《新能源汽車驅動電機及控制系統檢修》習題（教師版）項目一新能源汽車驅動電機及控制系統認知任務一新能源汽車驅動電機電磁基礎認知一、填空題（2分/空，共36分）1.電磁感應現象反映電和磁之間的相互聯系和轉化關系。2.電機、發電機也被認為是一種依據電磁感應定律實現電能轉換或傳遞的電磁裝置。3.磁感應強度B與面積S的乘積，叫做穿過這個面的磁通量。4.在電磁感應現象中產生的電動勢，叫做感應電動勢。5.電流周圍存在磁場的現象稱為電流的磁效應。6.電機泛指電動機和發動機。7.交流發電機由轉子總成、定子總成、電刷組件、整流器、電壓調節器、風扇和前后端蓋等組成。8.交流發電機的基本原理是電磁感應原理。9.根據電機的磁極數與繞組分布形成實際磁極數的關系，定子繞組可分為顯極式與庶極式兩種類型。10.根據線圈繞制的形狀與嵌裝布線方式的不同，定子繞組可分為集中式和分布式兩類。二、單選題（4分/題，共20分）1.安培力的計算公式為（C）。A.F=BB.F=BILC.F=BILD.F=BI2.根據法拉第電磁感應定律，ΔΦ代表（B）A.電流的變化量B.磁通量的變化量C.電壓的變化量D.電動勢能3.電機究竟運行在何種狀態,關鍵取決于(A)A.能流方向B.電機的結構C.電流方向D.電壓大小4.目前應用最廣，其內部帶有二極管整流電路的(B)。A.單相交流發電機B.三相交流發電機C.單相直流發電機D.三相直流發電機5.發電機的定子為電樞，由定子鐵芯與對稱的三相定子繞組組成，三相繞組彼此相隔(A)。A.30°B.60°C.90°D.120°三、判斷題（4分/題，共24分）1.閉合線圈產生的感應電動勢的大小與穿過回路的磁通量的變化率成正相關。（×）2.與磁鐵緩慢靠近或遠離線圈相比，磁鐵快速靠近或遠離線圈時，磁通量ΔΦ變化相同，但變化所需的時間Δt更長。（×）3.集中式繞組一般僅有一個或幾個矩形框線圈組成。（√）4.采用分布式繞組的電機定子沒有凸性的極掌，每個磁極都是由一個或幾個線圈按照一定的規律嵌裝布線組成線圈組。（√）5.迭式繞組是所有線圈的形狀大小完全相同（單雙圈例外），分別以每槽嵌裝一個線圈邊，并在槽外端部逐個相迭均勻分布的型式。（√）6.一般三相異步電機的定子繞組較多采用同心式繞組。（×）四、簡答題（4分/題，共20分）1.在電機定子線圈的連接方法中，請簡述以定子繞組形成磁極來區分的方法。參考答案：根據電機的磁極數與繞組分布形成實際磁極數的關系，定子繞組可分為顯極式與庶極式兩種類型。（1）顯極式繞組在顯極式繞組中，每個線圈形成一個磁極，繞組的線圈數與磁極數相等。在顯極式繞組中，為了要使磁極的極性N和S相互間隔，相鄰兩個線圈里的電流方向必須相反，即相鄰兩個線圈的連接方式必須尾端接尾端，首端接首端，也即反接串聯方式。（2）庶極式繞組1）在庶極式繞組中，每個線圈形成兩個磁極，繞組的線圈（組）數為磁極數的一半，因為另半數磁極由線圈產生磁極的磁力線共同形成。2）在庶極式繞組中，每個線圈（組）所形成的磁極的極性都相同，因而所有線圈（組）里的電流方向都相同，即相鄰兩個線圈（組）的連接方式應該是尾端接首端，即順接串聯方式。2.根據所學過的電磁感應現象，您知道什么是電磁感應定律嗎？請說出其概念并列出其數學表達式。參考答案：線圈產生的感應電動勢大小可用法拉第電磁感應定律（簡稱電磁感應定律）來計算。法拉第電磁感應定律指出：閉合線圈產生的感應電動勢的大小與穿過回路的磁通量的變化率成正比，其數學表達式為：E=N式中E代表電動勢，單位為V；N代表線圈的匝數；ΔΦ代表磁通量的變化量，單位為T；Δt代表磁通量變化所需的時間，單位為s。與磁鐵緩慢靠近或遠離線圈相比，磁鐵快速靠近或遠離線圈時，磁通量ΔΦ變化相同，但變化所需的時間Δt更短，故線圈產生的電動勢會更高。3.在以定子繞組的形狀與嵌裝布線方式區分中，您知道什么是分布式繞組嗎？請說說您的認知。參考答案：分布式繞組是指采用分布式繞組的電機定子沒有凸性的極掌，每個磁極都是由一個或幾個線圈按照一定的規律嵌裝布線組成線圈組。根據嵌裝布線排列的形式不同，分布式繞組又可分為同心式、迭式兩類。（1）同心式繞組是同一線圈組的幾個大小不同矩形線圈按同一中心的位置逐個嵌裝排列成回字形的型式。同心式繞組又分單層與多層。一般單項電機和部分小功率三相異步電機的定子繞組采用這種型式。（2）迭式繞組是所有線圈的形狀大小完全相同（單雙圈例外），分別以每槽嵌裝一個線圈邊，并在槽外端部逐個相迭均勻分布的型式。迭式繞組又分單層迭式和雙層迭式兩種。4.您知道什么是電磁感應現象嗎？請介紹電磁感應現象的概念及工作原理。參考答案：電磁感應現象是指當閉合電路的部分導體在磁場中切割磁感線，或者穿過閉合電路的磁感線數量（即磁通量）發生變化時，閉合電路中就會有電流產生。此時產生的電動勢稱為感應電動勢或感生電動勢，產生的電流則稱為感應電流或感生電流。電磁感應現象反映電和磁之間的相互聯系和轉化關系，即：當穿過閉合電路的磁通量發生變化時，閉合電路中就有感應電流產生。5.下圖分別為交流發電機發電和感應電動勢輸出波形示意圖，請根據圖形簡要描述出交流發電機的基本原理。參考答案：當發電機的轉子繞組中通入直流電，轉子在發動機的帶動下旋轉，產生一個旋轉的磁場，使得相對靜止的定子繞組切割磁力線而產生感應電動勢。由于轉子磁極鐵芯制作成鳥嘴形特殊結構，可使定子繞組感應產生的交流電動勢近似于正弦曲線波形，因此三相電樞繞組產生的感應電動勢按正弦規律變化。項目一新能源汽車驅動電機及控制系統認知任務二新能源汽車驅動電機認知一、填空題（2分/空，共36分）1.新能源汽車包含混合動力、燃料電池電動、氫發動機、純電動等汽車種類。2.電動汽車驅動電機是影響整車性能的關鍵因素之一。3.電機類型的選擇、車輛驅動方式的確定、電機控制系統的可靠性與安全性是電動汽車開發時首先應考慮的問題。4.當前應用于電動汽車中的驅動電機主要包括直流電機、三相交流異步電機、永磁同步電機和開關磁阻電機等類型。5.直流電機的電樞電流需要由電刷和機械換向器引入，換向時易產生電火花，從而產生換向器容易燒蝕，電刷容易磨損之類的問題，需要經常維護。6.由于電刷部分存在接觸磨損，不僅使電機效率降低，還限制了電機運行的最高轉速。7.三相交流異步電機主要通過矢量控制技術改善交流電機的輸出轉矩特性。8.三相交流異步電機有繞線式和鼠籠式兩種轉子結構。9.永磁同步電機的轉子結構使用永磁材料，具有體積小、重量輕，啟動轉矩大，效率高的優點。10.根據轉子不同，PMSM有表貼式和內置式兩種類型。二、單選題（4分/題，共20分）1.采用蓄電池作為動力源，成本低、無污染，發展潛力大的是（D）。A.混合動力汽車B.燃料電池電動汽車C.氫發動機汽車D.純電動汽車2.具有結構簡單、工作周期長、成本低、易維護優點的電機是（B）。A.直流電機B.三相交流異步電機C.永磁同步電機D.開關磁阻電機3.