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1、课题驱动电机系统性能试睑(一)课时2课时(90min)教学目标知识技能目标：(1)熟悉驱动电机系统性能试验的意义及内容(2)掌握驱动电机系统Tm试验的内容及方法素质目标：(1)培养勇于探索、刻苦钻研的创新精神(2)弘扬爱周敬业、忠于职守的职业精神(3)树立追求卓越、勇于拼搏的奋斗精神教学重难点教学重点：驱动电机系统性能试验的意义及内容，驱动电机系统一般性试验的内容及方法教学难点：理解并使用驱动电机系统相关的国家标准及行业规范，按照试验流程完成动电机系统性能试验教学方法情景模拟法、问答法、讨论法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学过程主要教学内容及步骤课前任务【教师】布置课前任务,和学生负
2、责人取得联系，组织学生下载项目3任务3.1的“任务工单，并根据任务工单进行组内分工，同时提醒同学通过APP或其他学习软件，收集驱动电机的相关资料，井进行了解【学生】提前上网观看相关姿料，熟悉教材考勤【教师】使用APP进行签到【学生】按照老师要求签到互动导入【教师】讲述相关内容，然后提出问题近年来，在绿色低碳需求的大背景下，新能源汽车领域的研发得到了国家的大力扶持。目前，我国新能源汽车产业已进入快速发展阶段。据统计，2023年2月我国新能源乘用车驱动电机系统累计搭载量达45.15万套，同比增长66.4%一大批优秀的驱动电机国产企业，如弗迪动力有限公司、蔚来驱动科技控股(安徽)有限公司等企业，其市
3、场份额也在逐步攀升，已替代外国企业成为驱动电机供应商中的佼佼者。目前，新能源汽车搭载的驱动电机主要为永磁同步电机(永磁电机)或交流异步电机(感应电机)，且以单电机驱动为主.随着驱动电机技术的不断进步，双电机因其高效、灵活、安全等优势，逐渐成为未来新能源汽车的发展方向。新能源汽车搭载的驱动电机有哪些？【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过大家的发言，引入新的知识点，讲解驱动电机系统性能试验的意义及内容，驱动电机系统一般性试验的内容及方法，驱动电机系统相关的国家标准及行业规范等内容3.1.1驱动电机系统一般性试验概述【教师】扫码播放开关磁阻电机”视频，并进彳言解驱动电机系统通过控制转轴
4、旋转来驱动车辆行驶，是新能源汽车的能量转换系统。驱动电机系统性能试验通过对驱动电机系统的性能进行相关试验，确保其符合设计要求并满足实际应用需求。1.试验对象驱动电机系统TslI试验的试验对象为驱动电机与电机控制器。1)驱动电机【教师】通过多媒体展示“驱动电机的详细分类”图片，并进行讲解(1)驱动电机的分类：按照结构与工作原理划分，驱动电机可分为直流电机与交流电机【教师】通过多媒体展示“笼型三相异步电机的结构”图片,并进行讲解(2)驱动电机的结构：驱动电机主要由定子铁芯、定子绕组、转子铁芯、转子绕组、机座、机壳、转轴、轴承等组成。驱动电机具有可逆性，既可作为电动机，将动力蓄电池释放的电能转化为机
5、械能来驱动车辆行驶；也可作为发电机，将车辆滑行时的机械能转换为电能储存于动力蓄电池中。(3)驱动电机的工作原理：以永磁同步电机为例，电流通过驱动电机定子绕组时会形成磁场，转子上的永磁体受磁场作用开始旋转，由于磁场是交变的，因魄子始终保持旋转状态，从而产生机械能。(4)驱动电机的结构特点。直流电机是将直流电能转换为机械能的驱动电机，因其具有控制简单、启动与调速特性优良等特性，而被广泛应用于早期的新能源汽车上。然而，直流电机的体积较大、机械结构损耗较快、维护成本较高；同时，直流电机不适合高速运转，高速运转时产生的电火花会造成电磁干扰，影响整车性能。现阶段，直流电机已经基本退出了新能源汽车市场。永磁
