任務(wù)1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)管理系統(tǒng)認(rèn)知 課件講解

任務(wù)1驅(qū)動(dòng)電機(jī)管理系統(tǒng)認(rèn)知項(xiàng)目四

驅(qū)動(dòng)電機(jī)管理系統(tǒng)建議課時(shí)：1課時(shí)一輛電動(dòng)汽車無(wú)法運(yùn)行，你的主管診斷結(jié)果為逆變器異常，讓你協(xié)助他進(jìn)一步檢查。作為一位電動(dòng)汽車汽車服務(wù)人員，你知道逆變器屬于哪個(gè)系統(tǒng)，具備哪些功能嗎？1.能夠描述驅(qū)動(dòng)電機(jī)管理統(tǒng)的主要部件；2.能夠描述常見車型驅(qū)動(dòng)電機(jī)管理系統(tǒng)主要部件的位置、結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)。1.能夠檢索資料，歸納并描述主流車型驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、DC-DC轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)管理系統(tǒng)主要部件工作準(zhǔn)備實(shí)施步驟常見車型驅(qū)動(dòng)電機(jī)管理系統(tǒng)主要部件的位置、結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)管理系統(tǒng)主要部件驅(qū)動(dòng)電機(jī)管理模塊通常簡(jiǎn)稱MCU，主要用于管理和控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度、方向以及將驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為逆變電機(jī)發(fā)電。MCU的功能類似于傳統(tǒng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊。MCUDC-DCPCU驅(qū)動(dòng)電機(jī)管理模塊1.驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)主要部件1）構(gòu)成圖所示的是豐田普銳斯內(nèi)置了逆變器之后的車載用動(dòng)力控制單元(PowerControlUnit)的構(gòu)成，圖所示的是主要同路構(gòu)成。主回路構(gòu)成2)控制影響電動(dòng)機(jī)輸出的電壓成分取決于基波分量，因此為了加大該基波，采用使逆變器輸出電壓波形變形增大電壓基波分量的手法。圖所示的是逆變器的電壓波形與調(diào)制度。

正弦波PWM過(guò)調(diào)制PWM矩形波（I脈沖）電壓波形調(diào)制度0-0.610.61-0.780.78圖所示的是各自的適用區(qū)域。各電壓波形的控制3）內(nèi)部元件車輛驅(qū)動(dòng)用逆變器由于在高頻下進(jìn)行轉(zhuǎn)換，功率半導(dǎo)體元器件要求轉(zhuǎn)換高速化。另外，為了應(yīng)對(duì)大功率輸出，也要求高電壓。IGBT的剖面4）冷卻器逆變器主要發(fā)熱部分是功率半導(dǎo)體元器件IGBT和FRD(FastRecovervDiode)，需要對(duì)其進(jìn)行高效率的冷卻。冷卻方式有風(fēng)冷方式與水冷方式。大功率逆變器一般采用的是水冷方式。圖所示的是動(dòng)力模塊剖面。動(dòng)力模塊剖面為了提高散熱能力，新的技術(shù)中不通過(guò)散熱潤(rùn)滑劑，而是采用將功率半導(dǎo)體元器件直接安裝在冷卻器上的直接冷卻構(gòu)造與雙面冷卻方式。圖所示的是直接冷卻構(gòu)造。直接冷卻構(gòu)造剖面5）電容器主電路電容器有平滑電容器和濾波電容器，前者用于平滑電動(dòng)機(jī)控制用電壓，而后者主要用于高/電池的脈動(dòng)平穩(wěn)化。這些電容器由于具有低ESR(EquivalentSeriesResistance)、高耐壓、壽命期限長(zhǎng)、耐溫特性良好等特長(zhǎng)，采用薄膜電容器的情況有所增加，電容器元器件中，通過(guò)采用薄PP膜，可以實(shí)現(xiàn)電容器裝置的小型化。單位體積的靜電容量與薄膜厚度的二次方大致成正比，因此，薄膜化對(duì)于實(shí)現(xiàn)小型、輕量化來(lái)說(shuō)，是最為有效的手段。另外，通過(guò)開發(fā)各種蒸鍍方式，以最佳形式來(lái)應(yīng)對(duì)較大的脈動(dòng)和實(shí)現(xiàn)高安全性（自我保障功能）。（2）DC-DC轉(zhuǎn)換器HEV、EV配置兩種電池，一種是作為行駛用電動(dòng)機(jī)電源的高電壓主機(jī)電池（動(dòng)力蓄電池），另一種是作為車輛附件類及控制ECU電源的12V輔助電池?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)組成示意圖（3）解角器解角器也稱為解析器，是可靠性極高且結(jié)構(gòu)緊湊的傳感器，它可精確檢測(cè)磁極位置。