驅(qū)動電機及控制系統(tǒng)檢修任務(wù)十一電機轉(zhuǎn)子位置檢測系統(tǒng)故障檢修任務(wù)導(dǎo)入場景：新能源汽車售后維修中心人物：維修技師小劉、客戶王先生情節(jié)：王先生的純電動汽車在售后維修中心進(jìn)行了驅(qū)動電機系統(tǒng)保養(yǎng)。保養(yǎng)作業(yè)完成后，維修技師小劉在試車時發(fā)現(xiàn)，車輛掛入D擋后，車輛向后行駛，隨后停止不能繼續(xù)行駛，此時儀表顯示驅(qū)動電機系統(tǒng)故障。如果你是小劉，應(yīng)該怎么處理這種情況？提出問題如果你是小劉，應(yīng)該怎么處理王先生車輛的故障？任務(wù)目標(biāo)教學(xué)內(nèi)容電機反向旋轉(zhuǎn)測試電機轉(zhuǎn)子位置信號處理旋轉(zhuǎn)變壓器故障分析位置傳感器故障檢修任務(wù)目標(biāo)能根據(jù)驅(qū)動電機反向旋轉(zhuǎn)控制原理，結(jié)合車輛故障現(xiàn)象，對車輛反向行駛故障進(jìn)行診斷與分析;能根據(jù)驅(qū)動電機位置信息處理方式及常見故障，使用專用工具，規(guī)范完成驅(qū)動電機位置傳感器檢修作業(yè);任務(wù)實施——電機反向旋轉(zhuǎn)測試知識講解電動汽車倒車行駛的實現(xiàn)方式

純電動汽車在倒擋的控制上區(qū)別于傳統(tǒng)燃油汽車，由于純電動汽車沒有傳統(tǒng)燃油汽車的變速器，所以無法通過檔位變換實現(xiàn)倒車行駛。純電動汽車的倒擋利用電機的反向旋轉(zhuǎn)完成倒車行駛，驅(qū)動電機控制器接收到來自整車控制器的倒擋信號后，通過變換三相電源的相位順序控制電機的旋轉(zhuǎn)方向，得以實現(xiàn)純電動汽車的倒車行駛。任務(wù)實施——電機反向旋轉(zhuǎn)測試知識講解電機反向旋轉(zhuǎn)的實現(xiàn)方式

改變?nèi)嘟涣麟姍C的旋轉(zhuǎn)方向，常見的方式有改變?nèi)喙╇婍樞?，反接旋轉(zhuǎn)變壓器信號，以及改變IGBT通斷順序。改變?nèi)喙╇婍樞蛉我鈱φ{(diào)兩相電源線，三相電機獲得反序交流電，實現(xiàn)電機的反向旋轉(zhuǎn)。順時針旋轉(zhuǎn)逆時針旋轉(zhuǎn)任務(wù)實施——電機反向旋轉(zhuǎn)測試知識講解電機反向旋轉(zhuǎn)的實現(xiàn)方式反接旋轉(zhuǎn)變壓器信號反接旋轉(zhuǎn)變壓器，電機控制器接收到與實際位置相反的位置信號，電機通入反序交流電致使電機反向旋轉(zhuǎn)。旋變正常信號旋變反接信號任務(wù)實施——電機反向旋轉(zhuǎn)測試知識講解電機反向旋轉(zhuǎn)的實現(xiàn)方式改變IGBT通斷順序

驅(qū)動電機控制器輸出現(xiàn)象交流電主要依靠功率模塊IGBT的通斷控制，通過控制IGBT通斷順序，可直接輸出反序交流電，實現(xiàn)電機反向旋轉(zhuǎn)。

