密度上和海外標桿產品仍有一定的差距,此外在與驅動電機匹配過程中對電機高效區間的擴大、噪聲與振動的抑制等方面仍有提升空間。國內外電機控制器參數對比生產企業Bosch蘇州匯川上海電驅動上海大郡功率體積比(km/L)24.014.020.021.7功率重量比(KW/kg)21.512.018.019.0功率器件IGBTIGBTIGBTIGBT直流電壓(V)300-480300-420300-480300-480器件電流(A)800800800800器件封裝定制定制定制定制
國內外電機控制器參數對比三、收集信息2.電機控制器發展趨勢
(1)性能指標如耐壓達20kV、工作頻率超100kHz、工作結溫逾250℃,均優于傳統硅器件;(2)模塊體積減小到1/10,系統物料成本下降;(3)降低能耗:據英飛凌的數據,SiC由于電阻小而功率損耗降低60-80%;根據采埃孚的數據,應用SiC后車輛續航里程提高了10%。隨著SiC技術逐漸承成熟,IGBT有望在2025年被SiC全面替代。七、電動汽車驅動電機控制器的發展趨勢三、收集信息三、收集信息圖1-1-17特斯拉及比亞迪的電驅動系統
圖1-1-18SiC電阻、頻率、工作溫度上比IGBT有優勢2.電機控制器發展趨勢七、電動汽車驅動電機控制器的發展趨勢四、制定方案本次實訓任務主要是認識新能源汽車驅動電機。分組查閱相關資料,學習新能源汽車基本結構知識,制訂任務方案。五、任務實施SETP1找到新能源汽車銘牌,了解車輛基本參數。五、任務實施SETP2
打開新能源汽車機艙,查找驅動電機及電機控制器安裝位置五、任務實施SETP3舉升車輛,查找驅動電機及電機型號信息并記錄。五、任務實施SETP4觀察不同車輛的驅動電機,了解不同種類的驅動電機的外觀差異。六、任務總結1.了解電動汽車電機控制和驅動技術發展與現狀2.掌握電動汽車電機的種類及基本結構3.掌握電動汽車電機控制和驅動技術性能指標謝謝!!認知電傳動系統的典型結構教學目標1.了解電動汽車電傳動系統的典型結構;2.了解電動汽車電機控制系統結構組成
。重點:電傳動系統的典型結構;一任務描述二任務分析三信息收集四制定方案五任務實施六總結評價教學流程一、任務描述
王先生最近購買了一輛純電動汽車,純電動汽車主要使用電機驅動車輛行駛,取代了傳統汽車中的發動機。那么驅動電機是如何傳遞動力從而使車輛行駛的呢?請你根據你所學的知識結合市面上的電動汽車進行資料收集。二、任務分析1.電動汽車驅動形式有哪些?2.電動汽車驅動控制系統的結構組成是怎樣的?一、傳統車與新能源車動力總成對比
純電動:純電動汽車的動力總成由電機、電控和減速器構成,一般稱為“電驅動”系統,是電動車的心臟,相當于傳統燃油車中的發動機+變速箱,其作用都是把化學能轉變成汽車動能,也是決定車輛動力、能耗等性能的核心部件。電驅動系統相比于發動機+變速箱具有結構簡單、體積小、可有載啟動的優勢。如圖1-2-1所示為傳統燃油車與純電動汽車動力總成對比。圖1-2-1傳統燃油車與純電動汽車動力總成對比三、收集信息5.輪轂電機驅動系統6.雙電機驅動系統1.傳統的驅動形式3.電機與驅動橋整體式驅動系統二、電動汽車驅動形式布置2.電機與驅動橋組合式驅動系統4.輪邊減速整體式
驅動系統三、收集信息1.傳統的驅動形式
該驅動系統仍然采用內燃機汽車的驅動系統布置方式,包括離合器、變速器、傳動軸和驅動橋等總成,只是將內燃機換成電機,屬于改造型電動汽車。這種布置方式可以提高純電動汽車的起動轉矩,增加低速時純電動汽車的儲備功率。這種驅動系統布置形式有電機前置-驅動橋前置(FF)、電機前置-驅動橋后置(FR)等驅動模式。但是,這種驅動系統布置形式結構復雜、效率低,不能充分發揮驅動電機的性能。在此基礎上,還有一種簡化的傳統驅動系統布置形式,如圖1-2-2所示,采用固定速比減速器,去掉離合器,這種形式可減少機械傳動裝置的質量,縮小其體積。圖1-2-2傳統的驅動形式三、收集信息2.電機與驅動橋組合式驅動系統這種布置形式的機械傳動機構緊湊,傳動效率較高,便于安裝。但這種布置形式對驅動電機的調速要求較高。
按傳統汽車的驅動模式來說,可以分為驅動電機前置-驅動橋前置(FF),如圖1-2-3所示。圖1-2-3
驅動電機前置-驅動橋前置三、收集信息2.電機與驅動橋組合式驅動系統驅動電機后置-驅動橋后置(RR)兩種方式,如圖1-2-4所示。這種驅動系統布置形式具有良好的通用性和互換性,便于在現有的汽車底盤上安裝,使用、維修也較方便。圖1-2-4驅動電機后置-驅動橋后置三、收集信息2.電機與驅動橋組合式驅動系統
電機與驅動橋組合后驅動布置形式采用的驅動橋與內燃機汽車驅動橋不同,需要電動汽車專用后驅動橋,如圖1-2-5所示。圖1-2-5電動汽車專用后驅動橋(后置后驅電動汽車底盤結構)三、收集信息3.電機與驅動橋整體式驅動系統
這種驅動系統布置形式與發動機橫向前置、前輪驅動的傳統汽車的布置方式類似,把電機、固定速比減速器和差速器集成為一個整體,兩根半軸連接驅動車輪。如圖1-2-6所示為電機與驅動橋整體式驅動系統。
a)
b)
圖1-2-6電機與驅動橋整體式驅動系統a)
比亞迪E5驅動三合一總成;
b)同軸式整體驅動系統三、收集信息4.輪邊減速整體式驅動系統