6、同步电机具有体积小、质量小、可靠性高、工作效率高等优点，其工作效率最高可达97%。永磁同步电机的缺点是永磁材料成本较高、易损坏，因此其生产与维护成本较高；同时，受永磁材料特性的限制，永磁同步电机的功率相对较小，一般不超过200kW。三相异步电机相较于同功率的直流电机，它的体积、质量更小，效率更高，调速范围也与之相媲美。三相异步电机的缺点是能耗高，转子发热快，在高速运转时需要配置冷却装置；同时，由于其控制系统较复杂，对生产工艺要求较高。相较于永磁同步电机，三相异步电机的价格更便宜，运行更可靠。【教师】组织学生阅读“广州汽车集团股份有限公司发布夸克电驱技术”的内容(详见教材)【学生】阅读、思考、理
7、解2)电机控制器【教师】通过多媒体展示“电机控制器的结构”和“电机控制器的外部连接“图片，并进行讲解电机控制器由控制单元、逆变桥驱动单元、电容器、传感器等组成，是驱动电机系统的“大脑。电机控制器的高压直流接口连接动力蓄电池，三相交流接口连接驱动电机，通过控制单元等对驱动电机与动力蓄电池发出指令信号，实现各种行驶工况下对驱动电机的控制，保障了车辆的精准操控及驾驶安全。电机控制器的主要功能体现在以下方面。(I)采集挡位器、踏板等发出的指令信号，控制驱动电机实现车辆的前进、后退、加速、制动等。(2)采集实时的车速、驱动电机转速、挡位等信息，并将其转化为可视化的形式显示在组合仪表上，方便驾驶员掌握车辆
8、的整体情况。(3)当驱动电机发生过电流、过电压或过温等异常情况时，电机控制器会自动切断主电路，保证车辆及人员的安全。2.试验内容【教师】通过多媒体展示“驱动电机系统一般性试验内容”表格，并进行i井解驱动电机系统一般性试验可参照国家标准GB/T18488.1与GB“18488.2执行。表3-4驱动电机系统一般性试验内容试脸对象序号僦内容韶驱动电机电机陶器1型式试验外观检测2外形和安装尺寸检测3质量检测4电机控制器壳体机械强度试验5冷却回路密封性能试验6定子绕组冷态直流电阻试验7绝缘电阻试验定子绕组对机壳的绝缘电阻8定子绕组对温度传感器的绝缘电阻9电机控制器绝缘电阻【教师】扫码播放“工频耐压试验”
9、视频，并进行讲解3.1.2蛔噂驱动电机型式试验包括外观检测、外形和安装尺寸检测、质量检测、电机控制器壳体机械强度试验四个项目.1 .外观检测【教师】通过多媒体展示“驱动电机系统的合格外观”和“驱动电机的合格铭牌”图片，并迸行讲解在良好的光线条件下，使用目测法检测驱动电机与电机控制器的外观，确保其表面无锈蚀、碰伤、工频耐压试验划痕、剥落等，紧固件应连接牢固，接线端应完整无损且有正确的颜色及标识；驱动电机应空转灵活，无定子、转子相擦现象或异响；电机控制器的控制、通信、故障诊断等功能应良好；驱动电机与电机控制器的铭牌上应包括型号、生产日期、技术参数等。2 .外形和安装尺寸检测使用符合测量精度要求的钢
10、卷尺、游标卡尺等，测量驱动电机及电机控制器的外形和安装尺寸，测量结果应符合驱动电机及电机控制器制造企业规定的外形和安装尺寸要求。3 .质量检测使用符合测量精度要求的测量仪器测量驱动电机及电机控制器的质量，测量结果应符合驱动电机及电机控制器制造企业规定的质量要求。4 .电机控制器壳体机械强度试验应分别进行电机控制器壳体正面、底面、侧面的机械强度试验。试验时，在电机控制器壳体上放置一定重量的磋码，磋码与壳体的接触面积应不小于5cm5cml在壳体上施加的压强应不小于IOkPae施加压强后，电机控制器壳体应无明显的塑性变形。5 .13冷却回路密封性能试验(1)试验准备：试验对象为驱动电机与电机控制器，
