新能源汽車電控技術(shù)-5-執(zhí)行器

新能源汽車電控技術(shù)授課教師:XXX

授課日期:20XXx月x日執(zhí)行器本篇重點：Task1開關(guān)認(rèn)知開關(guān)認(rèn)知學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解開關(guān)的基礎(chǔ)知識。能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生搜集和整理相關(guān)資料的能力。知識準(zhǔn)備：傳感器給控制模塊提供信號，但控制模塊控制車輛系統(tǒng)必須通過各種類型的執(zhí)行器。每一個執(zhí)行器都是一個機(jī)電設(shè)備，有以下幾種類型:開關(guān)、繼電器、電磁線圈和電動機(jī)。開關(guān)認(rèn)知問題引導(dǎo)１:開關(guān)的外形有哪些?一般開關(guān)都有一個操縱柄，它用來控制開關(guān)的開與關(guān)工作狀態(tài)。開關(guān)件的引腳至少是兩根，它的外殼作用之一是用來固定開關(guān)，外殼與各引腳之間絕緣。開關(guān)認(rèn)知問題引導(dǎo)２:開關(guān)的符號有哪些?不同的開關(guān)件具有不同的圖形符號,但是各種開關(guān)的圖形符號都能夠準(zhǔn)確地表達(dá)下列兩點識圖信息:能夠表示開關(guān)件有幾根引腳,如果是多組開關(guān),能表示每組開關(guān)有幾根引腳。能夠表示有幾個刀片,一個或多個,從而可以識別是幾刀幾擲的開關(guān)件。開關(guān)認(rèn)知問題引導(dǎo)３:開關(guān)的工作原理是什么?開關(guān)只能進(jìn)行電路的通、斷控制,即只有通和斷兩個狀態(tài),不能進(jìn)行更多的轉(zhuǎn)換控制,它實現(xiàn)了開關(guān)件中最基本的功能。刀片觸點與定片觸點接通狀態(tài)時,開關(guān)處于接通工作狀態(tài)。開關(guān)認(rèn)知問題引導(dǎo)４:開關(guān)的分類有哪些?開關(guān)分為撥動開關(guān)、定時開關(guān)、按鈕開關(guān)、接觸開關(guān)和微動開關(guān)1撥動開關(guān)撥動開關(guān)使用機(jī)械手柄或操作桿來打開或者關(guān)閉。它可分為單極單擲(ＳＰＳＴ)和多極多擲(ＭＰＭＴ)兩種。開關(guān)認(rèn)知2定時開關(guān)定時開關(guān)上有一組雙金屬片、加熱元件和觸點。雙金屬片是用兩種不同的金屬做成的。它們對溫度變化的響應(yīng)速度不同，當(dāng)金屬片被加熱或冷卻時，雙金屬片就會彎曲或者伸直。正常狀態(tài)下，開關(guān)是閉合的，當(dāng)電流通過后加熱元件會引起雙金屬片改變形狀，斷開觸點。當(dāng)電源被關(guān)斷之后，雙金屬片冷卻下來，觸點就閉合，使開關(guān)復(fù)位。定時開關(guān)通常使用在后窗除霜器上，如圖所示。開關(guān)認(rèn)知3按鈕開關(guān)按鈕開關(guān)使用一個可移動的柱塞，壓下時激活電路，釋放時斷開觸點。按鈕開關(guān)通常使用在電喇叭電路中，控制電喇叭。開關(guān)認(rèn)知4接觸開關(guān)接觸開關(guān)有一個柱塞，當(dāng)它被壓下時使電路斷開，釋放時使電路激活。接觸開關(guān)一般使用在車廂頂燈電路中，當(dāng)車門被打開時使頂燈亮。開關(guān)認(rèn)知5微動開關(guān)微動開關(guān)是一種小型的開關(guān)，內(nèi)置單組動斷觸點。當(dāng)開關(guān)被壓下時使電路斷開。微動開關(guān)通常使用在車窗電機(jī)電路中來限制車窗的行程。在車窗行程的兩端安裝有微動開關(guān)，當(dāng)車窗邊框碰到開關(guān)時會把它激活。開關(guān)認(rèn)知問題引導(dǎo)５:開關(guān)信號在汽車上的應(yīng)用有哪些?1制動開關(guān)制動開關(guān)信號的作用是在電機(jī)控制器上電中確認(rèn)車輛的安全性。開關(guān)認(rèn)知2點火開關(guān)點火開關(guān)信號的作用主要是給全車上電，進(jìn)行信息交換，匹配鑰匙。開關(guān)認(rèn)知3空檔檔位開關(guān)空檔起動開關(guān)信號主要用于ECU識別變速機(jī)構(gòu)是否處在Ｐ位或Ｎ位，若處在Ｐ位或Ｎ位則空檔開關(guān)將閉合，同時變速執(zhí)行器還是人機(jī)對話的窗口。Task2繼電器認(rèn)知繼電器認(rèn)知學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解繼電器的基礎(chǔ)知識。能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生搜集和整理相關(guān)資料的能力。