輪邊減速驅動系統也稱為雙電機驅動系統,如圖1-2-7所示為比亞迪K9電動客車輪邊減速驅動橋,由左右兩臺永磁電機直接通過固定速比減速器分別驅動兩個車輪,左右兩臺電機由中間的電控差速器控制,每個驅動電機的轉速可以獨立地調節控制,便于實現電子差速,不必選用機械差速器。輪邊減速驅動系統將驅動電機安裝在副車架的驅動輪旁邊,與固定速比的減速器連接,通過半軸實現對車輪的驅動,是從集中式驅動到輪轂電機驅動之間的過渡形式。輪邊電機驅動的汽車傳動鏈和傳動空間進一步減小,底盤機械結構更簡單,整車質量減小且布置更合理,可提高傳動效率。圖1-2-7比亞迪K9電動客車輪邊減速驅動橋三、收集信息5.輪轂電機驅動系統
輪轂電機驅動系統又稱車輪內裝電機技術(in-wheelmotor),如圖1-2-8所示,通過將驅動電機設計安裝在車輪內部,輸出轉矩直接傳輸到車輪,全部或部分舍棄傳統的離合器、減速器、驅動橋等機械傳動部件,因此將電動汽車的機械部分大為簡化。圖1-2-8輪轂電機驅動系統三、收集信息5.輪轂電機驅動系統
下面為傳統汽車、純電動車和輪轂電機驅動純電動車驅動系統性能對比情況,見表1-2-1。項目傳統汽車純電動車輪轂電機驅動純電動車動力傳動系統零件數量超過500個零部件超過300個零部件不超過80個零部件能量轉化(利用)效率最高20%最高80%大于90%溫室氣體排放有零排放零排放動力傳動系統的維護費用高昂的維護費用較高的維護費用較低的維護費用A0級車型測試工況能耗(百公里)7-8升1升油≈8千瓦時15-16千瓦時1千瓦時=1度電8-9千瓦時A0級車型測試等速能耗(百公里)5-6升10-12千瓦時6-7千瓦時A0級車型整車綜合能源轉換效率20-30%65-70%88-90%三、收集信息6.雙電機驅動系統
隨著海外車企電動化加速,高端車型投放增加,例如特斯拉Model3、捷豹I-PACE、奔馳EQC、奧迪E-tron等。這些車型都配置了雙電機(Model3還有單電機版本),如圖1-2-9所示為豪華電動車多采用雙電機方案。相比于高端四驅燃油車,電動車動力總成體積小、結構簡單,因此前后軸可以分別裝載一套動力總成。雙電機方案可以避免大功率單電機和逆變器的問題,并可通過合理使用策略提升動力系統的效率。相關的測試結果表明,相同總輸出功率下雙電機方案比單電機方案在城市/市郊路況下百公里電耗減少1%/3%。三、收集信息驅動電機控制系統電動機智能功率模塊傳感器和控制單元添加文本單擊添加文單擊添加文本單擊添加文本單擊添加文本單擊添加文本單擊添加文本單擊添加文本單擊添加文本單擊添加文本單擊添加文本單擊添加文本單擊點擊添加標題三、驅動電機控制系統的結構組成圖1-2-10驅動電機控制器內部結構圖三、收集信息
控制單元也叫MGECU,是電動機控制器的核心部件,其主要負責接收外界的信號進行解析,計算驅動系統的所需扭矩、轉速、方向,最終輸出信號控制智能功率模塊。
智能功率模塊用于接受動力電池輸送的直流電電能,根據控制單元的指令逆變成三相交流電給汽車驅動電機提供電源。
傳感器用于接收電機溫度、電控溫度及電機轉速、電流等信號。控制單元根據電機運轉情況進行實時控制。如圖1-2-11為高壓三相無刷電機驅動框圖。1-2-11高壓三相無刷電機驅動框圖三、收集信息四、制定方案
本次實訓任務主要是認識新能源汽車驅動系統結構。分組查閱相關資料,學習新能源汽車驅動系統結構知識,制訂任務方案。五、任務實施SETP1舉升車輛,查看傳統汽車的底盤結構,分析其動力傳遞路線。五、任務實施SETP2舉升車輛,查看純電動汽車的底盤結構,分析其動力傳遞路線。五、任務實施SETP3舉升車輛,查看混合動力汽車的底盤結構,分析其動力傳遞路線。六、任務總結1.了解電動汽車電傳動系統的典型結構;2.了解電動汽車電機控制系統結構組成
。謝謝!!直流電機認識教學目標1.了解直流電機結構組成;2.掌握電動汽車直流電機的工作原理;3.掌握電動汽車電動汽車直流電機的更換操作。重點:直流電機結構;難點:直流電機的工作原理。一任務描述二任務分析三信息收集四制定方案五任務實施六總結評價教學流程一、任務描述
王先生最近購買了一輛蔚來純電動汽車,據說該車采用雙電機驅動,前面采用異步電機、后面采用同步電機。什么是同步、異步電機呢?它們又有哪些不同呢?下面我們就來學習驅動電機的結構吧!二、任務分析1.電動汽車直流電機有哪些部件組成?2.電動汽車直流電機如何工作?3.驅動電機如何更換?
直流電動機是指通入直流電而產生機械運動的電動機。按勵磁方式的不同,直流電動機分為勵磁繞組式電動機和永磁式電動機,前者的勵磁磁場是可控的,后者的勵磁磁場是不可控的。由于控制方式簡單,控制技術成熟,直流電動機曾廣泛應用于早期電動汽車驅動系統。
二、任務分析
一、直流電機的結構直流電動機由靜止的定子(勵磁)和旋轉的轉子(電樞)兩部分組成。定子和轉子之間的間隙稱為氣隙。定子是電動機靜止不動的部分。定子的主要作用是產生氣隙磁場,由主磁極、換向極、機座和電刷裝置等組成。三、收集信息
二、直流電機的勵磁方式1、他勵直流電機勵磁回路的電流由外電源供給,與電樞回路沒有電的聯系。2、并勵直流電機勵磁回路與電樞回路是并聯的,勵磁回路兩端的電壓就是電樞回路兩端的電壓。3、串勵直流電機勵磁回路與電樞回路是串聯的,勵磁回路的電流與電樞回路的電流相等。4、復勵直流電機主極有兩個勵磁繞組,其一與電樞繞組并聯,另一個和電樞繞組串聯。三、收集信息三、直流電動機的工作原理
直流電源通過電刷A(正極)和B(負極)引入電樞繞組線圈,則線圈abcd中流過電流,在導體ab中,電流由a指向b,在導體cd中,電流由c指向d。導體ab和cd分別處于N與S極磁場中,受到電磁力的作用。用左手定則可知導體ab和cd均受到電磁力的作用,且形成的轉矩方向一致,這個轉矩稱為電磁轉矩,為逆時針方向。這樣,電樞就順著逆時針方向旋轉,如圖(a)所示。當電樞旋轉180°,導體cd轉到N極下,ab轉到S極下,如圖(b)所示,由于電流仍從電刷A流入,使cd中的電流變為由d流向c,而ab中的電流由b流向a,從電刷B流出,用左手定則判別可知,電磁轉矩的方向仍是逆時針方同。
