認識電機控制器教學(xué)目標1.能說出驅(qū)動電機控制器的基本功能和結(jié)構(gòu)組成。2.能說出驅(qū)動電機控制器基本工作原理。3.能學(xué)會驅(qū)動電機控制器IGBT模塊的測量方法。重點：驅(qū)動電機控制器結(jié)構(gòu)組成。難點：驅(qū)動電機控制器基本工作原理。一任務(wù)描述二任務(wù)分析三信息收集四制定方案五任務(wù)實施六總結(jié)評價教學(xué)流程一、任務(wù)描述

某新能源汽車4S店工作的小王今天接了一臺無法行駛的故障車。經(jīng)師傅檢查發(fā)現(xiàn)是驅(qū)動電機控制器出現(xiàn)故障，并交代小王進行更換。如果你是小王，你該如何確保順利完成任務(wù)呢？二、任務(wù)分析1.電機控制器的結(jié)構(gòu)組成有哪些？2.電機控制器如何工作？一、電機控制器的功能與分類驅(qū)動電機控制器，簡稱MCU，它是新能源汽車電驅(qū)動系統(tǒng)控制單元。電機控制器類似于傳統(tǒng)車發(fā)動機控制單元，主要功能是在車輛運行過程中管理和控制驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率以及旋轉(zhuǎn)方向，并且使電機具備在制動、滑行等過程中轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機對動力電池包進行充電的功能，即能量反饋。同時，驅(qū)動電機控制器能夠?qū)崿F(xiàn)與外部系統(tǒng)（BMS、VCU等）相互通信以及對驅(qū)動電機控制系統(tǒng)進行實時狀態(tài)監(jiān)控，確保驅(qū)動電機控制系統(tǒng)與整車的穩(wěn)定、高效及安全運行。目前新能源汽車上采用的電機控制器類型有兩類。一類是僅具備控制驅(qū)動電機工作狀態(tài)功能的獨立模塊，如北汽的EV160電機控制器。此類電機控制器結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。另一類則是以比亞迪汽車為代表的高集成化控制模塊，如2017款比亞迪e5采用了“四合一”高壓電控總成。內(nèi)部集成了三相兩電平雙向交流逆變式電機控制器模塊VTOG、車載充電機模塊、DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊和高壓配電箱模塊等。集成化程度越高有利于合理利用車輛內(nèi)部空間、節(jié)約成本以及優(yōu)化系統(tǒng)控制邏輯。三、收集信息二、驅(qū)動電機控制器的結(jié)構(gòu)組成及外部特征1、吉利帝豪EV450電機控制器外部特征吉利帝豪EV450高壓電驅(qū)動系統(tǒng)如圖所示。車載充電機分線盒內(nèi)部集成OBC與高壓配電箱，電機控制器內(nèi)集成了DC/DC，稱為PEU。吉利帝豪EV450驅(qū)動電機控制器安裝在驅(qū)動電機上方，其具體安裝位置如圖所示。PEU外觀吉利帝豪EV450高壓電驅(qū)動系統(tǒng)原理三、收集信息電機控制器外部接口有：連接車載充電機分線盒的高壓直流正、負極母線接口，驅(qū)動電機三相線束輸出接口，DC/DC低壓輸出接口，電機控制模塊線束連接口以及冷卻管口。吉利帝豪EV450電機控制器PEU具體性能參數(shù)如下表所示。帝豪EV450PEU性能參數(shù)吉利帝豪EV450電機控制器外部接口三、收集信息2、吉利帝豪EV450電機控制器結(jié)構(gòu)組成吉利帝豪EV450電機控制器控制動力電池組與驅(qū)動電機之間能量精確轉(zhuǎn)換輸出，同時具備將車輪的動能轉(zhuǎn)換成電能給動力電池充電的功能。一方面通過采集電機位置信號和三相電流信號，精確控制電機運轉(zhuǎn)。另一方面通過CAN線與整車控制器VCU等系統(tǒng)實現(xiàn)信息交互，收集駕駛員意圖（油門、制動、檔位），輸出VCU發(fā)送的目標扭矩指令，并具備閉環(huán)控制、安全保護等功能。