1）解角器的結(jié)構(gòu)解角器的定子包括三種線圈：勵(lì)磁線圈A、檢測(cè)線圈S和檢測(cè)線圈C器結(jié)構(gòu)如圖所示2）解角器的工作原理檢測(cè)線圈S的+S和-S錯(cuò)開90°，+C和-C也以同樣的方式錯(cuò)開90°，線圈c和s之間相距45°檢測(cè)線圈的電流流向，如圖所示。線圈A、線圈S、線圈C的輸出波形2.常見車型驅(qū)動(dòng)電機(jī)管理系統(tǒng)主要部件的位置、結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)（1）比亞迪E6驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器的功能和安裝位置E6電機(jī)控制器2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)工作原理驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器系統(tǒng)主要是由高壓配電、控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及相關(guān)的傳感器組成，該系統(tǒng)核心為驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器。驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)元件位置3）角度傳感器比亞迪E6電機(jī)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角度和位置傳感器采用旋轉(zhuǎn)變壓器形式。如圖所示。角度傳感器工作原理（2）比亞迪秦驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器與DC總成1）整車安裝位置整車安裝位置如圖比亞迪秦驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器與DC/DC位置圖2）結(jié)構(gòu)比亞迪秦驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器與DC總成結(jié)構(gòu)如圖比亞迪秦驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器與DC/DC結(jié)構(gòu)（3）北汽新能源EV驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器與DC總成1）整車安裝位置如圖是北汽E150EV電機(jī)控制器與DC/DC在整車上的位置圖。北汽E150EV電機(jī)控制器與DC/DC在整車上的位置如圖所示是北汽E150EV前艙的部件位置圖北汽E150EV前艙部件位置2）結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU結(jié)構(gòu)如圖所示，它內(nèi)部采用三相兩電平電壓源型逆變器，是驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的控制核心，稱為智能功率模塊，它以IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）為核心，輔以驅(qū)動(dòng)集成電路、主控集成電路。北汽EV驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU結(jié)構(gòu)常規(guī)實(shí)訓(xùn)著裝無(wú)比亞迪E6純電動(dòng)汽車；比亞迪秦混合動(dòng)力汽車；北汽新能源純電動(dòng)汽車；或其他同類新能源汽車無(wú)（1）參觀實(shí)訓(xùn)室驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器和DC/DC轉(zhuǎn)換器的掛圖或模型，認(rèn)識(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器和DC/DC轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)組成。（2）利用互聯(lián)網(wǎng)查詢新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器和DC/DC轉(zhuǎn)換器的現(xiàn)狀和發(fā)展。打開電腦或移動(dòng)終端的瀏覽器，利用“百度”等瀏覽器搜索功能，搜索“驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器；逆變器；DC轉(zhuǎn)換器；類型”等關(guān)鍵詞，查詢并記錄相關(guān)的信息。必要時(shí)走訪周邊汽車銷售店面，了解主流車型逆變器和DC/DC轉(zhuǎn)換器的類型和特點(diǎn)。1.逆變器的基礎(chǔ)知識(shí)（1）電力轉(zhuǎn)換基本概念要控制電力，就需要控制電壓與頻率，所謂的電力轉(zhuǎn)換就是直流與交流的相互轉(zhuǎn)換以及電壓與頻率的轉(zhuǎn)換。如圖所示，電力轉(zhuǎn)換的基本形式（2）基本元器件及原理在純電動(dòng)汽車或者混合動(dòng)力汽車上安裝的靜態(tài)逆變器是用來(lái)改變電功率表現(xiàn)形式的。