由此可見,加于直流電動機的直流電源,借助于換向器和電刷的作用,使直流電動機電樞線圈中流過的電流方向是交變的,從而使電樞產生的電磁轉矩的方向恒定不變,確保直流電動機朝確定的方向連續旋轉。
實際的直流電動機,電樞圓周上均勻地嵌放許多線圈,換向器也由許多換向片組成,使電樞繞組線圈所產生的總的電磁轉矩足夠大并且比較均勻,電動機的轉速也就比較均勻。三、收集信息三、收集信息直流電動機的特點有哪些?1.調速性能好直流電動機可以在重負荷條件下,實現平滑的無級調速,而且調速范圍較寬。2.起動轉矩大直流電動機可以均勻且經濟地實現轉速調節,因此,凡是在重負荷下起動或是要求均勻
調節轉速的機械,都可以使用直流電動機。3.控制簡單直流電動機一般用斬波器控制,具有效率高、控制靈活、質量和體積小、響應速度快等
優點。4.易磨損由于存在電刷、換向器等易損件,所以必須進行定期維護或更換。三、收集信息四、制定方案
本次實訓任務主要是完成對小型直流電機拆卸與安裝。分組查閱相關資料,學習直流電機基本結構知識,制訂就車拆裝的任務方案。五、任務實施SETP1檢查直流電機外表是否有損傷。五、任務實施SETP2用螺絲刀拆卸殼體上左右兩個碳刷孔固定螺母。五、任務實施SETP3取下左右碳刷孔中的兩個碳刷。五、任務實施SETP4拆卸后端蓋與殼體的兩個固定螺栓。五、任務實施SETP5用手拉出直流電機前端蓋。五、任務實施SETP6用手拉出直流電機后端蓋。五、任務實施SETP7用手取出電樞轉子及波形彈簧墊片。五、任務實施SETP8按照相反的順序安裝直流電機。六、任務總結1.電動汽車直流電機有哪些部件組成?2.電動汽車直流電機如何工作?3.驅動電機如何更換?謝謝!!認識交流異步電機教學目標1.了解交流異步電機結構組成;2.掌握電動汽車異步電機的工作原理;3.掌握電動汽車電動汽車異步電機的更換操作。重點:異步結構結構;難點:異步電機的工作原理。一任務描述二任務分析三信息收集四制定方案五任務實施六總結評價教學流程一、任務描述
王先生最近購買了一輛蔚來純電動汽車,據說該車采用雙電機驅動,前面采用異步電機、后面采用同步電機。什么是同步、異步電機呢?它們又有哪些不同呢?下面我們就來學習驅動電機的結構吧!二、任務分析1.電動汽車異步電機有哪些部件組成?2.電動汽車異步電機如何工作?3.異步電機如何更換?如果電機轉子的轉速不等于定子旋轉磁場的轉速,轉子與定子旋轉磁場在空間旋轉時不同步,這種電機就稱為異步電機。三相異步電機的定子和轉子由層疊、壓緊的硅鋼片組成;在轉子和定子之間沒有相互接觸的部件,如圖所示。
三、收集信息
三相異步電機的定子繞組是一個對稱的三相繞組。當三相異步電機接到三相電源上,定子繞組就能夠產生一個旋轉磁場。該磁場切割轉子繞組,在轉子繞組中感應電動勢。如果轉子繞組電路閉合,則會產生轉子電流,該電流與定子旋轉磁場相互作用,使轉子繞組導體受到電磁力的作用,從而使轉子跟著定子旋轉磁場同方向旋轉,電機就能帶動機械負荷。如果三相異步電機轉子的轉速與旋轉磁場的轉速相同,則轉子繞組的導體不切割旋轉磁場的磁力線,導體中就沒有感應電動勢和電流,也就不會產生電磁力使轉子轉動。三、收集信息一、三相異步電機的基本結構(1) 定子部分定子部分是用來產生旋轉磁場的,三相交流異步電機的定子由定子鐵心、定子繞組等部分組成。1) 外殼。外殼是三相電機機械結構的重要組成部分,它由機座、端蓋、軸承蓋、風罩、接線盒和吊環等組成。外殼的外表都鑄有散熱片,以擴大散熱面積,有利于電機散熱。三相異步電機的種類很多,但各類三相異步電機的基木結構是相同的,它們都由定子和轉子這兩大基本部分組成,在定子和轉子之間具有一定的氣隙。此外,還有端蓋、軸承、風扇、風扇罩、接線盒、吊環等其他附件。三、收集信息3)定子繞組。定子繞組是三相電機的電路部分,三相電機有三相繞組,通人三相對稱交流
電流時,就會產生旋轉磁場。三相繞組由3個彼此獨立的繞組組成,且每個繞組又由若干線圈連接而成。每個繞組稱為一相,3個繞組在空間互相間隔120°,線圈由絕緣銅導線或絕緣鋁導線繞制而成。2)定子鐵心。交流異步電機定子鐵心是電機磁路的一部分,由0.35~0.5mm厚的冷軋片疊壓而成,如圖3-2所示。三、收集信息(2)
轉子部分
異步電機的轉子分為繞線形與籠形兩種,因此稱為繞線異步電機與籠型異步電機。1)
繞線異步電機轉子。采用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成,套在轉軸上,其作用和定子鐵心相同,一方面作為電機磁路的一部分,一方面用來安放轉子繞組。2)籠型異步電機轉子。在轉子鐵心的每一個槽中插人一根銅條,在銅條兩端各用一個
銅環(稱為端環)把導條連接起來,稱為銅排轉子,如圖3-4a所示;也可用澆鑄的方法,把轉子導條用鋁材一次澆鑄而成,稱為鑄鋁轉子,如圖3-4b所示。三、收集信息二、三相異步電機的工作原理圖3-5給出了一對磁極交流電動機在三相交流電的作用下定子上形成的旋轉磁場。定子中的旋轉磁場轉速與電源頻率稱為同步轉速,用n0表示。n0=60f1/p式中A-同步轉速(r/min);P-定子繞組的磁極對數。由于轉子中的電流是通過電磁感應產生的,轉子的電流磁場與旋轉磁場相互作用才使得轉子轉動,所以這種電動機稱為感應式電動機。另外,轉子中之所以產生感應電動勢,是由于轉子導體切割了旋轉磁場