開關磁阻電機的結構比其他電機簡單，效率可達(C)A.68%-80％B.80%-90％C.85%-90％D.89%-98％4.具有轉矩密度高、功率密度高、效率高、調速性能好等優點的電機是(C)。A.直流電機B.三相交流異步電機C.永磁同步電機D.開關磁阻電機5.與永磁同步電機相比，三相交流異步電機的優點是(B)。A.功率密度高、效率高B.結構簡單、可靠性較高C.體積小、重量輕D.效率高、調速性能好三、判斷題（4分/題，共24分）1.電動汽車驅動電機通常使用直流電機。（×）2.特斯拉電動汽車驅動電機采用的是繞線式轉子異步電機。。（×）3.感應式電機在工業中己有較長時間的應用，具有豐富的生產經驗和大量的生產工廠，生產成本較低。（√）4.不同車企電機型號命名規則會有所差異。（√）5.永磁同步電機的永磁是指在電機轉子的制造過程中使用了永磁體，提升了電機在低速時需要的大扭矩的性能，這也是永磁同步電機與三相交流異步電機的最大區別。（√）6.開關磁阻電機結構簡單堅固，可靠性好，質量輕，便于維修，成本較低，控制系統簡單，調節性能和控制精度要求低。（×）四、簡答題（4分/題，共20分）1.請根據您對直流電機的認知，說一說直流電機的特點有哪些呢？應用范圍主要有哪些？參考答案：直流電機有控制系統簡單、啟動轉矩大、調速方便、目前技術已經較為成熟的優點。但是直流電機的電樞電流需要由電刷和機械換向器引入，換向時易產生電火花，從而產生換向器容易燒蝕，電刷容易磨損之類的問題，需要經常維護；同時由于電刷部分存在接觸磨損，不僅使電機效率降低，還限制了電機運行的最高轉速。因為這兩個原因，現在電動汽車驅動電機很少使用直流電機。但仍有一些小功率的電動汽車選用直流電機，如小型代步車、景區觀光車等。2.想一想，驅動電機在主流車企上的應用情況如何呢，請說出您的理解。參考答案：永磁同步電機與交流異步電機是新能源汽車在乘用車領域上的主流選擇。永磁同步電機的永磁是指在電機轉子的制造過程中使用了永磁體，提升了電機在低速時需要的大扭矩的性能，這也是永磁同步電機與三相交流異步電機的最大區別。所謂同步，就指的是讓電機中的轉子轉速與定子繞組的電流頻率始終保持一致，通過控制電機的定子繞組輸入電流頻率來控制電動汽車的車速。而交流異步電機中由于轉子總是在“追趕”定子旋轉磁場的轉速，并且為了能夠切割磁感應線而產生感應電流，轉子的轉速總要比定子旋轉磁場的轉速慢，這也就形成了異步運行，即異步感應電機。永磁同步電機本身具有轉矩密度高、功率密度高、效率高、調速性能好等優點，再加上具備體積小、重量輕等優勢，相比于其他種類的電機，在相同質量與體積下，永磁同步電機能夠為新能源汽車提供最大的動力輸出與加速度。新能源汽車行業對空間與自重要求極高，因此新能源汽車企業通常會優先選擇永磁同步電機作為汽車動力源。但它并不是沒有缺點，除了原料帶來的成本問題外，它會有在高溫下磁性衰減的問題，這也是為何中小型純電動車不能進行長時間的高速巡航。3.與永磁同步電機作比較，您覺得三相交流異步電機的特點主要體現在哪些方面呢？說一說您的看法。參考答案：與永磁同步電機相比，三相交流異步電機則具有結構簡單、可靠性較高、擁有較好的高速性能以及電機的溫升區間較大，不易造成退磁現象等優勢；這也是一些以性能標榜的電動跑車以及中大型SUV會偏愛它的原因，如特斯拉modelS、modelX、蔚來ES8等都在使用。不過相對來說，它的缺點則體現在轉矩密度、功率密度、效率密度偏低，并且還伴隨著體積大、重量沉等問題。總體來看，可以理解為搭載永磁同步電機的電動車續航相對更好一些，搭載交流感應電機的電動車加速性能更好。4.您知道什么是開關磁阻電機嗎？請簡述開關磁阻電機的概念與特點。參考答案：開關磁阻電機是一種新型電機，在電機的轉子上沒有滑環、繞組等轉子導體和永久磁鐵等裝置。它的結構比其他電機簡單，效率可達85%-90％，轉速可達15000r/pm。其轉矩轉速特性好，在較寬的轉速范圍內，轉矩和轉速可以靈活地控制，并且有起動轉矩高和起動功率低等機械特性。開關磁阻電機轉子上沒有勵磁繞組和永磁體，其結構簡單堅固，可靠性好，質量輕，便于維修，成本較低，但是開關磁阻電機的控制系統較復雜，調節性能和控制精度要求高。工作時的轉矩脈動大，噪聲也較大，體積也比同樣功率的感應電機要大一些。很少應用在電動汽車上。5.根據您對感應式電機的認知，請簡要介紹三相交流異步電機的概念與應用范圍。參考答案：三相交流異步電機，是感應式電機的一種。具有結構簡單、工作周期長、成本低、易維護的優點；但也有驅動復雜、效率低的缺點。現在主要通過矢量控制技術改善交流電機的輸出轉矩特性。三相交流異步電機有繞線式和鼠籠式兩種轉子結構，鼠籠式電機成本低，效率高，特斯拉電動汽車驅動電機就是鼠籠式轉子異步電機。感應式電機在工業中己有較長時間的應用，具有豐富的生產經驗和大量的生產工廠，生產成本較低。項目一新能源汽車驅動電機及控制系統認知任務三新能源汽車驅動電機控制系統認知一、填空題（2分/空，共36分）1.驅動電機控制系統是電動汽車的三大核心系統之一，也是車輛行駛的主要驅動系統。2.驅動電機控制系統的特性決定了車輛的主要性能指標，直接影響車輛動力性、經濟性和用戶駕乘感受。3.從結構上來說，純電動汽車一般都分為整車控制系統、電源系統、驅動電機控制系統、輔助系統這幾部分。4.驅動電機控制系統就像電動汽車的神經中樞，它將驅動電機、動力電池和其他輔助系統相互連接并且加以控制。5.整車控制器會根據其獲取到的的輸入信號（例如加速、制動、檔位、旋變、溫度等），向電機控制器發出相應的控制指令，從而控制驅動電機進行起動、加速、減速和制動能量回收。6.秦EV的驅動電機控制系統，也稱前驅電動總成或三合一驅動系統，主要由驅動電機控制器、驅動電機、單檔變速器組成。7.作為新能源汽車的“動力心臟”，驅動電機是一種將電能轉化為動能，并用來驅動其他裝置的電氣設備。8.在秦EV中，采用的驅動電機為永磁同步電機。9.驅動電機控制器是一種用于控制動力電池與驅動電機之間能量傳輸的裝置。10.電動汽車的動力通過柔性的電纜傳輸，因此驅動電機和變速器的布置方案相對多樣化，由于電動汽車省去了聯軸器和傳動軸等裝置，所以電動汽車的結構比較也簡單。二、單選題（4分/題，共20分）1.能夠提高功率密度，同時減小體積、降低成本，對于提高電動車動力性能來說尤為重要的是（A）。A.電機高速化B.平臺化設計C.多檔減速器D.高度集成化2.當前的主流電驅動系統研究對象是（D）。A.八合一B.五合一C.多合一D.三合一3.“三合一”驅動總成技術，將驅動電機、電機控制器、減速器集成為一個緊湊型的產品單元——(B)。A.驅電動總成B.前驅電動總成C.后驅電動總成D.高驅電動總成4.目前應用于中高端的純電動車型中高速電機的轉速在(A)。A.16000r/min以上B.14000～16000r/minC.17900r/min以上D.17000r/min以上5.