其中，我們使用了二極管、三極管、晶閘管、絕緣柵雙極型晶體管等。它們一般都在開或關(guān)的組合模式下，“換向”工作來(lái)降低能耗。二極管2）三極管開關(guān)三極管具有完成斷路和接通的作用，被廣泛應(yīng)用于各種開關(guān)電路中，如常用的開關(guān)電源電路、驅(qū)動(dòng)電路、高頻振蕩電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、脈沖電路及輸出電路等。三極管a.IGBT結(jié)構(gòu)IGBT是MOSFET（場(chǎng)效應(yīng)晶體管）與GTR（功率晶體管）的復(fù)合器件。它既有MOSFET容易驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，也有功率晶體管電壓、電流容量大的優(yōu)點(diǎn)。IGBT等電子元件結(jié)構(gòu)比較（3）逆變器的基本理論1）二電平逆變器如圖所示，將可逆轉(zhuǎn)換器的直流電源分為兩個(gè)，再將連接在直流電源一側(cè)的輸出端子連接在一分為二的直流電源中點(diǎn)處，就可以作為轉(zhuǎn)換器工作。單項(xiàng)逆變器（半橋）交替接通、關(guān)閉開關(guān)S1和S2，就可以產(chǎn)生矩形波形的交流電壓。如果改變其周期，就可以改變其輸出頻率，但是電壓的強(qiáng)度固定在VDC/2不變。三角波比較PWM若單相逆變器采用3個(gè)回路，即圖所示的三相逆變器，其原理是連接直流電源的中點(diǎn)與電機(jī)的中性點(diǎn)。三相逆變器原理圖不連接直流電源的中點(diǎn)與電機(jī)的中性點(diǎn)，也就不需要將逆變器的各相電壓轉(zhuǎn)換為正弦波，如圖所示，同樣的逆變器就可以輸出大約1.155倍的正弦波電壓。線間電壓正弦波控制方式其他的PWM方法如下圖所示，從波形就可以看出，不只是脈沖振幅，頻率也有所變化。嚴(yán)格來(lái)講不屬于PWM，一般將產(chǎn)生ON\OFF的部分稱為PWM。模式PWM與1脈沖模式2）三電平逆變器在圖中，使用超過(guò)1千伏的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，一般采用NPC逆變器或者被稱為三電平逆變器的主回路方式。三電平逆變器原理圖三電平逆變器電壓高，容量大。如圖所示，該逆變器也用于幾百伏電壓逆變器中。將IGBT逆向并列連接的雙向開關(guān)S2，連接到直流電源的中點(diǎn)與逆變器的中點(diǎn)。使用中性點(diǎn)開關(guān)的三電平逆變器（4）DC-DC轉(zhuǎn)換器基本理論轉(zhuǎn)換器的使用方法，有單向勵(lì)磁方式與雙向勵(lì)磁方式兩種。使用半橋逆變器的DC-DC轉(zhuǎn)換器（5）逆變器模塊在混合動(dòng)力或純電動(dòng)車輛上，使用電驅(qū)動(dòng)電機(jī)就意味著需要有車載電源的存在，即1）在純電動(dòng)汽車上加裝一個(gè)滿足行駛需求的大容量的電池。2）在混合動(dòng)力汽車上采用較小容量的電池，同時(shí)還需增程器（發(fā)動(dòng)機(jī)和交流發(fā)電機(jī)組合）或者是燃料電池。電池儲(chǔ)存的是直流電，而驅(qū)動(dòng)電機(jī)使用的是交流電，因此上電動(dòng)汽車都會(huì)面臨直流電與交流電的兼容性問(wèn)題以及供電設(shè)備與用電設(shè)備之間電壓兼容性問(wèn)題。解決這些兼容性的問(wèn)題就需要用到車載功率電子變換器，它的存在可以使我們消除上述操作中的不兼容問(wèn)題。電源逆變器模塊總成由循環(huán)的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，如圖所示，比亞迪騰勢(shì)的逆變器模塊上既有電器插頭，又有冷卻液冷卻通道，用于給逆變器散熱。比亞迪騰勢(shì)的逆變器模塊（4）功用1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器a.作為動(dòng)力系統(tǒng)的總控中心，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行，根據(jù)工況控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、功率、扭矩、轉(zhuǎn)速等；協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)工作；b.硬件采集電機(jī)的旋變、溫度，制動(dòng)、油門踏板開關(guān)信號(hào)；c.通過(guò)CAN通訊采集剎車深度、檔位信號(hào)、駐車開關(guān)信號(hào)、啟動(dòng)命令、電池管理控制器相關(guān)數(shù)據(jù)、控制器的故障信息；d.內(nèi)部處理的信號(hào)有直流側(cè)母線電壓、交流側(cè)三相電流、IGBT溫度、電機(jī)的三相繞組阻值。2）DC-DC轉(zhuǎn)換器a.純電模式下，DC的功能替代了傳統(tǒng)燃油車掛接在發(fā)動(dòng)機(jī)上的12V發(fā)電機(jī)，和蓄電池并聯(lián)給各用電器提供低壓電源。DC在高壓（500v）輸入端接觸器吸合后便開始工作，輸出電壓標(biāo)稱13.5V。b.