知識準(zhǔn)備：大部分汽車只要掀起前機(jī)蓋找到繼電器安裝盒，都可以尋到繼電器。汽車燈光、刮水器、電動座椅、電動門窗、防抱死裝置、懸架控制、音響等，都要用到控制繼電器?它是汽車使用最多的電子元器件之一。問題引導(dǎo)１:繼電器由什么組成?汽車?yán)^電器由磁路系統(tǒng)、接觸系統(tǒng)和復(fù)原機(jī)構(gòu)組成。磁路系統(tǒng)由鐵心、軛鐵、銜鐵、線圈等零件組成。接觸系統(tǒng)由靜簧片、動簧片、觸點底座等零件組成。復(fù)原機(jī)構(gòu)由復(fù)原簧片或拉簧組成。繼電器認(rèn)知問題引導(dǎo)２:繼電器的工作原理是什么?當(dāng)電磁繼電器線圈兩端加上一定的電壓或電流時,線圈產(chǎn)生的磁通通過鐵心、軛鐵、銜鐵、磁路工作氣隙組成的磁路,在磁場的作用下,銜鐵吸向鐵心極面,從而推動觸點,動斷觸點斷開、動合觸點閉合。當(dāng)線圈兩端電壓或電流小于一定值時,機(jī)械反力大于電磁吸力，銜鐵回到初始狀態(tài),動合觸點斷開、動斷觸點接通。繼電器認(rèn)知問題引導(dǎo)３:繼電器的分類有哪些?1常閉繼電器常閉繼電器在不被激活的狀態(tài)下允許電流流動,觸點一直處于閉合狀態(tài),直到被激活時才斷開，中斷電流的流動。常閉繼電器通常使用在防盜系統(tǒng)中。繼電器認(rèn)知2常開繼電器常開繼電器在不激活的狀態(tài)下不允許電流流動。觸點一直處于斷開狀態(tài),直到被激活時才閉合,允許電流的流動。常開繼電器常用于風(fēng)扇電機(jī)的控制。繼電器認(rèn)知3轉(zhuǎn)換繼電器轉(zhuǎn)換繼電器有兩組觸點,用于控制兩個不同的電路,一組觸點是常開的,另一組觸點是常閉的。當(dāng)繼電器被激活時,一組觸點閉合,另一組觸點就斷開了,如圖所示。繼電器認(rèn)知問題引導(dǎo)４:繼電器的檢修方法有哪些?1繼電器工作性能的簡便判斷方法接通點火開關(guān),然后用耳朵或聽診器傾聽控制繼電器內(nèi)有無吸合聲,或者用手感受一下繼電器有沒有振動感。如果有,說明繼電器工作基本正常,用電器不工作是由其他原因引起的。否則,說明該繼電器工作失常。如果能夠聽到該繼電器動作的聲音,而且拔下繼電器時發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速明顯下降,插入該繼電器時發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速又提升,說明空調(diào)壓縮機(jī)的繼電器及其控制電路是正常的。凡是在電路原理圖上標(biāo)有點畫線的繼電器及熔斷器,一般布置在中央配電盒內(nèi)。繼電器認(rèn)知2繼電器的常見故障繼電器的常見故障現(xiàn)象有線圈燒斷、匝間短路(絕緣老化)、觸點燒蝕、熱衰變以及無法調(diào)整初始動作電流等。3繼電器的故障檢修(１)設(shè)法減少繼電器觸點的接觸電阻車用繼電器觸點間存在的接觸電阻,主要由收縮電阻和表面膜電阻兩部分構(gòu)成。(２)ECU搭鐵不良可能影響繼電器正常工作由于發(fā)動機(jī)ＥＣＵ搭鐵不良,導(dǎo)致繼電器線圈的供電電壓很低(有時只有２Ｖ左右),根本不可能使繼電器吸合。繼電器認(rèn)知Task3電磁線圈認(rèn)知電磁線圈認(rèn)知學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解電磁線圈的基礎(chǔ)知識。能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生搜集和整理相關(guān)資料的能力。知識準(zhǔn)備：許多執(zhí)行器都是電磁線圈，也可以說是一種數(shù)字執(zhí)行器。電磁線圈一般有兩個端子:電源供電端子和接地端子。問題引導(dǎo)１:電磁線圈的控制方法(接通/斷開控制)是什么?電磁線圈有兩種控制方法:脈沖頻率調(diào)制和脈沖寬度調(diào)制。兩者均是通過控制電磁線圈的接通與斷開來產(chǎn)生磁場吸力或推力，其區(qū)別是一個有固定的工作頻率，一個沒有固定的工作頻率。電磁線圈通電工作的波形如圖所示。電磁線圈認(rèn)知1脈沖頻率調(diào)制脈沖頻率調(diào)制(PFM)是一種脈沖調(diào)制技術(shù)，調(diào)制信號的頻率隨輸入信號幅值變化而變化，其導(dǎo)通寬度不變。由于調(diào)制信號通常為頻率變化的方波信號，因此PFM又稱為方波FM。脈沖頻率調(diào)制如圖所示，調(diào)制信號脈沖寬度一定，可以通過改變脈沖輸出時間來改變輸出電壓。電磁線圈認(rèn)知(１)信號的產(chǎn)生如圖所示(２)脈沖頻率信號波形分析開關(guān)管導(dǎo)通信號的導(dǎo)通寬度固定不變，而開關(guān)管調(diào)制信號的頻率可調(diào)，如圖所示。電磁線圈認(rèn)知(３)脈沖頻率信號在汽車上的應(yīng)用———ＤＣ-ＤＣ變換器直流斬波器(ＤＣ)是一種把恒定直流電壓變換成為另一固定電壓或可調(diào)電壓的直流電,從而滿足負(fù)載所需直流電的變流裝置。