大眾、沃爾沃、克萊斯勒等驅動電機的最高轉速不斷提升，最高達到(B)。A.16000r/min以上B.14000～16000r/minC.17900r/minD.17000r/min三、判斷題（4分/題，共24分）1.通過集成化設計，多合一驅動總成系統也能夠降低接口復雜度及成本。（√）2.“八合一”驅動總成技術具有高集成、高效率、高轉速、高性能、高安全的特點。（×）3.集成化電驅動系統發展的初期，結構形式都較為復雜。（×）4.出于提升產品競爭力的需求，電驅系統技術必須向著集成化的方向發展。（√）5.第一代Prius搭載的驅動電機控制系統增設了Boost變換電路，實現了系統損耗最小控制及電機功率密度的提升。（√）6.總體上來看，我國已經基本實現了驅動電機控制系統甚至是電驅動系統的國產化，能自主開發產品，并應用于純電動汽車整車上。（√）四、簡答題（4分/題，共20分）1.您對集成度高的驅動總成系統了解嗎？請仔細想想，說一說集成度高的驅動總成系統具備的優勢有哪些。參考答案：（1）總成體積縮小，系統總質量降低，一定程度上也降低了汽車能耗、提升了續航里程；（2）采用集成化高的多合一驅動總成系統，不僅使機艙變得更加簡潔，汽車各系統布局更加靈活，也使乘坐及儲物空間能夠被最大化地利用；（3）通過集成化設計，多合一驅動總成系統也能夠降低接口復雜度及成本。2.您知道什么叫電機高速化嗎？請簡述電機高速化的功能特點，并舉例說明。參考答案：高轉速電機能夠提高功率密度，同時減小體積、降低成本，對于提高電動車動力性能來說尤為重要。當前市場上，電驅動系統的電機最高轉速一般在12000r/min以上。但是，隨著新技術、新材料的不斷發展及應用，加上消費者對驅動效率、加速體驗的重視及追求，采用更高速的驅動電機成為集成電驅發展的必然趨勢。大眾、沃爾沃、克萊斯勒等驅動電機的最高轉速不斷提升，最高達到14000～16000r/min，特斯拉Model3電機轉速達到17900r/min，目前面市的轉速超過16000r/min的高速電機主要應用于中高端的純電動車型中。3.在新能源汽車中，什么是“三合一”驅動總成技術呢？它的優勢主要體現在什么地方？參考答案：“三合一”驅動總成技術，將驅動電機、電機控制器、減速器集成為一個緊湊型的產品單元——前驅電動總成。其具有高集成、高效率、高轉速、高性能、高安全的特點，是當前主流的電驅動總成技術方案，使得車輛各系統布局更加靈活，讓消費者獲得最大化的乘坐空間以及寬敞的車輛儲物空間，也為汽車成為住宅、辦公室以外的移動“第三空間”打下了基礎。4.根據您對電動汽車的了解，請簡述目前電動汽車的驅動電機控制系統現狀如何？參考答案：目前，各大主機廠已經將電驅系統的深度集成化作為三電系統重要發展方向之一。在當前進行量產的純電動汽車的領域中，三合一電驅已成為主流。其將電機、電控系統和減速器集成在一起，根據車輛的類型將其與車橋相結合或提供更加輕巧的三合一電驅系統，在電機轉速、電能轉化效率、機械空間緊湊化、線束精簡化等方面都起到了很大的作用。電動汽車的驅動電機控制系統已經有了多種集成方式，從最初的電機+減速器的“二合一”驅動總成發展至大規模使用的電機+電機控制器+減速器的“三合一”驅動總成再到最新“八合一”驅動總成。5.想一想，電動汽車對于驅動電機控制系統的要求有哪些呢？主要體現在什么地方？參考答案：（1）為滿足車輛對于低速爬坡、頻繁起停及起動初始加速度等復雜工況的要求，其應具有低速高扭的特性；（2）基于新能源汽車對于高速行駛和高速超車的需要，其應具有基速以上（即高速）具有較寬的恒功率區，其恒功率區范圍通常為恒轉矩區的3~10倍；（3）為確保電動汽車在全工作范圍內具有高效率，從而提供車輛的續航里程，驅動電機系統效率在95%以上及區域覆蓋需大于50%；（4）電動汽車對于整車空間與高效節能的要求需要電機驅動系統具有高功率密度，如驅動電機功率密度應大于1kW/Kg，電機控制器的容量密度應為3~4kVA/Kg；（5)環境適應度高，工作環境溫度為-40~105℃，最高振動加速度大于10g；（6）可靠性高，電機驅動系統的壽命應達到20萬km以上；（7）結構堅固、體積小、重量輕、良好的環境適應性和高可靠性；（8）結構簡單，成本低，適合大批量生產，便于維修。項目二新能源汽車驅動電機檢修任務一直流驅動電機結構與檢修一、填空題（2分/空，共36分）1.直流電機是指能將直流電能轉換成機械能（直流電動機）或將機械能轉換成直流電能（直流發電機）的旋轉電機。2.定子主要由主磁極、換向磁極、電刷和機座等組成，用來產生磁通和進行機械固定。3.主磁極的作用是產生氣隙磁場，磁極可以是永磁體，也可以是電勵磁式的。4.電刷作為轉子電樞繞組的引出端，它的作用主要是導通作用。目前，高端的新型直流電機的電刷采用先進的電子接觸，稱為無刷電機。5.轉子主要由電樞繞組、電樞鐵心及換向器等組成，也稱為電樞。6.電機里的定子和轉子之間會留有氣隙，定子和轉子的結構行駛以及氣隙的大小對電機性能有重要影響。7.電樞鐵心有兩個作用，一是作為主磁路的主要部分；二是嵌放電樞繞組。8.換向器是直流電機里的一種特殊裝置，每兩個相鄰的換向片中間是云母絕緣片。9.直流電動機按結構及工作原理可分為無刷直流電動機和有刷直流電動機。10.按勵磁方式，直流電動機可分為他勵直流電動機、并勵直流電動機、串勵直流電動機和復勵直流電動機等。二、單選題（4分/題，共20分）1.高速無刷直流電機的轉速通常高于（B）。A.8000RpmB.10000RpmC.12000RpmD.20000Rpm2.屬于汽車上常用的直流機是（B）。A.他勵直流電動機和并勵直流電動機B.并勵直流電動機和串勵直流電動機C.串勵直流電動機和復勵直流電動機D.他勵直流電動機和復勵直流電動機3.使用截面積較大的導線繞成，而匝數較少的是。(C)A.他勵直流電動機B.并勵直流電動機C.串勵直流電動機和D.復勵直流電動機4.按電機繞組連接方式，無刷直流電機的電子換向器可分為(B)。A.全橋式和半橋式B.星形和三角形C.橋式和三角形D.半橋式和星形5.對環境要求較高，使用壽命較短的傳感器是(A)。A.光電式位置傳感器B.磁敏式位置傳感器C.轉子位置傳感器D.電磁式位置傳感器三、判斷題（4分/題，共24分）1.直流電機具有控制系統簡單、啟動轉矩大和調速好等諸多優點。（√）2.高速無刷直流電機在航空航天、家用電器、電動汽車、自動辦公領域等方向具有廣闊的應用前景。（√）3.電機轉子結構的多樣化使得永磁無刷直流電機正朝著高轉矩、高精度、多用途和微型化等方向發展。（√）4.無刷直流電機的轉子跟隨定子上的旋轉磁場運動，無需按照一定的順序給定子各相繞組輪流饋電。（×）5.永磁體產生的轉子磁場與旋轉的定子磁場相互作用，兩者瞬時速度也相同。（×）6.