純電動汽車主要采用此方法控制電機旋轉(zhuǎn)方向，實現(xiàn)車輛倒車行駛。技能操作操作準(zhǔn)備任務(wù)實施——電機反向旋轉(zhuǎn)測試新能源教學(xué)整車高壓安全防護(hù)用品、絕緣工具、絕緣扭力扳手、舉升機、冷卻液回收裝置、減速器齒輪油回收裝置、制冷劑回收裝置、電驅(qū)動總成托舉工具、環(huán)箍鉗工具技能操作根據(jù)操作過程及結(jié)果，填寫工作頁電機反向旋轉(zhuǎn)測試安全第一操作規(guī)范7S管理40分鐘任務(wù)項目要求安全注意事項時間技能操作任務(wù)實施——電機反向旋轉(zhuǎn)測試任務(wù)實施——位置傳感器故障檢修知識講解電機轉(zhuǎn)子位置信號處理

先將旋變正、余弦信號原始波形分別采樣，通過一系列的信號處理算法計算出正、余弦信號的包絡(luò)線。對包格線上的sin值和cos值求正切，通過正切值和正、余弦值的符號查表可得到電機的當(dāng)前角度值。同時為了增加旋變軟件解碼的抗干擾性能，對軟件解碼增加一個鎖相處理環(huán)節(jié)。旋變軟件解碼原理圖任務(wù)實施——位置傳感器故障檢修知識講解旋轉(zhuǎn)變壓器電路連接

旋轉(zhuǎn)變壓器的電路連接示意圖，旋轉(zhuǎn)變壓器與電機控制器之間共有7個信號線，分別為勵磁信號+、勵磁信號-、正弦信號+、正弦信號-、余弦信號+、余弦信號-、以及屏蔽線。旋變電路連接示意圖知識講解任務(wù)實施——位置傳感器故障檢修旋轉(zhuǎn)變壓器故障分析（1）線路故障

線路故障指旋轉(zhuǎn)變壓器和電機控制器之間的連接線路故障，主要有勵磁信號線路、正弦信號線路、余弦信號線路、屏蔽線的短路、短路和虛接等故障。

旋轉(zhuǎn)變壓器的主要故障有線路故障、繞組故障、信號異常、超速故障、相移故障、幅度失配故障、角度跳變故障、錯接故障等。知識講解任務(wù)實施——位置傳感器故障檢修旋轉(zhuǎn)變壓器故障分析（2）繞組故障

正常情況下，旋轉(zhuǎn)變壓器的勵磁繞組、正弦繞組、余弦繞組的電阻值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)值的誤差范圍內(nèi)（標(biāo)準(zhǔn)值可查詢維修手冊獲得），且各繞組對殼體及繞組相互之間絕緣。

繞組故障包括勵磁繞組、正弦繞組、余弦繞組的電阻值超出標(biāo)準(zhǔn)值的誤差范圍，繞組斷路故障、對殼體短路、以及相互之間短路等。知識講解任務(wù)實施——位置傳感器故障檢修旋轉(zhuǎn)變壓器故障分析（3）信號異常

信號異常故障有輸入信號消波、輸入信號超過電壓閾值、輸入信號低于電壓閾值、正弦信號異常、余弦信號異常等故障。（4）超速故障

當(dāng)電角度的速度高于旋轉(zhuǎn)變壓器解碼系統(tǒng)的速度時，就會發(fā)生超速故障。例如，旋轉(zhuǎn)變壓器的解碼芯片所能支持的最大速度為1250rps，當(dāng)旋轉(zhuǎn)變壓器電角度的速度為1300rps時，就會觸發(fā)超速故障。知識講解任務(wù)實施——位置傳感器故障檢修旋轉(zhuǎn)變壓器故障分析（5）相移故障

旋轉(zhuǎn)變壓器的相移包含差模相移和共模相移。差模相移是旋轉(zhuǎn)變壓器的正弦和余弦信號之間的相移，共模相移是勵磁信號與正弦和余弦信號之間的相移，差模相移可以視為共模相移的差。