的磁力線,由圖3-6可以看出,為了切割旋轉磁場的磁力線,轉子與磁場必須有相對運動,即轉子的轉速低于磁場的轉速才能產生感應電動勢。三、收集信息三、收集信息圖3-7所示為定子的旋轉磁場,這樣轉子的轉速與旋轉磁場的轉速不同步,故交流電機也稱為異步電機。這種特性可用轉差率S來表征。三、收集信息
經整理得
式中,f1為電源頻率;n為同步轉速;p為磁極對數。N=0時,s=1;n=n0時,s=0。轉差率在0?1范圍時,電機處于運行狀態,分別計算電機的運行狀態時,s起到重要的作用。
由上述公式可知與f1、s、p有關,要改變異步電機的轉速有3種方法,即改變轉差率、改變磁極對數和改變電源供電頻率。三、收集信息交流感應電動機具有以下性能特點。1)
小型輕量化。2)
易實現轉速超過10000r/min的高速旋轉。3)
高轉速、低轉矩運行效率高。4)
低速時有高轉矩輸出,以及具有較寬的速度調節范圍。5)
高可靠性。6)
制造成本低。三、收集信息四、制定方案
本次實訓任務主要是完成對小型異步電機拆卸與安裝。分組查閱相關資料,學習異步電機基本結構知識,制訂就車拆裝的任務方案。五、任務實施SETP1拆卸霍爾位置傳感器接線端蓋。五、任務實施SETP2拆卸霍爾位置傳感器線束插頭。五、任務實施SETP3拆卸電機溫度傳感器線束固定螺母。五、任務實施SETP4拆卸電機三相線束接線端殼體及后蓋。五、任務實施SETP5拆卸電機后端蓋。五、任務實施SETP6拆卸電機前端蓋。五、任務實施SETP7取出電機轉子繞組。五、任務實施SETP8觀察電機的組成部件。六、任務總結1.了解交流異步電機結構組成;2.掌握電動汽車異步電機的工作原理;3.掌握電動汽車電動汽車異步電機的更換操作。謝謝!!認識永磁同步電機教學目標1.了解永磁同步電機結構組成;2.掌握電動汽車永磁同步電機的工作原理;3.掌握電動汽車電動汽車永磁同步電機的更換操作。重點:同步電機結構;難點:永磁同步電機的工作原理。一任務描述二任務分析三信息收集四制定方案五任務實施六總結評價教學流程一、任務描述
王先生最近購買了一輛蔚來純電動汽車,據說該車采用雙電機驅動,前面采用異步電機、后面采用同步電機。什么是同步、異步電機呢?它們又有哪些不同呢?下面我們就來學習驅動電機的結構吧!二、任務分析1.電動汽車永磁同步電機有哪些部件組成?2.電動汽車永磁同步電機電機如何工作?3.永磁同步電機如何更換?
三、收集信息永磁同步電機具有高效、高控制精度、高轉矩密度、低噪聲的特點,通過合理設計永磁磁路結構能獲得較高的弱磁性能,在電動汽車特別是高檔電動汽車驅動方面具有很高的應用價值,已經受到國內外電動汽車界的高度重視,并已在中國得到普遍應用,是最具競爭力的電動汽車驅動電機。研制開發電動汽車的關鍵主要有2個方面:一是生產高能量密度的電池,二是開發性能優良的驅動系統。在各類驅動電機中,永磁同步電機的能量密度高、效率髙、體積小、慣性低、響應快,有很好的應用前景。永磁電機有多種分類方法,根據輸入電機接線端的電流種類可分為永磁直流電機(BLDC)和永磁交流電機(PMSM)。由于永磁交流電機沒有電刷和集電環,因此也可稱為永磁無刷電機。根據輸入電機接線端的交流波形,永磁無刷電機可分為永磁同步電機和永磁無刷直流電機。輸入永磁同步電機的是交流正弦或者近似正弦波,采用連續轉子位置反饋信號來控制換向;而輸人永磁無刷直流電機的是交流方波,采用離散轉子位置反饋信號控制轉向。已有的永磁電機可分為永磁直流電機、永磁同步電機、永磁無刷直流電機和永磁混合式電機。其中,后3類沒有傳統直流電機的電刷和換向器,故統稱為永磁無刷電機。在電動汽車中,永磁同步電機應用廣泛,以下做重點介紹。三、收集信息一、永磁同步電機的結構永磁同步電動機的結構如圖6-1所示,和傳統電動機一樣,主要由定子和永磁同步電機
轉子兩大部分構成。永磁同步電動機的定子與普通電動機的基本相同,由電樞鐵心和電樞繞組構成,如圖所示。電樞鐵心一般采用0.5mm硅鋼沖疊壓而成,對于具有高效率指標或頻率較高的電動機,為減少鐵耗,可以考慮使用0.35mm的低損耗冷軋無取向硅鋼片。四、制定方案
本次實訓任務主要是完成對永磁同步電機拆卸與安裝。分組查閱相關資料,學習永磁同步電機基本結構知識,制訂就車拆裝的任務方案。五、任務實施SETP1拆卸霍爾位置傳感器接線端蓋。五、任務實施SETP2拆卸霍爾位置傳感器線束插頭。五、任務實施SETP3拆卸電機溫度傳感器線束固定螺母。五、任務實施SETP4拆卸電機三相線束接線端殼體及后蓋。五、任務實施SETP5拆卸電機后端蓋。五、任務實施SETP6拆卸電機前端蓋。五、任務實施SETP7取出電機轉子繞組。五、任務實施SETP8觀察電機的組成部件。六、任務總結1.了解交流異步電機結構組成;2.掌握電動汽車異步電機的工作原理;3.掌握電動汽車電動汽車異步電機的更換操作。謝謝!!認識開關磁阻電機教學目標1.了解開關磁阻電機結構組成;2.掌握電動汽車開關磁阻電機的工作原理;3.掌握電動汽車電動汽車開關磁阻電機的更換操作。重點:開關磁阻電機結構;難點:開關磁阻電機的工作原理。一任務描述二任務分析三信息收集四制定方案五任務實施六總結評價教學流程一、任務描述一輛2016年生產的卡羅拉雙擎汽車,出現了駐車機構故障,需要對車輛駐車電機進行拆卸修復,假如你是技師,應如何操作呢?二、任務分析1.電動汽車開關磁阻有哪些部件組成?2.電動汽車開關磁阻電機如何工作?3.開關磁阻如何更換?