電磁式位置傳感器利用電磁效應將轉子位置信息轉換為對應變化的電信號，其可靠性高、使用壽命長、輸出信號大，但信噪比較低、輸出的交流信號需經整流濾波后才能使用，所以目前較少使用。（√）四、簡答題（4分/題，共20分）1.根據您對永磁無刷直流電機的認知，您知道永磁無刷直流電機的基本結構有哪些嗎？它的工作原理是什么？并畫出永磁無刷直流電機的基本原理圖。參考答案：永磁無刷直流電機主要由電機本體、轉子位置傳感器和電子換向器等三部分組成。永磁無刷直流電機利用轉子位置傳感器輸出的轉子位置信號驅動電子換向器中的電力電子器件，使定子各相繞組按照一定的順序導通，從而在BLDCM的定子繞組上產生步進式的旋轉磁場，拖動電機轉子旋轉。隨著電機轉動，電機控制器不斷地改變定子各相繞組的通斷狀態，這樣就使得某一磁極下導體中的電流方向保持不變，即電機持續向同一方向旋轉。2.您知道什么是轉子位置傳感器嗎？請說說它的概念與特點。參考答案：轉子位置傳感器在永磁無刷直流電機中的作用是檢測轉子位置，為電子換向器提供正確的換相信號以控制定子繞組換相，無刷直流電機的轉子位置傳感器代替了傳統有刷直流電機中的碳刷和滑環。常用的轉子位置傳感器主要有電磁式、光電式和磁敏式三種，其中電磁式位置傳感器利用電磁效應將轉子位置信息轉換為對應變化的電信號，其可靠性高、使用壽命長、輸出信號大，但信噪比較低、輸出的交流信號需經整流濾波后才能使用，所以目前較少使用。光電式位置傳感器利用光電效應確定轉子位置，其體積小、重量輕，但是由于光電式傳感器由光敏材料制成，所以它對環境要求較高，使用壽命較短。磁敏式位置傳感器利用霍爾效應和磁阻效應工作，其成本低廉、環境適應性很強、結構簡單、易安裝，因此在永磁無刷直流電機中得到廣泛的應用。3.根據您對永磁無刷直流電機本體的了解，請簡述永磁無刷直流電機本體的組成與特點。參考答案：永磁無刷直流電機本體由定子和轉子兩部分構成。電機定子鐵心中嵌有單相或對稱的多相繞組，電樞繞組可以接成星形或三角形，其中星形連接在低轉速時輸出高轉矩，三角形連接在低轉速時輸出低轉矩，這是因為在三角形連接中，一半的電壓加在未被驅動的繞組兩端，降低了電機的效率和轉矩。因此目前無刷直流電機電樞繞組常用三相對稱星形且無中性點引出連接。在額定負載內，氣隙磁場密度一般與電樞電流無關，因此轉矩和電流呈線性關系。永磁無刷直流電機的轉子由一定極對數的永磁體構成，其永磁體多采用稀土永磁材料制作，常見的轉子結構主要有表面式和內嵌式兩種，其中表面式最為常見，電機轉子結構的多樣化使得永磁無刷直流電機正朝著高轉矩、高精度、多用途和微型化等方向發展。4.根據您對直流電機的了解，請簡要說說直流電機的分類。參考答案：直流電動機按結構及工作原理可分為無刷直流電動機和有刷直流電動機。采用永磁材料來替代傳統電動機的勵磁繞組（或轉子繞組）的永磁直流電動機分永磁有刷直流電動機和永磁無刷直流電動機。按勵磁方式，直流電動機可分為他勵直流電動機、并勵直流電動機、串勵直流電動機和復勵直流電動機等。汽車上常用的有并勵直流電動機和串勵直流電動機。5.想一想，什么是直流電機呢？請簡述直流電機的概念。參考答案：直流電機是指能將直流電能轉換成機械能（直流電動機）或將機械能轉換成直流電能（直流發電機）的旋轉電機。它是能實現直流電能和機械能互相轉換的電機。當它作電動機運行時是直流電動機，將電能轉換為機械能；作發電機運行時是直流發電機，將機械能轉換為電能。項目二新能源汽車驅動電機檢修任務二三相異步驅動電機結構與檢修一、填空題（2分/空，共36分）1.交流異步電機也稱交流感應電機，由于其采用交流電，也稱三相異步電機。2.異步電機具有結構簡單、堅固耐用、工作可靠、免維護和效率高的優點，是各類電機中應用最廣、需求量最大的一種。3.按轉子結構來分，異步電機可分為籠型和繞線型。4.直接轉矩控制是將電機輸出轉矩作為控制對象，通過控制定子磁場向量來控制電機轉速，不需要復雜準確的數學模型和矢量分解的坐標變換。5.三相異步電機的種類很多，但各類三相異步電機的基本結構是相同的，它們都由定子和轉子這兩大基本部分組成。6.定子是電動機的固定部分，用于產生旋轉磁場，主要由機座、定子鐵芯、定子繞組等組成。7.定子鐵芯是電動機磁路的一部分，由沖成圓環形、厚度為0.35—0.5mm的硅鋼片疊壓而成的。8.定子繞組是三相異步電機的電路部分，通入三相對稱交流電流時，就會產生旋轉磁場。9.轉子繞組嵌在轉子鐵芯的小槽中，轉子繞組可分為籠型轉子繞組和線繞型轉子繞組。10.想要異步電動機旋轉，必須有旋轉的磁場和閉合的轉子繞組。二、單選題（4分/題，共20分）1.在新能源汽車中，應用較為廣泛的異步電動機是（C）。A.繞線型B.單相C.籠型D.三相2.三相異步電機的定子與轉子之間的空氣隙，一般僅為（B）。A.0.2~1.0mmB.0.2~1.5mmC.0.2~0.5mmD.0.1~0.2mm3.根據旋轉磁場的轉速公式為ns=60fA.旋轉磁場的轉速B.同步轉速C.磁極對數D.三相交流電頻率4.我國的電網頻率f為（B)。A.3B.50HzC.8D.105.在交流異步電機中，電動機作為發電機時，定子中的通入三相電流為(A)。A.激磁電流B.激光電流C.低電流D.高電流三、判斷題（4分/題，共24分）1.根據法拉第電磁感應定律，閉合電路中的一部分導體在磁場里進行切割磁感線的運動時，導體中就會產生感應電流，產生的電動勢稱為感應電動勢。（√）2.在發電過程中，電機轉子受到與外力拖動相反的電磁阻力矩，使轉子速度上升。（×）3.交流異步電機要進入驅動工況提供扭矩，就需要在定子線圈中通入三相交流電，產生不斷旋轉的磁場。（√）4.當定子繞組中的電流變化一個周期時，合成磁場也按電流的相序方向在空間旋轉兩周。。（×）5.當定子繞組通三相交流電后會產生旋轉磁場，轉子繞組受旋轉磁場作用而旋轉，它通過轉子鐵芯帶動轉軸轉動，將動力從轉軸傳遞出來。（√）6.轉子繞組嵌在轉子鐵芯的小槽中，轉子繞組可分為籠型轉子繞組和線繞型轉子繞組，對應的電機分別稱為籠型異步電機和線繞型異步電機。（√）四、簡答題（4分/題，共20分）1.在三相異步電機的結構中，請想一想，定子鐵芯的槽型的種類有哪些呢？參考答案：（1）半閉口型槽：電動機的效率和功率因數較高，但繞組嵌線和絕緣都較困難。一般用于小型低壓電機中。（2）半開口型槽：可嵌放成型繞組，一般用于大型、中型低壓電機。所謂成型繞組即繞組可事先經過絕緣處理后再放入槽內。（3）開口型槽：用以嵌放成型繞組，絕緣方法方便，主要用在高壓電機中。2.根據您對三相交流異步電的認知，請簡述三相交流異步電機的發電工作原理。參考答案：根據法拉第電磁感應定律，閉合電路中的一部分導體在磁場里進行切割磁感線的運動時，導體中就會產生感應電流，產生的電動勢稱為感應電動勢。