電機控制器內(nèi)部集成了DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊，將高壓母線直流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電，供給整車低壓系統(tǒng)使用。其系統(tǒng)原理框圖如圖所示。吉利帝豪EV450電機控制器電氣原理三、收集信息2、吉利帝豪EV450電機控制器結(jié)構(gòu)組成電機控制器內(nèi)部包含1個DC/AC逆變器和1個DC/DC直流轉(zhuǎn)換器，逆變器由IGBT、直流母線電容、驅(qū)動和控制電路板等組成?？蓪崿F(xiàn)直流（可變的電壓、電流）與交流（可變的電壓、電流、頻率）之間的轉(zhuǎn)變。直流轉(zhuǎn)換器由高低壓功率器件、變壓器、電感、驅(qū)動和控制電路板等組成，實現(xiàn)直流高壓向直流低壓的能量傳遞。電機控制器還包含冷卻器（通過冷卻液）給電子功率器件散熱。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖如下所示。吉利帝豪EV450電機控制器結(jié)構(gòu)原理圖PEU內(nèi)部結(jié)構(gòu)三、收集信息三相輸出端輸入端電流傳感器IGBT驅(qū)動MGECU三、收集信息超級電容三、收集信息IPM模塊三、收集信息三、收集信息1、比亞迪e5“四合一”高壓電控總成外部特征。在車輛上安裝位置高壓電控總成外部接口知識拓展知識拓展1、比亞迪e5“四合一”高壓電控總成外部特征。高壓電控總成外部接口說明知識拓展1、比亞迪e5“四合一”高壓電控總成外部特征。高壓電控總成外部接口知識拓展2、比亞迪e5“四合一”高壓電控總成的結(jié)構(gòu)組成比亞迪e5高壓電控總成，安裝在車輛前艙中部。內(nèi)部集成化程度高，分為上下兩層。上層有VTOG模塊、車載充電機模塊、DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊和高壓配電箱模塊以及漏電檢測模塊，車載充電機位于下層。此外，高壓電控總成殼體內(nèi)有水道，通過水管連通外部散熱系統(tǒng)，利用水泵強制水循環(huán)散熱對高壓電控總成進行必要的冷卻。如下圖所示為高壓電控總成內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。高壓電控總成上層結(jié)構(gòu)高壓電控總成下層結(jié)構(gòu)知識拓展高壓電控總成主要功能有：①控制高壓交/直流電雙向逆變，驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)充、放電功能（VTOG、車載充電器）；②實現(xiàn)高壓直流電轉(zhuǎn)化低壓直流電為整車低壓電器系統(tǒng)供電（DC-DC）；③實現(xiàn)整車高壓回路配電功能以及高壓漏電檢測功能（高壓配電箱&漏電傳感器模塊）；④另外還包括CAN通訊、故障處理記錄、在線CAN燒寫以及自檢等功能。（1）雙向交流逆變式電機控制器（VTOG）如圖所示，VTOG內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由控制模塊、驅(qū)動模塊、采樣電路、1個用于平波薄膜電容、DC模塊的電感及電容、3個交流濾波電感、3個交流濾波電容、泄放電阻、預(yù)充電阻、電流霍爾傳感器、接觸器等元器件構(gòu)成。VTOG高壓電控主板（正面）VTOG高壓電控主板（背面）知識拓展IGBT模塊