發(fā)動(dòng)機(jī)原地啟動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)13.5V直流電，經(jīng)過(guò)DC升壓轉(zhuǎn)換500V直流給電池包充電。DC-DC轉(zhuǎn)換器具有降壓和升壓功能。a.降壓：負(fù)責(zé)將動(dòng)力電池480V的高壓電轉(zhuǎn)換成12V電源。DC/DC在主接觸吸合時(shí)工作，輸出的12V電源供給整車用電器工作，并且在低壓電池虧電時(shí)給低壓電池充電。b.升壓：當(dāng)動(dòng)力電池電量不足時(shí)，DC/DC將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電，供整車低壓用電器用電后多余的量升壓后給動(dòng)力電池充電及空調(diào)用電。3）DC-DC轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)框圖1.北汽新能源EV驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器與DC總成（1）整車安裝位置以北汽E150EV為例。（2）結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU結(jié)構(gòu)如下圖所示，它內(nèi)部采用三相兩電平電壓源型逆變器，是驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的控制核心，稱為智能功率模塊，它以IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）為核心，輔以驅(qū)動(dòng)集成電路、主控集成電路。驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器主要依靠電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器來(lái)進(jìn)行電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，根據(jù)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行電壓、電流的調(diào)整控制以及其它控制功能的完成。（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)管理模塊通常簡(jiǎn)稱MCU，主要用于管理和控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度、方向以及將驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為逆變電機(jī)發(fā)電。（2）電力轉(zhuǎn)換形式通過(guò)輸入與輸出的結(jié)合，有4種：交流-直流轉(zhuǎn)換、直流-交流轉(zhuǎn)換、直流-直流轉(zhuǎn)換、交流-交流轉(zhuǎn)換。（3）靜態(tài)逆變器使用了二極管、三極管、晶閘管、絕緣柵雙極型晶體管等。（4）絕緣柵雙極型晶體管簡(jiǎn)稱

IGBT，已廣泛應(yīng)用于變頻器和其他調(diào)速電路中。（5）轉(zhuǎn)換器的使用方法，有單向勵(lì)磁方式與雙向勵(lì)磁方式兩種。（1）PCU更具有集成控制功能的驅(qū)動(dòng)電機(jī)管理模塊，即具備MCU與DC-DC轉(zhuǎn)換器功能。（對(duì)）（2）當(dāng)交流-直流轉(zhuǎn)換成形成后，交流-直流轉(zhuǎn)換器就被成為逆變器。（錯(cuò)）（3）在純電動(dòng)汽車或者混合動(dòng)力汽車上安裝的靜態(tài)逆變器是用來(lái)改變電功率表現(xiàn)形式的。（對(duì)）（4）比亞迪秦驅(qū)動(dòng)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器采用風(fēng)冷冷卻。

（錯(cuò)）（5）驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器主要依靠電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器來(lái)進(jìn)行電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，根據(jù)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行電壓、電流的調(diào)整控制以及其它控制功能的完成。（對(duì)）（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)管理系統(tǒng)的主要功能有？（ABCD）A.逆變作用實(shí)現(xiàn)電流的轉(zhuǎn)換B.對(duì)電機(jī)的管理C.直流-直流的輸出管理D.車輛檔位的控制（2）逆變器用于轉(zhuǎn)換的電壓方式有？（AB）A.直流-交流轉(zhuǎn)換B.交流-直流轉(zhuǎn)換C.直流-直流轉(zhuǎn)換D.不轉(zhuǎn)換（3）下列關(guān)于IGBT的描述錯(cuò)誤的是？（B）A.中文簡(jiǎn)稱是絕緣柵雙極型晶體管B.