在交流異步電機中，電動機作為發電機時，定子中的通入三相電流為激磁電流，提供磁場，轉子上繞組提供導體，當通過外部機械力，比如汽車驅動軸帶動轉子軸，從而帶動轉子運動時，如果轉子上的轉速高于定子旋轉磁場的同步轉速，此時交流異步電機即為發電機，轉子此時切割旋轉磁場的方向與作為驅動電機轉子工作時相反，因而轉子感應電動勢的方向也相反。在發電過程中，電機轉子受到與外力拖動相反的電磁阻力矩，使轉子速度下降。3.您對三相交流異步電機了解嗎？請列舉出三相交流異步電機的優缺點。參考答案：三相交流異步電機的優點是輸出扭矩可以在大范圍內調整，能在加速或者爬坡時短時間內強制提高輸出扭矩，永磁同步電機的電驅動汽車通常通過增加齒輪箱機構來增加扭矩以提升速度。但是交流異步電機的缺點是電機由于單邊勵磁，啟動電流較大，產生單位轉矩需要的電流較大，而且定子中存在無功勵磁電流，因此能耗比永磁同步電機大，功率因數滯后；重載驅動時常出現過負荷現象；結構相對復雜，其控制技術要求高，制造成本高；功率密度相對低。目前，美國研制的電驅動汽車多采用交流異步電機作為驅動電機。4.您知道什么是轉子繞組嗎？請簡述轉子繞組的概念與特點。參考答案：轉子繞組嵌在轉子鐵芯的小槽中，轉子繞組可分為籠型轉子繞組和線繞型轉子繞組，對應的電機分別稱為籠型異步電機和線繞型異步電機。籠型轉子繞組是在轉子鐵芯小槽中放入金屬導條，再在鐵芯兩端用導環將各導條連接起來，這樣任意一根導條與它對應的導條通過兩端導環就構成一個閉合的繞組，由于這種繞組形似籠子，因此稱為籠型轉子繞組。籠型轉子繞組有銅條轉子繞組和鑄鋁轉子繞組兩種。線繞型轉子繞組是在轉子鐵芯中按一定的規律嵌入用絕緣導線繞制好的繞組，然后將繞組按三角形或星形接法接好，大多數按星形方式接線。繞組接好后引出3根相線，通過轉軸內孔接到轉軸的3個銅制集電環（又稱滑環）上，集電環隨轉軸儀器運轉，集電環與固定不動的電刷摩擦接觸，而電刷通過導線與變阻器連接，這樣轉子繞組產生的電流通過集電環、電刷、變阻器構成回路。調節變阻器可以改變轉子繞組回路的電阻，以此來改變繞組的電流，從而調節轉子的轉速。5.根據三相交流異步電機的驅動的工作原理，請簡述定子提供旋轉磁場的工作過程。參考答案：交流異步電機要進入驅動工況提供扭矩，就需要在定子線圈中通入三相交流電，產生不斷旋轉的磁場（磁場轉速為ns旋轉磁場的轉速公式為ns=60fp。式中，項目二新能源汽車驅動電機檢修任務三永磁同步驅動電機結構與檢修一、填空題（2分/空，共36分）1.永磁同步電機是同步電機的一種。它不用對勵磁繞組通過勵磁電流產生磁場，而是用釹鐵硼等永磁體勵磁產生同步旋轉磁場，與直流勵磁同步電機相比，永磁同步電機大大提高了電機效率。2.永磁同步電動機分為正弦波驅動電流的永磁同步電動機和方波驅動電流的永磁同步電動機。3.交流異步電機的主要優點是結構穩固、成本低、工藝簡單、加速性能好以及能忍受比較極限的工況如溫濕度劇烈變化等。4.永磁同步電機相比其它電機具有高效、高控制精度、高轉矩密度、良好的轉矩平穩性及低振動噪聲的特點。5.永磁同步電機的轉子是由永磁體、轉子鐵心和轉軸等構成。6.根據永磁體在轉子上位置的不同，永磁同步電機可以分為內置式永磁同步電機和外置式永磁同步電機。7.混合式轉子結構集中了徑向式和切向式的優點，但結構和制作工藝都比較復雜，制作成本也比較高。。8.永磁同步電動機的定子是三相對稱繞組，三相正弦波電壓在定子三相繞組中產生對稱三相正弦波電流，并在氣隙中產生旋轉磁場。9.同步電動機在運行中，轉速必須與頻率嚴格成比例旋轉，否則會失步停轉。10.由定子提供旋轉的磁場，磁場產生的方式和轉速與交流異步電機相同。二、單選題（4分/題，共20分）1.按永磁體磁化方向與轉子旋轉方向的相互關系，不屬于內置式轉子結構的是（C）。A.徑向式B.切向式C.嵌入式D.混合式2.具有漏磁系數小，轉軸上不需要采隔磁措施，極弧系數易于控制，轉子沖片機械強度高，安裝永磁體后轉子不易變形等優點的結構是（A）。A.內置徑向式永磁同步電機B.內置切向式永磁同步電機C.內置單向式永磁同步電機D.內置混合式永磁同步電機3.永磁同步電機外置式可分為(B)。A.切向式與混合式B.凸出式與嵌入式C.徑向式與切向式D.凸出式與混合式4.不屬于交流異步電機的主要優點是(B)。A.結構穩固、成本低B.重量和體積偏小C.工藝簡單D.加速性能好5.根據轉子上的永磁體放置方式，可將永磁同步電機分為(D)。A.切向式與混合式B.凸出式與混合式C.凸出式與嵌入式D.內置式和外置式三、判斷題（4分/題，共24分）1.永磁同步電機在電動汽車驅動方面具有很高的應用價值，受到國內外電動汽車界的高度重視，是最具競爭力的電動汽車驅動電機之一。（√）2.得益于我國稀土儲量高與開采加工成本低，如比亞迪、一汽、東風、長安、奇瑞等中國車企和廠商基本都使用永磁同步電機作為新能源汽車驅動電機。（√）3.表貼式永磁同步電機轉子結構復雜，制造成本高。（×）4.內置式永磁同步電機將永磁體通過工藝埋在轉子鐵心內部，該結構與嵌入式永磁同步電機一樣具有凸極效應。（√）5.永磁同步電動機的定子與普通電動機的基本相同，由電樞鐵心和電樞組構成，電樞鐵心一般采用0.35mm硅鋼沖片疊壓而成。（×）6.內置徑向式永磁同步電機轉子結構的轉子有較大的慣性，漏磁系數較大，制造工藝和成本較徑向式有所增加。（×）四、簡答題（4分/題，共20分）1.您知道什么是內置切向式永磁同步電機嗎？請簡述內置切向式永磁同步電機的概念與特點。參考答案：切向式轉子結構的轉子有較大的慣性，漏磁系數較大，制造工藝和成本較徑向式有所增加。其優點是一個極距下的磁通由相鄰兩個磁極并聯提供，可得到更大的每極磁通。尤其當電動機極數較多、徑向式結構不能提供足夠的每極磁通時，這種結構的優勢就顯得更為突出。此外，采用該結構的永磁同步電動機的磁阻轉矩可占到總電磁轉矩的40%，對提高電動機的功率密度和擴展恒功率運行范圍都是很有利的。2.根據您對永磁同步電機的認知，請簡述永磁同步電機的驅動工作原理。參考答案：由定子提供旋轉的磁場，磁場產生的方式和轉速與交流異步電機相同。由轉子永磁體提供磁極。這樣，定子產生的旋轉磁場，與轉子永磁體磁極和轉子鐵心，形成回路。根據磁阻最小原理，即磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合，利用旋轉磁場的電磁力拉動轉子旋轉，于是永磁轉子就會跟隨定子產生的旋轉磁場同步旋轉，從而帶動電機軸旋轉。3.請根據您對永磁同步電機的認知，說一說永磁同步電機的發電原理。參考答案：根據法拉第電磁感應定律，閉合電路的一部分導體是由三相定子繞組提供，磁場由轉子上的永磁體提供，當外部力矩帶動轉子轉動時，產生旋轉磁場，切割三相定子繞組中的部分導體，產生感應三相對稱電流，此時轉子的動能轉化為電能，永磁同步電機作為發電機工作。4.想一想，什么是永磁同步電機呢？它的工作原理是什么？參考答案：永磁同步電機是同步電機的一種。它不用對勵磁繞組通過勵磁電流產生磁場，而是用釹鐵硼等永磁體勵磁產生同步旋轉磁場，與直流勵磁同步電機相比，永磁同步電機大大提高了電機效率。