高壓電容主動泄放模塊主動泄放電阻知識拓展VTOG主要功能有：①驅(qū)動控制（放電）：采集油門、制動、檔位、旋變信號等控制電機正向、反向驅(qū)動，正、反轉(zhuǎn)發(fā)電功能；具有高壓輸出電壓和電流控制限制功能，具有電壓跌落、過流、過溫、IPM過溫、IGBT過溫保護、功率限制、扭矩控制限制等功能。同時具備電控系統(tǒng)防盜、能量回饋控制、主動泄放、被動泄放控制。注：智能功率模塊(IPM)是IntelligentPowerModule的縮寫，是一種先進的功率開關(guān)器件，內(nèi)部集成了邏輯、控制、檢測和保護電路。②充電控制：交、直流轉(zhuǎn)換，雙向充、放電控制功能；自動識別單相、三相相序并根據(jù)充電電流控制充電方式，根據(jù)充電設(shè)備識別充電功率，控制充電方式；根據(jù)車輛或其他設(shè)備請求信號控制車輛對外放電；斷電重啟功能；在電網(wǎng)斷電，又供電的時候，可繼續(xù)充電功能。VTOG驅(qū)動系統(tǒng)控制原理圖知識拓展（2）高壓配電箱高壓配電箱主要功用是對來自動力電池包的總電源進行輸出控制以及分配高壓電至高壓設(shè)備。比亞迪e5高壓配電箱模塊由導(dǎo)電鍍錫銅排連接片、5個高壓接觸器、2個霍爾電流傳感器、預(yù)充電阻、動力電池組正、負極母線輸入端組成。如圖所示。比亞迪e5高壓配電箱知識拓展兩個霍爾電流傳感器分別安裝在動力電池組正、負極母線輸入銅排上。其中，安裝在正極母線上的霍爾電流傳感器給電池管理系統(tǒng)BMC提供電流信息。安裝在負極母線上的霍爾電流傳感器給VTOG提供電流信息。五個高壓接觸器依次控制對應(yīng)高壓銅排線路的通斷。從左向右分別為：主接觸器、交流充電接觸器、直流充電正極接觸器、直流充電負極接觸器、預(yù)充接觸器。其中，主接觸器是動力電池包正極母線輸出控制開關(guān)。在2017款比亞迪e5中，動力電池包負極母線接觸器位于動力電池包側(cè)的負極母線輸出端。動力電池管理系統(tǒng)BMC根據(jù)整車控制的需要，使相應(yīng)的高壓接觸器閉合與斷開，進行充放電控制。知識拓展（3）漏電傳感器如下圖所示為高壓電控總成內(nèi)安裝的漏電傳感器。它是一個漏電監(jiān)測模塊，通過監(jiān)測動力電池包正極輸出母線對車身底盤之間的絕緣阻值來判斷高壓系統(tǒng)是否存在漏電。漏電傳感器在車輛上電和充電過程中監(jiān)控高壓系統(tǒng)絕緣情況，并將結(jié)果通過CAN通信及硬線的形式反饋給電池管理系統(tǒng)BMC。BMC根據(jù)相應(yīng)的漏電情況及車輛運行情況，采取必要的安全保護措施，如下表所示。漏電數(shù)據(jù)判定及措施漏電傳感器監(jiān)控原理知識拓展（4）DC/DC轉(zhuǎn)換器新能源汽車沒有傳統(tǒng)車的12V發(fā)電機，故采用DC/DC轉(zhuǎn)換器替代。比亞迪e5的DC/DC轉(zhuǎn)換器的高壓輸入來自動力電池組直流母線，其低壓輸出端與低壓蓄電池的正極通過前艙正極保險盒并聯(lián)。在車輛上電、充電及智能充電過程中DC/DC都會工作，將高壓電池包的直流電轉(zhuǎn)換成標稱電壓為13.8V的低壓輸出，對低壓蓄電池進行充電或輔助低壓蓄電池為整車用電設(shè)備供電。如圖所示。DC/DC系統(tǒng)原理DC/DC轉(zhuǎn)換器知識拓展（5）車載充電機車載充電機OBC的功用是當車輛進行交流充電時，將充電口的220V交流電轉(zhuǎn)換成高壓直流電，為動力電池組充電。在比亞迪e5純電動汽車上，并非所有車型都安裝有OBC車載充電機。這是因為高壓電控總成中的VTOG本身具備交流充電功能，VTOG充電時，能自動識別單相、三相相序并根據(jù)充電電流控制充電方式。一般情況下，3.3kW功率以內(nèi)的單相交流充電都是通過OBC進行的，因為小功率充電時OBC的效率比VTOG要高。而大于3.3kW功率的交流充電（包括單相和三相）都是通過VTOG來處理的。比亞迪e5充電原理OBC車載充電機四、制定方案本次實訓(xùn)任務(wù)主要是完成純電動汽車驅(qū)動電機控制器總成的拆卸與安裝。查閱相關(guān)資料，制定吉利帝豪EV450純電動汽車電機控制器總成正確拆裝工序。五、任務(wù)實施（1）驅(qū)動電機控制器總成拆卸1）斷開蓄電池負極電纜2）拆卸電機控制器上蓋3）拆卸