三、收集信息
開關磁阻電機(SwitchedReluctanceMotor:SRM)又稱反應式同步電動機,是一種新型調速電機。相比其他類型的驅動電機而言,開關磁阻電機的結構最為簡單,定子、轉子均為普通硅鋼片疊壓而成的雙凸極結構,轉子上沒有繞組,只是利用磁場中可移動部件企圖使磁路磁阻最小的原理,即磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合,因磁場的扭曲產生切向拉力,因此它的結構原則是要求轉子旋轉時磁路的磁阻要有盡可能大的變化。定子裝有簡單的集中繞組,具有結構簡單堅固、可靠性高、質量輕、成本低、效率高、溫升低、易于維修等諸多優點。而且它具有直流調速系統的可控性好的優良特性,同時適用于惡劣環境,非常適合作為電動汽車的驅動電機使用。三、收集信息一、開關磁阻的結構開關磁阻電機由定子、轉子、位置傳感器、外殼、接線柱等部件組成。其中定子和轉子的凸極有很多組合方式,開關磁阻電動機的定子凸極數量為偶數,轉子凸極也為偶數,一般轉子比定子少兩個,共同組成不同極數的開關磁阻電動機。最常見的三相6/4開關磁阻電動機定子上有6個凸極,轉子有4個凸極;四相8/6開關磁阻電動機定子上有8個凸極,轉子上有6個凸極。定子、轉子凸極組合方案見表。三、收集信息定子、轉子凸極組合方案a)6/4極b)8/6極c)12/8極一、開關磁阻的結構三、收集信息一、開關磁阻的結構三、收集信息二、開關磁阻的工作原理三相開關磁阻電動機的剖面如圖所示。從圖可以看出當按W、V、U的順序向定子繞組輪流通電時,定子便產生按順序變換的磁場,電動機的轉子即連續不斷逆時針轉動。反之,如果按U、V、W改變定子繞組通電順序,就可以改變開關磁阻電動機轉子轉動的方向。三、收集信息二、開關磁阻的工作原理控制器總成通過相位交錯(A相和B相)的2個霍爾集成電路(位于轉角傳感器內)的脈沖和計數檢測電動機旋轉方向、旋轉范圍和移動范圍。檢測到移動范圍后,存儲在控制器存儲器內。三、收集信息二、開關磁阻的工作原理位置傳感器工作特性三、收集信息三、開關磁阻的性能特點1.調速范圍寬、控制靈活,易于實現各種特殊要求的轉矩——速度特性,SRM起動轉矩大、低速性能好,沒有異步電機在起動時所出現的沖擊電流的現象。在恒轉矩區,由于電機轉速較低,電機反電動勢小,因此需過對電流進行斬波限幅——電流斬波控(CCC)方式,也可采用調節相繞組外加電壓有效值的電壓PWM控制方式;在恒功率區,通過調節主開關的開通角和關斷角取得恒功率的特性,即角度位置控制(APC)方式;2.制造和維護方便;3.運轉效率高,由于SRM控制靈活,易在很寬轉速范圍內實現高效節能控制;4.可四象限運行,具有較強的再生制動能力;三、收集信息三、開關磁阻的性能特點5.結構簡單、成本低、制造工藝簡單,其轉子無繞組,可工作于極高速定子為集中繞組、嵌放容易、端部短而牢固、工作可靠,適用于各種惡劣、高溫甚至強振動環境;6.轉矩方向與電流方向無關,從而減少功率變換器的開關器件數量,減低了成本,同時功率變換器元件減少,也不會出現直通故障,且可靠性高,控制方便,可四象限運行容易實現正轉、反轉和起動、制動等特定的調節控制;7.損耗小,主要產生在定子,電機易于冷卻,電機轉子不存在勵磁及轉差損耗,由于功率變換元器件少,相應的損耗也小;8.可控參數多、調速性能好,可控參數有主開關開通角、主開關關斷角、相電流幅值和直流電源電壓;9.適于頻繁起、停及正、反轉運行;三、收集信息三、開關磁阻的性能特點開關磁阻電機的不足:SRM結構雖然很簡單,但其設計和控制較復雜。由于其磁極端部的嚴重磁飽和以及磁和溝槽的邊緣效應,使得SRM設計和控制非常困難和精細,而且SRM還經常引發噪聲問題。四、制定方案
本次實訓任務主要是完成對開關磁阻電機拆卸與安裝。分組查閱相關資料,學習開關磁阻電機基本結構知識,制訂就車拆裝的任務方案。五、任務實施SETP1從豐田P410混合動力傳動橋總成拆下3個換檔控制器總成螺栓和換檔執行器總成。五、任務實施SETP2拆卸電機固定螺栓。五、任務實施SETP3拆卸電機及減速機構。五、任務實施SETP4觀察電機內部結構并標注電機部件名稱。五、任務實施SETP5測量電機線圈阻值。五、任務實施SETP6按照拆卸步驟相反順序安裝電機,注意清潔部件并涂抹潤滑油。六、任務總結1.了解開關磁阻電機結構組成;2.掌握電動汽車開關磁阻電機的工作原理;3.掌握電動汽車電動汽車開關磁阻電機的更換操作。謝謝!!驅動電機的就車拆裝教學目標1.了解常見新能源汽車驅動電機的類型及其基本參數;2.了解新能源汽車驅動電機主流廠商及其配套車企;3.掌握驅動電機總成就車拆裝的工作流程與注意事項。重點:驅動電機拆裝流程;難點:驅動電機總成拆裝。一任務描述二任務分析三信息收集四制定方案五任務實施六總結評價教學流程一、任務描述
驅動電機是純電動汽車唯一的動力源,隔壁老王最近購買的帝豪EV450汽車,判斷驅動電機可能存在故障,4S店機修主管讓你進行就車拆卸驅動電機總成,你將如何完成該任務呢?讓我們一起來學習吧!二、任務分析1.
驅動電機的基本參數有哪些?2.驅動電機總成拆裝的注意事項有哪些?3.驅動電機總成如何拆裝?