但永磁同步電機也因此無法通過勵磁電流改變轉子上的直流磁通幅值，難以根據電機運行條件的改變而調節，增大了控制復雜度。永磁同步電動機以永磁體提供勵磁,使電動機結構較為簡單,降低了加工和裝配費用,且省去了容易出問題的集電環和電刷,提高了電動機運行的可靠性，便于生產；又因無需勵磁電流,沒有勵磁損耗,提高了電動機的效率和功率密度,因而近幾年它在各個領域中應用越來越廣泛。永磁同步電動機分為正弦波驅動電流的永磁同步電動機和方波驅動電流的永磁同步電動機。這里介紹的主要是以三相正弦波驅動的永磁同步電動機。5.想一想，您覺得永磁同步電機在電動汽車驅動方面的應用如何呢？說一說您的看法。參考答案：在新能源汽車驅動電機中，永磁同步電機和新能源汽車的要求具有良好的兼容性。永磁同步電機相比其它電機具有高效、高控制精度、高轉矩密度、良好的轉矩平穩性及低振動噪聲的特點。缺點是弱磁增速運行時控制復雜，高溫時存在永磁體退磁現象，但通過合理設計永磁電路結構能獲得較高的弱磁性能。永磁同步電機在電動汽車驅動方面具有很高的應用價值，受到國內外電動汽車界的高度重視，是最具競爭力的電動汽車驅動電機之一。得益于我國稀土儲量高與開采加工成本低，如比亞迪、一汽、東風、長安、奇瑞等中國車企和廠商基本都使用永磁同步電機作為新能源汽車驅動電機。國內永磁同步電機技術相當成熟，與國外差距較小，其中高鐵用永磁同步電機已達世界一流。目前國內已在高性能導磁硅鋼、高性能永磁材料以及電機位置轉速傳感器等方面取得了重大突破，促進了我國永磁同步電機向高速、高轉矩、大功率方向發展。雖然在峰值轉速、功率密度、峰值效率、冷卻方式等領域仍有微小差距，但整體上我國也處于世界前列。項目二新能源汽車驅動電機檢修任務四開關磁阻電機結構與檢修一、填空題（2分/空，共36分）1.開關磁阻電機是一種定子有繞組、轉子無繞組，且定子、轉子均采用凸極結構的電動機。2.由于這種電動機在工作時需要用開關不斷切換繞組供電，并且是利用磁阻最小原理工作，所以稱為開關磁阻電動機。3.開關磁阻電機擁有簡單的雙凸極結構，定子與轉子的材料都是硅鋼，制作工藝是疊壓技術。轉子上無繞組和永磁體,定子上存在繞組,其結構十分簡單。4.轉子的作用是構成定子磁場磁通路，并在磁場力的作用下轉動，產生電磁轉矩。5.定子極上徑向相對的兩個繞組可以串聯或并聯在一起成為一相繞組。6.開關磁阻電機可以設計成多種不同的相數結構，且定子、轉子的極數有多種不同的搭配，可以設計成單相、兩相、三相、四相及多相等不同相數結構。7.開關磁阻電動機的結構與工作原理與步進電動機的相似，都是遵循“磁阻最小原理”。8.控制開關磁阻電動機的主要運行參數有相開通角、相關斷角、相電流幅值及相繞組電壓等。9.開關磁阻電機轉子機械強度極高，可以用于超高速運轉。10.定子的作用是定子繞組按順序通電，產生的電磁力牽引轉子轉動。二、單選題（4分/題，共20分）1.定子凸極的個數也是偶數，最少的有6個，最多的有（B）。A.16個B.18個C.20個D.30個2.實際應用的開關磁阻電機的轉子凸極最少有4個(2對)，最多有（A）。A.16個B.18個C.20個D.30個3.電機結構十分的簡單，而且便于進行控制，然而功能較為單一的類型是(D)。A.四相開關磁阻B.三相開關磁阻C.雙相開關磁阻D.單相開關磁阻4.具備極為廣泛使用范圍的是(B)。A.四相開關磁阻B.三相開關磁阻C.雙相開關磁阻D.單相開關磁阻5.極其難以控制，并且成本高，但其運行性能有所提高的是(A)。A.四相開關磁阻B.三相開關磁阻C.雙相開關磁阻D.單相開關磁阻三、判斷題（4分/題，共24分）1.開關磁阻電動機的結構比通常認為的復雜。其突出優點是轉子上沒有任何形式的繞組，因此不會有鼠籠感應電動機制造過程中鼠籠鑄造不合適及使用中的斷條等問題。（×）2.在定子方面，開關磁阻電動機有幾個集中繞組，因此制造簡便，絕緣容易。（√）3.從電動機的電磁結構上看，各相繞組和磁路相互獨立，各自在一定軸角范圍內產生電磁轉矩，而不像在一般電動機中必須在各相繞組和磁路共同作用下產生一個旋轉磁場，電動機才能正常運轉。（√）4.低啟動電流控制器從電源側吸收較多的電流，在電動機側得到較大的啟動轉矩是磁阻電動機的一大特點。（×）5.根據對電動機的運行要求和電動機的情況，可采用不同控制方法和參數值，使其運行于最佳狀態。（√）6.因為開關磁阻電動機的轉子不存在繞組銅損，加上可控參數少，靈活方便，故易于在寬轉速范圍和不同負載下實現高效優化控制。（×）四、簡答題（4分/題，共20分）1.您對開關磁阻電機了解嗎？請簡要描述開關磁阻電機的結構及其作用。參考答案：開關磁阻電機擁有簡單的雙凸極結構，定子與轉子的材料都是硅鋼，制作工藝是疊壓技術。轉子上無繞組和永磁體,定子上存在繞組,其結構十分簡單。轉子的作用是構成定子磁場磁通路，并在磁場力的作用下轉動，產生電磁轉矩。轉子的凸極個數為偶數。實際應用的開關磁阻電機的轉子凸極最少有4個(2對)，最多有16個(8對)。定子的作用是定子繞組按順序通電，產生的電磁力牽引轉子轉動。定子凸極的個數也是偶數，最少的有6個，最多的有18個。2.想一想，什么是開關磁阻電機？說說開關磁阻電機的概念與特點。參考答案：開關磁阻電機是一種定子有繞組、轉子無繞組，且定子、轉子均采用凸極結構的電動機。由于這種電動機在工作時需要用開關不斷切換繞組供電，并且是利用磁阻最小原理工作，所以稱為開關磁阻電動機。它具有結構簡單、堅固、成本低、工作可靠、控制靈活、運行效率高，適于高速與惡劣環境運行等優點，由其構成的傳動系統具有交、直流傳動系統所沒有的優點。3.根據您對開關磁阻電機的認知，您知道開關磁阻電機的缺點有哪些嗎？請列舉出來。參考答案：（1）轉矩有脈動現象。開關磁阻電動機的磁場是跳躍性旋轉的，使得開關磁阻電動機輸出的轉速與轉矩產生脈動現象。（2）振動與噪聲。開關磁阻電動機的轉速與轉矩有脈動現象，加上單邊磁拉力的作用，因此一般開關磁阻電動機產生的振動與噪聲比其他類型的電動機大。（3）控制系統復雜。開關磁阻電動機必須安裝位置檢測器和電流檢測器等總成，所以引線比其他電動機要多，控制和接線變得更復雜。（4）脈沖電流對供電電源有影響。開關磁阻電動機的相電流是脈沖電流，這就會對為它供電的直流電源產生很大的脈沖電流。近年來，電動汽車電動機驅動系統主要是開發系列化的交流異步電動機驅動系統、永磁無刷電動機驅動系統和開關磁阻電動機驅動系統。與原來的直流有刷電動機驅動系統相比，以上驅動系統具有明顯優勢，其突出優點是體積小，重量輕，調速范圍廣，可靠性高。4.想一想，開關磁阻電機的優點有哪些呢？請列出至少4項開關磁阻電機的優點。參考答案：（1）結構簡單，成本低開關磁阻電動機的結構比通常認為的簡單。其突出優點是轉子上沒有任何形式的繞組，因此不會有鼠籠感應電動機制造過程中鼠籠鑄造不合適及使用中的斷條等問題。