一般情況下，旋轉(zhuǎn)變壓器相移故障指由共模相移引起的故障。當(dāng)正弦/余弦的相移不同時，會引起相移失配故障，此時，角度和速度的精度都會受到影響。知識講解任務(wù)實施——位置傳感器故障檢修旋轉(zhuǎn)變壓器故障分析（6）幅度失配故障幅度失配是指正弦和余弦信號達(dá)到峰值幅度（余弦為0°和180°，正弦為90°和270°）時，兩者的峰值幅度之差。知識講解任務(wù)實施——位置傳感器故障檢修旋轉(zhuǎn)變壓器故障分析（7）角度跳變故障

IGBT干擾是指干擾信號與IGBT開關(guān)的開/關(guān)效應(yīng)相耦合。當(dāng)信號與SIN/COS線耦合時，位置和速度性能會受影響，角度值會發(fā)生跳變，速度方向可能發(fā)生變化。角度跳變故障信號知識講解任務(wù)實施——位置傳感器故障檢修旋轉(zhuǎn)變壓器故障分析（8）錯接故障

錯接故障是指旋轉(zhuǎn)變壓器和電機控制器之間的線路連接錯誤，比如正弦信號和余弦信號反接等情況。錯接發(fā)生時，旋變解碼芯片也可解碼角度和速度信息，但是角度值會發(fā)生跳變，電機旋轉(zhuǎn)方向會發(fā)生變化。知識講解任務(wù)實施——位置傳感器故障檢修旋轉(zhuǎn)變壓器故障檢測流程技能操作操作準(zhǔn)備任務(wù)實施——位置傳感器故障檢修新能源教學(xué)整車高壓安全防護(hù)用品、絕緣工具、絕緣扭力扳手、舉升機、冷卻液、減速器齒輪油、空調(diào)制冷劑、密封膠、電驅(qū)動總成吊裝工具工具技能操作根據(jù)操作過程及結(jié)果，填寫工作頁安全第一操作規(guī)范7S管理40分鐘任務(wù)項目要求安全注意事項時間技能操作任務(wù)實施——位置傳感器故障檢修位置傳感器故障檢修檢查評估10分鐘2）測試評估是否正確完成電機反向旋轉(zhuǎn)測試作業(yè)是否正確完成位置傳感器故障檢修作業(yè)是否準(zhǔn)確檢測到故障點工具、設(shè)備是否整理恢復(fù)實訓(xùn)工位是否打掃干凈工作頁是否填寫完整任務(wù)小結(jié)驅(qū)動電機及控制系統(tǒng)檢修任務(wù)十二電機起動與制動測試任務(wù)導(dǎo)入場景：新能源汽車售后維修中心人物：維修技師小劉、客戶王先生情節(jié)：王先生的純電動汽車在踩下制動踏板后不能迅速減速及制動，經(jīng)維修技術(shù)小劉檢查后，排除了制動系統(tǒng)的故障，需對驅(qū)動電機的制動功能進(jìn)行進(jìn)一步測試。提出問題如果你是小劉，應(yīng)該怎么處理王先生車輛的故障？任務(wù)目標(biāo)教學(xué)內(nèi)容電機起動定義、參數(shù)異步電機的起動方法電機制動、能耗制動、回饋制動電機起動、電機制動測試任務(wù)目標(biāo)能根據(jù)驅(qū)動電機起動方式，使用專用設(shè)備儀器，對驅(qū)動電機起動功能進(jìn)行測試。能根據(jù)驅(qū)動電機制動方式，使用專用設(shè)備儀器，對驅(qū)動電機制動功能進(jìn)行測試。任務(wù)實施——電機起動測試知識講解電機起動

當(dāng)交流電機通入對稱的三相電壓時，電機將開始轉(zhuǎn)動、加速并最終穩(wěn)定運行在額定轉(zhuǎn)速，這個過程就稱為起動過程。定

義

起動過程有兩個指標(biāo)參數(shù)，分別為起動轉(zhuǎn)矩和起動電流。參

數(shù)任務(wù)實施——電機起動測試知識講解鼠籠式異步電機的起動方法

直接起動是指用閘刀開關(guān)或接觸器將電機定子繞組直接接在額定電壓的電源上起動，也稱為全壓起動。（1）直接起動

鼠籠式異步電機起動方法主要有在額定電壓下的直接起動和降壓起動兩種方式。優(yōu)點是操作簡單，不需要復(fù)雜的起動設(shè)備；缺點是起動電流大，對電機本身和電網(wǎng)電壓均會帶來不利影響。任務(wù)實施——電機起動測試知識講解鼠籠式異步電機的起動方法