11、按照下述内容进行试验准备。试验前，宜断开驱动电机与电机控制器间冷却回路的连接，使两者可分别进行冷却回路密封性能试验。试验前，严禁在驱动电机与电机控制器表面涂薄防渗漏涂层，避免影响试验结果。【教师】通过多媒体展示“水密性试验机”“水压泵”“气密性试验机”和“气压泵”图片，并迸行讲解常用的试验设备有水密性试验机、水压泵、气密性试验机、气压泵。试验设备的精度应不低于L5级，量程应为试验压力的153倍。试验前，应提前准备好试验使用的介质（液体或气体），液体介质可以是含防锈剂的水、煤油或黏度不高于水的非腐蚀性液体，气体介质可以是空气、氮气或惰性气体。（2）试验方法：选择合适的试验设备，按下列步骤进行冷却
12、回路密封性能试验。在不影响驱动电机与电机控制器密封性能的情况下，将冷却回路的一端堵住，另一端与试验设备连接并仔细检查,确保连接牢固。【教师】通过多媒体展示“冷却回路加压”图片，并进行讲解向冷却回路中充入试验介质（若为液体介质，则需要先将冷却回路内的空气排净），并逐渐加压。通过压强表监测施加的压强（应不低于200kPa）,然后保持该压强15min以上。检直驱动电机与电机控制器的冷却回路是否有泄漏现象。（3）试验要求：在压强保持过程中，压强表示数不应减小；同时，驱动电机与电机控制器的壳壁、冷却回路和田可连接处不应有任1啊见的潮湿或渗漏。3.1.4 定子绕组冷态直流电阻试验（1）试验准备：试验对象为
13、驱动电机，按照下述内容进行试验准备。【教师】通过多媒体展示微欧计”图片，并进行讲解通常使用万用表或微欧计测量定子绕组冷态直流电阻，但因其测量结果较小，故使用微欧计可得到更真实、准确的测量结果。测量前，应将驱动电机关闭且在标准环境温度中并静置12h以上，用温度计测量定子绕组温度、电机铁芯温度、环境温度等，驱动电机内外温度与环境温度的差值应不超过2U测量时，驱动电机的转子应静止不动，通过定子绕组的试验电流应不超过其额定电流的10%,通电时间不超过1min（2）试验方法：使用微欧计，在各相绕组的出线端分别测量各出线端间的电阻，并根据测量结果计算各相电阻。目前最为常见的三相电机的U、V、W相的电阻可按
14、下列公式计算。【教师】通过多媒体展示“星形连接示意和“星形连接实例图片，并进行讲解当定子绕组为星形连接时，U、V、W相的电阻可按下式计算。RU=R-Rg,RV=R-&uRW=R-HUV【教师】通过多媒体展示“三角形连接示意”和三角形连接实例”图片，并进行讲解当定子绕组为三角形连接时,U、V、W相的电阻可按下式计算。RVRVW X AWlJ R - HUV HwX&v-+ uv - RR - RVWRlN X RVW+ RVW- R+ RwU- R式中:R=凡V+RVW+RwV.一2-&N、RVwRU与V、V与W、W与U之间的电阻值（mC）：%、&、RWU、V、W相的电阻值（mC）。【教师】通过
15、多媒体展示“定子绕组冷态直流电阻合格标准”表格，并进行讲解(3)试验要求：定子绕组冷态直流电阻的测量结果应满足DL/T5962021电力设备预防性试验规程中的相关规定。表3-5定子绕组冷态直流电阻合格标准序号合格标准1直流电机直流电阻值与初始值(出厂时首次测量值)的差值不应大于直流电阻值的2%2额定电压为3kV及以上或额定功率为100kW及以上的交流电机各相的直流电阻值差值以及与初始值(出厂时首次测量值)的差值不应大于最小直流电阻值的2%(注：若中性点未引出，可测量相间电阻值，其差值不应大于1%)【知识链接】【教师】讲述动力蓄电池的其他故障若测量结果不符合如上表所示标准，则说明驱动电机定子绕组