其轉子機械強度極高，可以用于超高速運轉。在定子方面，它有幾個集中繞組，因此制造簡便，絕緣容易。（2）功率電路簡單可靠因為電動機轉矩方向與繞組電流方向無關，即只需單方向繞組電流，故功率電路可以做到每相一個功率開關，并且每個功率開關元件均直接與電動機繞組相串聯，從根本上避免了直通短路現象。因此開關磁阻電動機調速系統中功率電路的保護電路可以簡化，既降低了成本，又提高了工作可靠性。（3）各相可以獨立工作，可靠性高從電動機的電磁結構上看，各相繞組和磁路相互獨立，各自在一定軸角范圍內產生電磁轉矩，而不像在一般電動機中必須在各相繞組和磁路共同作用下產生一個旋轉磁場，電動機才能正常運轉。從控制器結構上看，各相電路各自給一相繞組供電，一般也是相互獨立工作。由此可知，當電動機一相繞組或控制器一相電路發生故障時，只需停止該相工作，電動機除總輸出功率能力有所減小外，并無其他問題。因此該系統可靠性極高，可以適用于宇航、電動汽車等使用。（4）啟動電流小，轉矩大低啟動電流控制器從電源側吸收較少的電流，在電動機側得到較大的啟動轉矩是磁阻電動機的一大特點。因此開關磁阻電動機很適合電動車輛等需要重載啟動和較長時間低速重載運行的機械。（5）適用于頻繁啟、停及正、反向轉換運行開關磁阻電動機具有低啟動電流、高啟動轉矩的特點，使其在啟動過程中電流沖擊小，電動機和控制器發熱較連續額定運行時還小，可控參數多，調速性能好。控制開關磁阻電動機的主要運行參數有相開通角、相關斷角、相電流幅值及相繞組電壓等。因而可控參數多，控制靈活方便。根據對電動機的運行要求和電動機的情況，可采用不同控制方法和參數值，使其運行于最佳狀態。還可使其實現各種不同的功能和特定的特性曲線。如使電動機具有完全相同的四象限運行（即正轉、反轉、電動、制動）能力，并具有高啟動轉矩和串激電動機的負載能力曲線。（6）損耗小，效率高因為開關磁阻電動機的轉子不存在繞組銅損，加上可控參數多，靈活方便，故易于在寬轉速范圍和不同負載下實現高效優化控制。其效率在很寬范圍內都在87%以下。（7）易于回收利用定子和轉子材料使用磁鐵，都是常見硅鋼片，因而材料容易得到且回收利用容易。（8）高溫運轉性能好由于運轉時轉子不發熱，冷卻控制比較容易，因此可以在高溫下運轉。5.根據您對開關磁阻電機的了解，簡要說出開關磁阻電機的工作原理。參考答案：開關磁阻電動機的結構與工作原理與步進電動機的相似，都是遵循“磁阻最小原理”——磁感線總是力圖通過磁阻最小的路徑。開關磁阻電動機是一個三相6/4型開關磁阻電動機，即定子有三相繞組和6個凸極，轉子有4個凸極。項目二新能源汽車驅動電機檢修任務五輪邊電機結構與檢修一、填空題（2分/空，共36分）1.輪轂電機是電機嵌在車輪轱轆里，定子固定在輪胎上，轉子固定在車軸上，而輪邊電機是電機裝在車輪邊上以單獨驅動該車輪。2.輪邊電機的兩側分別是一臺電機和減速器，取消了主減速器和差速器，綜合電耗比較好。3.輪邊驅動系統與中央驅動系統相比較，驅動力更集中，也會更精細化，因此在客車行業里受到較高的關注。4.電池包的電能通過電機的三相動力線束傳遞給電機，電量傳遞的變化由電機控制器來實現。5.電機控制器通過旋變線束傳導的信號來判斷如何調節電流的交變頻率和大小，相應信號由電機內部旋變產生。。6.輪邊驅動雖然優勢突出，但是其存在的技術難題也不容忽視。目前輪邊驅動系統主要問題集中在電機的控制上。7.輪邊式電動大客的底盤較低，整個車輛的重心降低，使得車輛行駛的穩定性提高。8.輪邊電機直接通過齒輪傳動機構將動力傳到車輪，減少變速器、傳動軸、差速器等傳統的傳動機構，極大的縮短了動力傳動鏈。9.分布式驅動技術是近些年比較熱的技術，一些企業一直在研究。10.目前市面上的純電動客車的驅動形式大多使用的是集中式單電機驅動。二、單選題（4分/題，共20分）1.輪邊驅動系統與中央驅動系統相比較，不對的是（D）。A.驅動力更集中B.驅動力更精細化C.在客車行業里受到較高的關注D.在公交車行業里受到較高的關注2.不僅可以通過對各個驅動輪進行獨立控制而改善車輛的行駛穩定性，還可以優化汽車的底盤結構，提高汽車的傳動效率，從而最大限度的發揮電機轉矩響應迅速的是（B）。A.集中式驅動控制B.分布式驅動控制C.中央式驅動控制D.輪邊式驅動控制3.輪邊驅動橋相對單電機驅動系統重量可以減輕(C)。A.100KgB.200KgC.300KgD.500Kg4.不屬于輪邊驅動的優勢是(D)。A.安全性提高B.噪音低C.節省布置空間D.電子差速控制器技術好5.目前市面上的純電動客車的驅動形式大多使用的是(A)。A.集中式單電機驅動B.分布式單電機驅動C.中央式單電機驅動D.輪邊式單電機驅動三、判斷題（4分/題，共24分）1.溫控接插件通過指定的接口采集定子繞組的溫度，對電機進行實時監控保護。（√）2.電池包的電能通過電機的兩相動力線束傳遞給電機，電量傳遞的變化由電機控制器來實現。（×）3.電機控制器通過旋變線束傳導的信號來判斷如何調節電流的交變頻率和大小，相應信號由電機內部旋變產生。（√）4.定子的磁場是隨著轉子的旋轉而不斷變換的，以此來保證定子線圈所產生的磁場方向和轉子磁極一直保持著相吸的狀態。（√）5.電機通電后，控制器通過判定旋變信號的初始位置，給出相應的控制電壓。（×）6.輪邊驅動優勢突出，不存在技術難題。（×）四、簡答題（4分/題，共20分）1.在比亞迪K9客車中，您知道它采用了輪邊電機嗎？輪邊電機具有的優勢是什么呢？參考答案：（1）質量輕相對傳統單電機車輛取消了變速箱、傳動軸和差速器等傳動部件，減少整車零部件數量，極大了降低了整車質量。輪邊驅動橋相對單電機驅動系統重量可以減輕300Kg。（2）傳動效率高，經濟性好輪邊電機直接通過齒輪傳動機構將動力傳到車輪，減少變速器、傳動軸、差速器等傳統的傳動機構，極大的縮短了動力傳動鏈，減少因動力傳動帶來的能量損失，提高了傳動效率，降低能量消耗，提高車輛經濟性。（3）節省布置空間實現整車全通道低地板緊湊的結構設計，大大提高了空間利用率，能夠增加乘坐和站立面積，提高車輛運營效率。（4）噪音低取消變速器、傳動軸、差速器等傳統的傳動機構，減少了這些傳動機構傳動過程中產生的噪音，很大程度上減少了整車的噪音源，使得整車噪音水平較低。（5）安全性提高輪邊驅動電動車的安全性更易保證。輪邊式電動大客的底盤較低，整個車輛的重心降低，使得車輛行駛的穩定性提高。而且容易通過電機控制技術，實現車輪制動ABS防抱控制，汽車的安全性得以提高。2.根據您對輪邊電機的認知，請簡要描述輪邊電機的工作原理。參考答案：電機通電后，控制器通過判定旋變信號的初始位置，給出相應的控制電流。電機定子線圈有電流通過后形成磁場，和轉子上的磁極相對應，定子的磁場是隨著轉子的旋轉而不斷變換的，以此來保證定子線圈所產生的磁場方向和轉子磁極一直保持著相吸的狀態。