鼠籠型異步電機的降壓起動方式主要有Y-△起動，定子繞組串入電阻起動，自耦變壓器降壓起動三種。（2）降壓起動①

Y-△起動

Y-△起動法適用于正常運行時定子繞組為三角形連接的電機，該方法要求電機的六個出線端都引出來，并接到轉(zhuǎn)換開關(guān)上。任務(wù)實施——電機起動測試知識講解鼠籠式異步電機的起動方法（2）降壓起動②

定子繞組串入電阻起動

起動時，先將開關(guān)K1合上，將電機和電阻接入電路，此時電機的端電壓低于電源電壓UN，假設(shè)此時電機端電壓是電源電壓的1/K；然后將開關(guān)K2合上，電阻被短路，電源電壓完全加載在電機上，此時電機在額定狀態(tài)運行。任務(wù)實施——電機起動測試知識講解鼠籠式異步電機的起動方法（2）降壓起動③

自耦變壓器降壓起動

自耦變壓器降壓起動利用自耦變壓器的原理改變引出線接頭所在位置，從而改變變壓比，實現(xiàn)調(diào)節(jié)接入電機的端電壓大小。任務(wù)實施——電機起動測試知識講解繞線式異步電機起動方法轉(zhuǎn)子回路串接對稱電阻起動

繞線式異步電機的轉(zhuǎn)子回路串接三相對稱電阻后，可增大電機的起動轉(zhuǎn)矩，并減小起動電流。串接阻值大小合適的電阻，可以使起動轉(zhuǎn)矩等于電機的最大轉(zhuǎn)矩，同時使起動電流明顯下降。起動結(jié)束后，短接電阻，電機運行效率不受影響。轉(zhuǎn)子回路串接對稱電阻起動

頻敏變阻器相當(dāng)于只有一次繞組的三相芯式變壓器，繞組星形連接，通過電刷和集電環(huán)與轉(zhuǎn)子繞組相接。頻敏變阻器中鐵損和反映鐵損的激磁電阻較大，相當(dāng)于在轉(zhuǎn)子回路中串接了一個較大的電阻，從而限制了起動電流，增大了起動轉(zhuǎn)矩。任務(wù)實施——電機起動測試知識講解永磁同步電機起動方法（1）輔助電動機拖動起動法

通常選用與永磁同步電機極數(shù)相同，容量為主機10%~15%的感應(yīng)電機作為輔助電機，當(dāng)輔助電機將主機拖動到接近同步轉(zhuǎn)速時，再用自整步法將主機投入電網(wǎng)，隨后切除輔助電機的電源。該方法不能用于在負(fù)載下起動，否則輔助電機的容量將會很大。（2）異步起動法

異步起動法是指在轉(zhuǎn)子極靴上開槽并裝設(shè)籠型繞組，通過定子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子上的籠型繞組中的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的異步電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行起動。任務(wù)實施——電機起動測試知識講解永磁同步電機起動方法

永磁同步電機屬于雙邊激勵的電機，由于永磁體磁場與定子電樞磁場在起動過程中的轉(zhuǎn)速不相等，二者會產(chǎn)生隨轉(zhuǎn)差頻率變化的脈振轉(zhuǎn)矩。在分析起動過程的平均轉(zhuǎn)矩時，將兩個激勵源單獨考慮，分別進(jìn)行分析。首先不計永磁體磁場的作用，只考慮定子繞組加端電壓情況下電機的起動過程；然后假設(shè)將定子繞組短路，只考慮永磁體對電機起動過程的影響；最后，運用疊加原理將雙邊激勵源的共同作用進(jìn)行疊加。（2）異步起動法永磁同步電機異步起動特性曲線任務(wù)實施——電機起動測試知識講解永磁同步電機起動方法