三、收集信息
目前,市面上的新能源汽車驅動電機主要采用交流感應電機以及永磁同步電機兩種居多,如日韓車系大多使用的是永磁電機,轉速區間和效率都相對較高,但存在需要珍稀的永磁材料釹鐵硼。而交流感應電機多應用在歐美車系,因其轉速區間小,效率低,但可以降低電機制作成本,并且需要匹配性能更高的調速器。我國稀土資源相對豐富,因此多采用的是永磁同步電機,效率高、結構簡單、體積小、重量輕。一、常見新能源汽車驅動電機的類型及其基本參數三、收集信息一、常見新能源汽車驅動電機的類型及其基本參數比亞迪e5驅動電機比亞迪e5純電動汽車使用的是三相交流永磁同步電機,如圖3-1-1所示,向外輸出轉矩,驅動汽車前進或后退;同時,在滑行、制動過程時又可以通過電機將其動能轉化為電能,即可以作為發電機發電,具有密度高、效率高、可靠性高、耐久性高且體積小等優點。其最高功率160KW,最高轉速12000rpm,最大的轉矩是310N*m,工作電壓650V,重量是65Kg,基本參數如圖3-1-2所示。三、收集信息一、常見新能源汽車驅動電機的類型及其基本參數比亞迪e5驅動電機三、收集信息2.北汽EV160驅動電機一、常見新能源汽車驅動電機的類型及其基本參數如圖3-1-3所示是北汽新能源EV160的驅動電機,圖3-1-4所示是EV160驅動電機的銘牌基本參數。北汽EV160同樣也是采用三相交流永磁同步電機,電機的正轉實現車輛的加速、減速;電機的反轉實現倒車,電機控制器將動力電池的直流電轉化為三相交流電,通過有效的控制策略,最終協調動力總成以最佳方式工作。三、收集信息3.吉利帝豪EV450驅動電機一、常見新能源汽車驅動電機的類型及其基本參數
吉利帝豪EV450驅動電機其最大功率達到了120KW,最大扭矩提升至250N·m,可以在9.3秒內完成0-100km/h,而0-50km/h也只需4.1秒,驅動電機基本技術參數如圖3-1-6所示。三、收集信息4.特斯拉驅動電機一、常見新能源汽車驅動電機的類型及其基本參數
新能源汽車龍頭特斯拉公司ModelS與ModelX使用的電機均是自主設計的三相四極感應電機,而非傳統新能源汽車所用的稀土永磁電機。如圖3-1-7所示,它的重量只有70磅,電機體積非常小,結構上擁有最佳的纏繞線性,能極大減少阻力與能量損耗。特斯拉感應電機可以通過高性能信號處理器將制動、加速、減速等需要轉換成數字信號,動力電池的直流電通過控制轉動變頻器與交流電相互轉換,以此帶動感應電機提供驅動力。根據特斯拉的聲明和獨立測試,特斯拉汽車可在約4s加速到60英里每小時,最高速度能達到大約130英里每小時。特斯拉汽車甚至可以在非常低的轉速產生較大的扭矩,并使電動機維持在大馬力狀態可以達到13000轉,這是大多數電機無法做到的。三、收集信息4.特斯拉驅動電機一、常見新能源汽車驅動電機的類型及其基本參數三、收集信息二、新能源汽車驅動電機系統的主流廠商類型國外國內傳統汽車制造企業寶馬、豐田、大眾、本田、日產等比亞迪、北汽新能源、眾泰、江鈴新能源等傳統零部件企業采埃孚、大陸、博世、日立、現代摩比斯、松下、三菱電機等聯合汽車電子、華域汽車電動、杰諾瑞汽車等專業驅動電機系統制造企業富田電機、明電舍等大洋電機、尤奈特、大地和、上海電驅動、上海大郡、精進電動、南洋電機等目前,新能源汽車驅動電機系統的主流廠商主要有兩類三、收集信息
第一類是具備驅動電機系統供應鏈的電動汽車整車企業,由其自有生產能力或關聯供應鏈企業向其供應全部或部分驅動電機系統產品,部分整車廠的驅動電機系統產品也少量銷。這類企業一般為傳統汽車制造企業,經過多年積累,具備完整的零部件生產能力。例如寶馬、豐田、大眾、日產等,其電機系統均為體系內直接供貨;國內的主機廠中,比亞迪、北汽新能源、江鈴新能源、長安新能源、中通客車、廈門金龍等企業均具備自主供應驅動電機系統產品的能力。二、新能源汽車驅動電機系統的主流廠商三、收集信息第二類是專業從事汽車零部件供應或專業從事驅動電機系統產品供應的企業,其中包括專業汽車零部件供應商,如采埃孚(ZF)、大陸(Continental)、博世(Bosch)、日立(Hitachi)、現代摩比斯(Mobis)等國際汽車零部件巨頭;以及新興的專業驅動電機系統制造企業,如上海電驅動、上海大郡、精進電動、臺灣富田電機(Fukuta)等。二、新能源汽車驅動電機系統的主流廠商三、收集信息三、新能源汽車驅動電機拆裝注意事項警告:(1)禁止未參加該車型高壓系統知識培訓的維修人員拆卸高壓系統(包括手動維修開關、高壓動力電池、驅動電機、電力電子箱、高壓配電單元、高壓線束、電空調壓縮機、交流充電口和交流充電線、快速充電口、電加熱器、慢途充電器)。(2)當拆卸或裝配高壓配件時,必須斷開12V電源和高壓動力電池上的手動維修開關。(3)在進行高壓相關操作前,維修人員必須穿戴好勞保用品:戴好絕緣手套,穿好高壓絕緣鞋。在戴絕緣手套前,必須要檢查絕緣手套是否有破損的地方,要確保手套無絕緣失效。注意:在安裝和拆卸的過程中,應防止制動液、洗滌液、冷卻液等液體進入或飛濺到高壓部件上。警告:適出的蒸氣或冷卻液會造成諸如燙傷之類的傷害,所以當冷卻系統還熱時,不要打開膨脹水箱蓋。
三、收集信息(1)檢查電機殼體有無破損,若有破損更換驅動電機;(2)檢查鋼絲螺套有無損壞、裝配不到位或脫落,若有更換驅動電機;(3)檢查三相線束、高壓接插件有無破損,若有更換驅動電機;(4)檢查低壓接插座內針腳有無歪針、退針、斷針,若有歪針,使用專用工具輕輕扶正,若有退針、斷針,則更換驅動電機;(5)檢查O型圈有無未遺失、損壞,若有,補充或更換O型圈;(6)檢查花鍵軸潤滑脂是否不均勻時,若有,均勻涂抹原廠規定潤滑脂;(7)檢查花鍵軸有無磨損、斷裂,若有更換驅動電機。三、新能源汽車驅動電機拆裝注意事項四、制定方案
本次實訓任務主要是完成對驅動電機總成的就車拆卸與安裝。分組查閱相關資料,學習驅動電機總成的基本結構知識,制訂就車拆裝的任務方案。五、任務實施1)拔出點火鑰匙,打開前艙蓋,取下水箱蓋。2)選用10mm扳手拆卸蓄電池負極端子螺栓,取下負極線,并用電工膠布對負極接頭做好包裹防護。3)向上推動直流母線插頭卡扣保險,斷開車載充電器處直流母線端子,并用電工膠布對母線端子做好包裹防護。五、任務實施4)斷開冷卻液暖風循環水泵出水管,用回收容器回收排放出的冷卻液,直至排空。5)拆卸左、右前輪輪胎。6)拆除艙底部左/右護板的固定螺釘及塑料卡扣,卸下護板。7)拆卸車載充電機。五、任務實施8)拆卸電機控制器五、任務實施9)拆卸制冷空調管;10)排空減速器油,拆卸驅動軸;11)拆卸電動壓縮機總成;12)拆卸電動真空泵;13)拆卸電動水泵(電機)。五、任務實施14)拆卸驅動電機五、任務實施按照拆卸步驟相反順序安裝電機,注意清潔部件并涂抹潤滑油。六、任務總結1.了解常見新能源汽車驅動電機的類型及其基本參數;2.了解新能源汽車驅動電機主流廠商及其配套車企;3.掌握驅動電機總成就車拆裝的工作流程與注意事項。謝謝!!驅動電機的檢修教學目標1.掌握驅動電機的外觀結構、銘牌參數以及型號命名規則;2.掌握驅動電機的定子繞組連接形式以及UVW三相高壓線束;3.掌握交流永磁同步電機的三相定子繞組的故障檢測。重點:驅動電機檢修方法;難點:驅動電機故障檢修。一任務描述二任務分析三信息收集四制定方案五任務實施六總結評價教學流程一、任務描述
大多數的純電動汽車和混合動力汽車使用的都是三相交流永磁同步電機,并且作用也都相同,既作為電動機驅動整車,同時也作為發電機使用。所以針對新能源汽車驅動電機尤其是三相交流永磁同步電機,掌握其結構認知與檢修的專業技能更為重要,接下來讓我們一起來學習一下吧!二、任務分析1.