電磁線圈認(rèn)知2脈沖寬度調(diào)制脈沖寬度調(diào)制(PWM)是一種模擬控制方式,根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來調(diào)制晶體管基極或MOS管柵極的偏置,來實現(xiàn)晶體管或MOS管導(dǎo)通時間的改變,從而實現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出的改變。脈沖寬度調(diào)制可以通過改變脈沖寬度來控制輸出電壓,而改變周期來控制其輸出頻率，如圖所示。電磁線圈認(rèn)知(１)信號產(chǎn)生如圖所示(２)脈寬調(diào)制信號波形分析開關(guān)管調(diào)制信號的周期固定不變,而開關(guān)管導(dǎo)通信號的寬度可調(diào),如圖所示。電磁線圈認(rèn)知(３)脈寬調(diào)制信號在汽車上的應(yīng)用———電機(jī)控制器電機(jī)控制器由于調(diào)速時平滑性好、效率高,低速時相對穩(wěn)定性好、調(diào)速范圍大、精度高,在電動汽車上是必不可少的關(guān)鍵部件,得到廣泛應(yīng)用。電磁線圈認(rèn)知問題引導(dǎo)２:電磁線圈的測試與檢修方式有哪些?電磁線圈的核心部件是繞組,所以可以通過萬用表來測試?？梢酝ㄟ^導(dǎo)通性測試,測試?yán)@組是否短路或有短路現(xiàn)象。如果已知繞組的標(biāo)準(zhǔn)阻值,也可以測量繞組的阻值。繞組的阻值相對較小,這樣才能使較大的電流通過,產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場。電磁線圈認(rèn)知Task4電動機(jī)認(rèn)知電動機(jī)認(rèn)知學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解電動機(jī)的基礎(chǔ)知識。能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生搜集和整理相關(guān)資料的能力。知識準(zhǔn)備：電動機(jī)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種設(shè)備。它主要是利用通電線圈產(chǎn)生磁場,由磁場間的相互作用產(chǎn)生的力或轉(zhuǎn)矩運動。問題引導(dǎo)１:電動機(jī)由哪些部分組成?電動機(jī)一般由轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)部分)和定子(靜止部分)組成。電刷和接線端子位于殼體的后蓋上。一般來說,定子由永久磁鐵和殼體組成。在有刷電動機(jī)中,定子一般由一個或多個永久磁鐵組成,如圖所示。電動機(jī)認(rèn)知問題引導(dǎo)１:電動機(jī)由哪些部分組成?轉(zhuǎn)子一般由一個電樞繞組和一個支承軸組成，如圖所示。支撐軸通過軸承固定在殼體后蓋上。電樞可以向前、后移動，這與發(fā)電機(jī)或起動機(jī)等電動機(jī)的電樞類似。電樞可以是永久磁鐵，也可以是繞組，這取決于電動機(jī)的類型。電動機(jī)認(rèn)知問題引導(dǎo)１:電動機(jī)由哪些部分組成?電刷(一般由石墨制作而成)結(jié)合換向器在電樞轉(zhuǎn)動時提供電源。電刷架如圖所示。如果轉(zhuǎn)子是永磁磁鐵，而定子是通電后可以產(chǎn)生磁場的繞組，那么就不需要電刷，這種類型的電動機(jī)稱為無刷電動機(jī)。電動機(jī)認(rèn)知問題引導(dǎo)２:新能源汽車電動機(jī)類型有哪些?電動機(jī)根據(jù)工作原理和應(yīng)用環(huán)境不同,可以分為很多類型。在汽車上除了起動機(jī),主要使用的是執(zhí)行器電動機(jī)。1直流電動機(jī)直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)子由換向器和繞組組成,定子可以是一個永磁磁鐵,也可以是繞組(小型電動機(jī)通常是永磁磁鐵,大型電動機(jī)采用的是繞組)。直流電動機(jī)不需要移動位置反饋,通常用于以下控制系統(tǒng):①風(fēng)窗玻璃刮水器②空調(diào)系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)③電動玻璃升降器。電動機(jī)認(rèn)知2步進(jìn)電動機(jī)步進(jìn)電動機(jī)通常用于需要精確控制角度位移的機(jī)構(gòu),如發(fā)動機(jī)怠速控制以及空調(diào)系統(tǒng)各風(fēng)門打開角度的調(diào)節(jié)。步進(jìn)電動機(jī)最大的特點:轉(zhuǎn)子由一個沒有明顯南/北極之分的磁性物體組成；定子由多個繞組組成,每個繞組稱為一相,比較常見的是三相,如圖所示。電動機(jī)認(rèn)知