16、存在相间短路或断路。单相接地、驱动电机零部件脱落、绝缘线圈损坏等都可能导致相间短路，短路电流可达额定电流的10-20倍，会严重损坏驱动电机。当发生相间短路时，测量结果表现为相间冷态直流电阻几乎为Oe定子绕组端头断开、定子绕组受机械应力断开、短路或接地故障使导线烧断等都可能导致相间断路，导致驱动电机缺相运行，其另外两相的电流猛增，对驱动电机造成损伤。当发生相间断路时，测量结果表现为相间冷态直流电阻趋近于无穷大。【学生】聆听、思考、理解、记忆3.1.5 绝缘电阻试验【教师】通过多媒体展示“绝缘电阻仪”和“兆欧表”图片，并进行讲解绝缘电阻试验的试验对象为驱动电机与电机控制器，测量设备可为绝缘电阻仪或
17、兆欧表。当驱动电机最高工作电压不大于250V时，测量电压等级应为500V；当驱动电机最高工作电压大于250V,但是不大于1(X)OV时，测量电压等级应为IoooV。通常，需要分别测量定子绕组对机壳的绝缘电阻、定子绕组对温度传感器的绝缘电阻及电机控制器绝缘电阻.1.定子绕组对机壳的绝缘电阻(1)试验方法：试验对象为驱动电机，选择合适的测量设备，按下列步骤测量定子绕组对机壳的绝缘电阻。拆开驱动电机外壳上的固定螺栓，抽出U、V、W三相线束。使用测量设备，分别测量U、V、W三相绕组对机壳的绝缘电阻。在测量过程中，不参加测量的其他绕组和检温元件等应与机壳进行电气连接，机壳应接地。若驱动电机的中性点不易分
18、开，则可以直接测量中性点对机壳的绝缘电阻，也就是所有连接在一起的绕组对机壳的绝缘电阻。试验结束后，为保证安全，U、V、W三相线束应分别通过与接地的机壳进行电气连接来放电.(2)试验要求：定子绕组对机壳的冷态绝缘电阻应大于2()M；定子绕组对机壳的热态绝缘电阻应不小于式中的计算值。需要注意的是，当按下式计算的标准值小于038MQ时，应将0.38MC作为标准值。R=三1000+100式中：R定子绕组对机壳的热态绝缘电阻的标准值(MC)：tma最高工作电压(V)；P驱动电机功率(kW)。2 .定子绕组对温度传感器的绝缘电阻(1)试验方法：试验对象为驱动电机,若驱动电机内设置了温度传感器，则应选择合适
19、的测量设备，按下列步骤测量定子绕组对温度传感器的绝缘电阻。拆开驱动电机外壳上的固定螺栓，抽出U、V、W三相线束。使用测量设备，分别测量U、V、W三相绕组对温度传感器的绝缘电阻。在测量过程中，不参加测量的其他绕组和检温元件等应与机壳进行电气连接，机壳应接地。若驱动电机的中性点不易分开，则可直接测量中性点对温度传感器的绝缘电阻，也就是所有连接在一起的绕组对温度传感器的绝缘电阻。试验结束后，为保证安全，U、V、W三相线束应分别通过与接地的机壳进行电气连接来放电。(2)试验要求：定子绕组对机壳的冷态绝缘电阻应大于20M；定子绕组对机壳的热态绝缘电阻应不小于上式的计算值。需要注意的是，当按上式计算的标准
20、值小于O38MQ时，应将0.38MQ作为标准值。3 .电机控制器绝缘电阻(1)试验方法：试验对象为电机控制器，选择合适的测量设备，按下列步骤测量电机控制器绝缘电阻。将电机控制器与外部电源及负载断开,拆除或短接不能承受兆欧表、绝缘电阻仪高压冲击的电气元件(如半导体管、电容器等)。分别测量动力端子与外壳、信号端子与外壳、动力端子与信号端子之间的绝缘电阻，不参加试验的部分应接地。试验结束后，为保证安全，每个回路应分别通过与接地部分进行电气连接来放电。(2)试验要求：动力端子与外壳、信号端子与外壳、动力端子与信号端子之间的冷态或热态绝缘电阻应不小于1M【教师】组织学生阅读“自主创新，打破新能源汽车技术