驅動電機銘牌信息有哪些?2.驅動電機如何檢測?
三、收集信息一、驅動電機的外觀結構及銘牌參數1、驅動電機的外觀結構吉利帝豪EV450使用的是三相交流同步電機,其安裝位置如下圖3-2-1所示,從驅動電機的外觀結構上看,如圖3-2-2,對于電機與電機控制器的高壓線束或是接線端都具有明顯標志,并且必須符合GB1971-200的規定;另外,電機控制器的動力輸入端口包含正、負兩極,則有明顯標識“﹢“﹣”,控制器與電機各相應的動力線或接線端口,應與電機相應的標志一致。
三、收集信息一、驅動電機的外觀結構及銘牌參數2、驅動電機的銘牌參數以及型號命名規則電機銘牌包括制造廠名、型號、編號、名稱,以及主要參數如額定功率、額定電壓、額定轉速、相數、工作制、冷卻方式、峰值功率、最高工作轉速、絕緣等級、防護等級等相關信息,例如圖3-2-3所示為吉利帝豪EV450的驅動電機銘牌信息。
三、收集信息一、驅動電機的外觀結構及銘牌參數2、驅動電機的銘牌參數以及型號命名規則
三、收集信息一、驅動電機的外觀結構及銘牌參數3、電機IP防護等級與絕緣等級電機銘牌上表示防護等級的代號由字母“IP”(國標防護)以及附加在字母后面的兩個數字組成,例如IP67。第一標記數字表示第一種防護,即防止人體觸及或接近電機外殼內部帶電部分或是內部轉動零部件,以及防止固體異物進去電機。第二標記數字表示第二種防護,即防止由于電機進水而引起破壞電機的影響。
三、收集信息一、驅動電機的外觀結構及銘牌參數3、電機IP防護等級與絕緣等級
三、收集信息一、驅動電機的外觀結構及銘牌參數3、電機IP防護等級與絕緣等級
AEBFH最高允許溫度/oC105120130155180
三、收集信息二、驅動電機三相定子繞組的接線方式1、三相定子繞組的星形接法
三、收集信息二、驅動電機三相定子繞組的接線方式2、三相定子繞組的三角形接法
三、收集信息三、驅動電機U、V、W三相高壓線束四、制定方案
本次實訓任務主要是完成對驅動電機三相線束是否存在短路故障和絕緣性能檢測。分組查閱相關資料,學習驅動電機總成的檢測方法,制訂檢測的任務方案。五、任務實施(1)測量電機三相繞組的電阻值,判斷三相線束是否相互短路故障。拆卸高壓零部件前必須做好防護措施;拆卸高壓零部件時,必須使用絕緣工具;拆卸直流母線端子后,需戴絕緣手套用萬用表測量正負極電壓低于1V。五、任務實施測量位置測量標準值結論U--V標準電阻:20KΩ或更高測量出電阻值應相等或稍有偏差,正常應相差不大于10%,若三相電阻差別較大則說明電機可能有匝間短路故障,需修理或更換線束。U--WV--W將萬用表旋至電阻檔,校正萬用表,測量U、V、W三相線束端子間的電阻。填寫測量值于下表中:五、任務實施(2)測量三相繞組的電阻值,判斷電機三相繞組是否斷路故障。測量位置測量標準值結論U--V標準電阻:小于1Ω測量出電阻值應相等或稍有偏差,正常應相差不大于10%,若三相繞組端子電阻值超過1Ω或更大則說明電機可能有匝間斷路故障。U--WV--W測量電機接線盒U、V、W三相繞組端子間的電阻。填寫測量值于下表中。五、任務實施(3)測量三相繞組對其部件接地之間的絕緣電阻值,判斷電機絕緣性能。測量位置測量標準值結論U--殼體大于20MΩ測量出電阻值應不顯示或為無限大,否則電機絕緣性差。V--殼體W--殼體測量電機接線盒U、V、W三相繞組端子對其部件接地之間的絕緣電阻值。填寫測量值于下表中。五、任務實施(4)測量三相線束對其部件接地之間的絕緣電阻值,判斷三相線束絕緣性能。測量位置測量標準值結論U--殼體標準電阻:20KΩ或更高測量出電阻值應不顯示或為無限大,否則是對地短路,需修理或更換線束。V--殼體W--殼體將紅表筆分別與U、V、W三相高壓線束相連接,測量每一相線束與殼體之間的電阻值。填寫測量值于下表中。六、任務總結1.掌握驅動電機的外觀結構、銘牌參數以及型號命名規則;2.掌握驅動電機的定子繞組連接形式以及UVW三相高壓線束;3.掌握交流永磁同步電機的三相定子繞組的故障檢測。謝謝!!動電機的性能檢測教學目標1.掌握驅動電機的性能評價參數和檢測方法;2.掌握驅動電機旋變傳感器與溫度傳感器的結構組成及工作原理;3.掌握驅動電機旋變傳感器與溫度傳感器的性能檢測。重點:驅動電機性能檢測方法。一任務描述二任務分析三信息收集四制定方案五任務實施六總結評價教學流程一、任務描述
王先生最近購買的帝豪EV450汽車動力不足,懷疑是驅動電機存在故障。由于電機檢測設備昂貴,并且制造廠商不建議對電機進行拆解,所以在實際維修操作過程中,維修人員一般先通過對電機各組成零部件或端子的檢測來診斷出電機的故障點。如果你是維修人員,該如何操作呢?接下來就讓我們一起來學習吧!二、任務分析1.驅動電機的性能評價參數和檢測方法有哪些?2.旋變傳感器如何工作?3.溫度傳感器如何工作?