采用變頻器進(jìn)行調(diào)速能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速，還能根據(jù)負(fù)載特性的不同，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)電壓和頻率之間的關(guān)系從而使電機始終運行在高效區(qū)并保持良好的動態(tài)性能。采用變頻起動更能顯著地改善永磁同步電機的起動性能，大幅降低起動電流，增加起動轉(zhuǎn)矩。對于具有三相變頻電源的場合，常采用變頻起動的方法。（3）變頻起動法優(yōu)

點：任務(wù)實施——電機起動測試知識講解永磁同步電機起動方法

起動時，將變頻電源的頻率調(diào)到很低，以便使同步電動機投入電源之后，定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)得極慢。這樣，依靠定轉(zhuǎn)子磁場之間的相互作用所產(chǎn)生的同步電磁轉(zhuǎn)矩就可以使轉(zhuǎn)子緩慢地轉(zhuǎn)動起來。并能在很低的轉(zhuǎn)速下運行，然后逐漸提升電源的頻率，逐步加快至定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的同步速度，從而帶動轉(zhuǎn)子的速度逐漸提升，直到達(dá)到正常轉(zhuǎn)速。（3）變頻起動法原

理：技能操作操作準(zhǔn)備任務(wù)實施——電機起動測試新能源教學(xué)整車高壓安全防護(hù)用品、絕緣工具、絕緣扭力扳手、舉升機、冷卻液回收裝置、減速器齒輪油回收裝置、制冷劑回收裝置、LN虛擬實驗系統(tǒng)、驅(qū)動電機實驗卡工具技能操作根據(jù)操作過程及結(jié)果，填寫工作頁電機起動測試安全第一操作規(guī)范7S管理40分鐘任務(wù)項目要求安全注意事項時間技能操作任務(wù)實施——電機起動測試任務(wù)實施——電機制動測試知識講解電機制動

當(dāng)交流電機運行于電動機狀態(tài)時，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速同向，為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，對外輸出機械功率；在制動狀態(tài)時，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速反向，為制動轉(zhuǎn)矩，電機轉(zhuǎn)軸從外部吸收機械功轉(zhuǎn)并轉(zhuǎn)換成電功率。

電機制動的目的是使電氣傳動系統(tǒng)快速停車或盡快減速，以及使位能性負(fù)載獲得穩(wěn)定的下放速度。交流電機的電氣制動方法有能耗制動、反接制動和回饋制動三種。任務(wù)實施——電機制動測試知識講解能耗制動工作原理

制動時，首先斷開開關(guān)S1，使電機脫離電網(wǎng)，同時閉合，將定子的其中兩相繞組接到直流電源上，此時定子內(nèi)部的直流電形成了恒定的磁場，電機內(nèi)部原有的旋轉(zhuǎn)磁場將不存在。轉(zhuǎn)子由于慣性保持旋轉(zhuǎn)，并切割該恒定磁場，在轉(zhuǎn)子中依然可以產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流。能耗制動原理圖任務(wù)實施——電機制動測試知識講解能耗制動特性分析在制動瞬間，因轉(zhuǎn)速不能突變，工作點由A點水平躍變至能耗制動特性曲線的B點；電機開始減速，工作點沿制動機械特性曲線變化，直到到達(dá)原點O，此時n=0，T=0；電機將準(zhǔn)確地停在O點，這樣就實現(xiàn)了快速制動停車；能耗制動特性曲線任務(wù)實施——電機制動測試知識講解反接制動定義及分類

交流異步電機的反接制動分為兩類，一種是在電動狀態(tài)下突然將定子繞組中的任意兩相繞組調(diào)換接入電源的位置，使定子旋轉(zhuǎn)磁場的方向改變，這種制動方式稱為定子兩相反接制動，也稱為正轉(zhuǎn)反接制動；另一種是保持定子磁場的旋轉(zhuǎn)方向不變，通過位能性負(fù)載的作用，