21、垄断”的内容(详见教材)，并分享感受【学生】阅读、思考、分享感受【教师】总结学生的发言【学生】聆听、思考、理解、记忆实践应用【教师】扫码播放“微欧计的使用方法“视频，并带领学生到实操间进行实践操作1 .准备工作(I)试验设备：钢卷尺、游标卡尺、电子秤、气压泵、微欧表、兆欧表、磋码等。(2)防护用品：绝缘帽、绝缘手套、护目眼镜、绝缘鞋等。试验开始前，按照要求佩戴好绝缘帽、绝缘手套、护目口雕等安全防护用品，做好自身安全防护.2 .操作步骤【教师】组织学生根据要求进行操作3 )型式试验(I)外观检测：对驱动电机与电机控制器的外观进行检测，确认表面无锈蚀、碰伤、划痕、剥落等；同时，铭牌上的产品参数应完
22、整。(2)外形和安装尺寸检测：使用钢卷尺、游标卡尺等测量驱动电机及电机控制器的尺寸。(3)质量检测：使用电子秤测量驱动电机及电机控制器的质量。(4)电机控制器壳体机械强度试验：分别在电机控制器壳体正面、底面、侧面施加不小于10kPa的压强，观测并记录电机控制器壳体的变形情况。2)冷却回路密封性能试验冷却回路密封性能试验按照规定的试验方法进行，相关方法前文已述及，此处不再赘述。3)定子绕组冷态直流电阻试验(1)打开微欧计开关，根据驱动电机制造企业的规定，直流电阻值为34m(3m).故将量程设置为200m(2)进行短路校准。将微欧计红色表笔与黑色表笔短接,调整旋钮使微欧计的测量结果为0m,完成短路
23、校准。(3)组合使用棘轮扳手、直杆套筒扳手和套筒头，拆卸驱动电机接线盒盖板的固定螺栓，取下接线盒盖板。(4)观察定子绕组的接法，本次试验选用的驱动电机定子绕组采用三角形连接。(5)拆下线束固定螺栓，抽出U、V、W三相线束，使用微欧计分别测量U、V、W三相绕组每个出线端间的电阻，并根据测量结果计算各相电阻。4)绝缘电阻试验根据本次试验选用的驱动电机铭牌显示，其最高工作电压为650V,因此将兆欧表的测量电压设置为1O(X)Ve(1)对兆欧表进行外观检测，确认其表盘、表针、接线端等完好。(2)进行开路校准。将红色表笔的接线端与兆欧表的L接口连接，黑色表笔的接线端与兆欧表E接口连接，表线另一端与绝缘物
24、连接，以120rmin的频率摇动摇把，调整兆欧表使表针此时稳定保持在8。(3)进行短路校准。将兆欧表红色表笔与黑色表笔短按，以120r/min的频率摇动摇把，调整兆欧表使表针此时稳定保持在0.(4)兆欧表校准完成后，分别测量U、V、W三相绕组对机壳的绝缘电阻。(5)分别测量U、V、W三相绕期寸温度传感器的绝缘电阻。(6)完成后，每个回路分别通过与接地部分进行电气连接来放电.(7)按同样的方法，分别测量电机控制器动力端子与外壳、信号端子与外壳、动力端子与信号端子之间的绝缘电阻。【学生】进行准备工作、根据要求进行试验、根据分工填写“任务工单”【教师】巡堂指导，根据学生表现，填写学习成果评价表课堂小结【教师】简要总结本节课的要点驱动电机系统一般性试验概述型式试验冷却回路密封性能试验定子绕组冷态直流电阻试验绝缘电阻试验【学生】总结回顾知识点作业布置【教师】布置课后作业(1)复习所学知识，完成课后相关习题，形成实践应用总结报告(2)登录APP磔他学习平台查看相关知识雌【学生】完成课后任务教学反思