三、收集信息一、驅動電機的性能評價參數和檢測方法1、驅動電機主要性能評價參數
驅動電機的性能評價參數主要是為了了解電機運行過程的工作表征及其性能評價,可分為大類:電量參數和非電量參數。電量參數:包括電壓、電流、功率、頻率、相位、阻抗、諧波等。非電量參數:包括轉速、轉矩、溫度、噪聲、振動等。
三、收集信息一、驅動電機的性能評價參數和檢測方法2、驅動電機電量參數的檢測方法驅動電機性能評價的電量參數主要有電壓、電流、阻抗、頻率等,而對這些參數的檢測需要通過電子測量儀器,根據參數的不同,可以使用電壓表、電流表、頻率表和功率表等。隨著電子科技測量技術的不斷發展,我們可以采用功率分析儀(功率儀)來滿足電機所有電量參數的測量目的,如圖3-3-1所示。
三、收集信息二、旋變傳感器的結構組成及工作原理1、旋變傳感器的結構組成旋變傳感器主要有傳感器線圈和信號齒圈兩大部分構成,傳感器線圈有勵磁、正弦、余弦三組線圈組成并固定在殼體上,信號齒圈固定在轉子上,如圖3-3-2所示。
三、收集信息二、旋變傳感器的結構組成及工作原理2、旋變傳感器的工作原理+S+C+C+S-C-C-S-S勵磁線圈轉子SC+S+S-S-S+C+C-C-C三、收集信息二、旋變傳感器的結構組成及工作原理2、旋變傳感器的工作原理輸入側輸出正弦輸出
余弦
三、收集信息三、溫度傳感器
電機溫度過高會造成其組件損壞,因此需要采用溫度傳感器對溫度進行感應,并將感應的溫度變化情況轉換為電信號達到溫度的監測。大多數電機使用的是負溫度系數(NTC)傳感器,監測電機定子繞組的溫度。NTC負溫度系數傳感器的電阻值會隨著溫度的升高而降低,隨著溫度的降低而升高,一般安裝位置是放置在穿電動汽車驅動電機定子繞組的內部。四、制定方案
本次實訓任務主要是完成對驅動電機性能檢測。分組查閱相關資料,學習驅動電機總成性能檢測的方法,制訂檢測的任務方案。五、任務實施(1)操作啟動開關,使整車電源模式至OFF狀態;斷開蓄電池負極。拆卸高壓零部件前必須做好防護措施;拆卸高壓零部件時,必須使用絕緣工具;拆卸直流母線端子后,需戴絕緣手套用萬用表測量正負極電壓低于1V。五、任務實施(2)將車輛舉升,斷開BV13電機線束連接器。五、任務實施(3)查閱維修手冊,測量旋變及溫度傳感器阻值并記錄。六、任務總結1.掌握驅動電機的性能評價參數和檢測方法;2.掌握驅動電機旋變傳感器與溫度傳感器的結構組成及工作原理;3.掌握驅動電機旋變傳感器與溫度傳感器的性能檢測。謝謝!!認知AC-AC變換電路教學目標1.掌握AC-AC變換電路的作用及在汽車上的應用;2.掌握AC-AC變換電路的結構組成及工作原理;3.掌握AC-AC變換電路的實驗板制作。重點:AC-AC變換電路的工作原理。難點:AC-AC變換電路實驗板制作。一任務描述二任務分析三信息收集四制定方案五任務實施六總結評價教學流程一、任務描述
電動汽車的驅動電機是三相交流電機,其轉速的控制是通過改變交流電的頻率實現的,而轉矩的控制是改變交流電的大小。那么交流變換電路是如何實現電壓和頻率的改變的呢?讓我們一起來學習吧!二、任務分析1.交流電變換的種類?2.交流電如何調頻?3.交流電如何調壓?
交流電的三要素包括幅值、頻率和相位。
AC-AC變換電路就是實現將一種交流波形轉換為另一種交流波形,輸出電壓幅值和頻率均可調節的電力電子裝置。但實際上,AC-AC變換電路對波形相位的變換是比較困難的。按照其對交流電波形的控制,主要可實現以下三種功能的基本電路。一、AC-AC變換電路概述三、收集信息1、交流調壓電路只改變輸出電壓、電流的幅值的電路三、收集信息2、交流調功電路對電路周期通斷進行控制的電路。三、收集信息3、交流調頻電路改變交流電輸出頻率的電路。這種AC-AC直接變頻電路功能是受限的,其輸出頻率小于輸入頻率。新能源汽車上一般采用的是交-直-交間接式變頻器。三、收集信息
交流調壓電路按照調節交流電的相數不同,分為單相交流調壓電路和三相交流調壓電路。按照控制的方式不同,又可分為整周波通斷控制、相位控制和斬波控制三種。
二、交流調壓電路三、收集信息
整周波控制方式的交流調壓電路,是采用晶閘管作為開關器件,控制負載與電源周期性通斷,通過改變導通和斷開的比例來調節負載電壓的有效值。
相位控制的交流調壓電路是通過改變電源交流波形的觸發延遲角α,改變晶閘管導通的時間,從而達到改變負載通電時間的方式進行調壓。
斬波控制可采用IGBT等全控型功率開關器件,控制交流電壓周期內多次通斷,使電壓波形形成多個脈沖,通過改變導通比來實現調壓。
三種控制方式中應用較多的是相位控制交流調壓電路,相比一般的變壓器,具有體積小、效率高、成本低的優點。二、交流調壓電路三、收集信息1、單相交流調壓電路
該電路主要元件由交流電源Vs;兩個反向并聯晶閘管S1、S2;負載R。
該電路采用了半控型開關器件晶閘管,其工作特點為門極有正向觸發電壓時導通,主回路電流小于最低維持電流時關斷。三、收集信息
波形圖中的α為晶閘管導通延遲角度。根據晶閘管工作特性,電路基本工作過程分為以下四個階段:
①在t0~t1區間。交流電源處于正半波,S1正向偏置,S2反向偏置。晶閘管沒有觸發信號,S1、S2均不導通,輸出電壓Vo=0,開關電壓Vsw=Vs。②在t1~t2區間。交流電源處于正半波,S1正向偏置,S2反向偏置。此時給S1觸發信號使其導通,S2保持關斷,輸出電壓Vo=Vs,開關電壓Vsw=0。③在t2~t3區間。交流電源處于負半波,S1反向偏置,S2正向偏置。t2時刻交流電源Vs過零,正向電流減小為0,晶閘管S1、S2均關斷,輸出電壓Vo=0,開關電壓Vsw=Vs。④在t3~t4區間。交流電源處于負半波,S
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