其中，電池包的電能通過電機的三相動力線束傳遞給電機，電量傳遞的變化由電機控制器來實現。電機控制器通過旋變線束傳導的信號來判斷如何調節電流的交變頻率和大小，相應信號由電機內部旋變產生。溫控接插件通過指定的接口采集定子繞組的溫度，對電機進行實時監控保護。3.想一想，輪邊電機的優勢主要體現在哪些方面呢？請您簡要列舉出來。參考答案：輪邊驅動系統與中央驅動系統相比較，驅動力更集中，也會更精細化，因此在客車行業里受到較高的關注。雖然與乘用車市場規模相比，商用客車的市場規模較小，但因其單車使用頻率高、行駛里程長，不管是從能源角度來考慮還是從環保角度來考慮，新能源客車的發展都是十分重要的。近些年純電驅動的新能源客車發展地十分迅速，但目前市面上的純電動客車的驅動形式大多使用的是集中式單電機驅動，依然具有傳統燃油車的傳動系統笨重、底盤空間結構布局繁瑣等缺點。而近幾年興起的采用分布式驅動控制技術的電動汽車則完美的避開了上述傳統燃油車的缺點。分布式驅動控制不僅可以通過對各個驅動輪進行獨立控制而改善車輛的行駛穩定性，還可以優化汽車的底盤結構，提高汽車的傳動效率，從而最大限度的發揮電機轉矩響應迅速的特點。4.您知道什么是輪邊電機嗎？請說一說輪邊電機的概念與特點。參考答案：輪轂電機是電機嵌在車輪轱轆里，定子固定在輪胎上，轉子固定在車軸上，而輪邊電機是電機裝在車輪邊上以單獨驅動該車輪。輪邊電機的兩側分別是一臺電機和減速器，取消了主減速器和差速器，綜合電耗比較好。通過控制兩個電機來實現驅動和差速，但是差速控制一直都是個難題，目前還沒有一個理想的方案完全解決輪邊驅動的差速問題，尤其在高速轉彎與路面顛簸上的差速控制難題未解決。而且非簧載質量較高，影響舒適性，目前有少數車型采用此方案。5.請思考，根據您的了解，您覺得輪邊驅動的技術難題主要體現在哪些方面呢？參考答案：輪邊驅動雖然優勢突出，但是其存在的技術難題也不容忽視。目前輪邊驅動系統主要問題集中在電機的控制上，哪臺電機需要工作，在什么樣的工況下工作，這需要很長的時間來研究。比如，車輛轉彎時兩側車輪轉動的速度不一致，分布式驅動取消差速器之后，需要電子差速控制器來完成轉彎，然而目前國內這項技術還達不到使用要求。項目三新能源汽車電機控制器檢修任務一制動能量回饋強度設置一、填空題（2分/空，共36分）1.制動能量回饋系統也稱“制動能量回收系統”或“再生制動”。2.電動汽車在制動減速或停車過程中，電機處于發電機工況，制動能量回饋系統完成從汽車動能到蓄電池電能的轉化，這就是制動能量的回收過程。3.影響能量回收的因素主要可分為3類：第一類是影響制動總能量的因素。4.電動機制動的方法可分為機械制動和電氣制動兩大類。。5.電動汽車的制動方式應考慮機械制動和電氣制動兩種類型的結合，盡可能多地用回饋發電方式取代機械式制動。6.目前主要有三種不同的制動控制策略：理想制動力分配控制策略、最佳制動能量回饋控制策略和前后制動力固定比值控制策略。7.理想制動力分配控制策略能充分利用地面附著條件，使制動距離最短，制動時汽車方向穩定性也好。8.前后制動力固定比值控制策略對于常規機械制動系統，前后輪制動力的分配比例是固定的。9.回饋發電制動只能起到限制電動機轉子速度過高的作用，即不讓汽車的速度比同步速度高出很多，但無法使其小于同步轉速。10.純電動汽車制動能量回收系統主要由整車控制器、儲能系統(動力電池組)、電機控制器、驅動電機、液壓系統以及傳動裝置等部分組成。二、單選題（4分/題，共20分）1.一般來講，在動力電池充電效率為100%，電動機效率、制動回饋效率為（C）。A.25%B.50%C.75%D.100%2.在車輛總消耗能量的50%用于獲得車輛動能的設定條件下，基于能量守恒而解析計算得到，采用再生制動能量回收可提高車輛續駛里程（B）。A.13%B.23%C.33%D.43%3.控制系統較復雜，適用于全可控的混合制動系統是(A)A.理想制動力分配控制策略B.最佳制動能量回饋控制策略C.最優制動能量回饋控制策略D.前后制動力固定比值控制策略4.BMC通過動力CAN向VCU反饋當前的動力電池信息，當純電動車輛電池組SOC＞95%/插電混動車輛電池組SOC(A)時，能量回收的電流不輸送給動力電池。A.＞93%B.＞95%C.<93%D.<95%5.在滿足對應于給定減速度指令的總制動力情況下，向前輪分配更多的制動力的是(B)。A.理想制動力分配控制策略B.最佳制動能量回饋控制策略C.最優制動能量回饋控制策略D.前后制動力固定比值控制策略三、判斷題（4分/題，共24分）1.根據混合電動車的運行狀況，制動能量回收系統的能量回收具備不同的模式。（√）2.在發動機起動時滑行/制動狀態下，發動機與電機離合器打開，電機/發電機離合器接合，能量僅通過電機/發電機回收。（√）3.理想制動力分配控制策略對并聯式的混合制動系統與全可控的混合制動系統均適用。（×）4.理想制動力分配控制策略回收制動能量的效果相當好，控制系統較簡單。（×）5.最佳制動能量回饋控制策略以使車輛的制動距離最小化為控制目標，控制施加在前后輪上的制動力，同時給駕駛人提供最佳的制動方向穩定性。（×）6.電動汽車的制動方式應考慮機械制動和電氣制動兩種類型的結合，盡可能多地用回饋發電方式取代機械式制動。（√）四、簡答題（4分/題，共20分）1.想一想，在電動汽車中，制動能量回饋系統的作用主要體現在哪些方面呢，請簡要列舉出來。參考答案：電動汽車的電機在切斷電源之后，不可能立即完全停止旋轉，總是在其本身及所帶負載的慣性作用下旋轉一段時間之后才停止。因而，在能源供應緊張、蓄電池技術短時間內不能取得重大突破的今天，利用電動機制動過程中的剩余能源就成為研究開發的一個熱點。制動能量回饋系統也稱“制動能量回收系統”或“再生制動”，該系統的作用是在新能源汽車減速制動（或者滑行）時將汽車的部分動能轉化為電能，并將電能儲存在儲能裝置（如各種蓄電池、超級電容和超高速飛輪）中，最終增加新能源汽車的續駛里程。2.您知道什么是電動機制動的方法嗎？請列舉出電動機制動方法的類別與特點。參考答案：電動機制動的方法可分為機械制動和電氣制動兩大類。電動汽車的制動方式應考慮機械制動和電氣制動兩種類型的結合，盡可能多地用回饋發電方式取代機械式制動。在電動汽車制動和滑行時，通過控制系統將電動機的狀態改為發電狀態，將發電機發出的電能存儲于電池之中，這樣既可減小機械制動系統的損耗，又能提高整車能量使用效率，達到節約能源和提高電動汽車續駛里程的目的。一般來講，在動力電池充電效率為100%，電動機效率、制動回饋效率為50%，車輛總消耗能量的50%用于獲得車輛動能的設定條件下，基于能量守恒而解析計算得到，采用再生制動能量回收可提高車輛續駛里程33%。3.根據您對制動能量回饋系統的了解，請說一說制動能量回饋的控制策略是什么。參考答案：制動能量回收的控制策略是指在確保整車制動的安全、穩定和舒適性的情況下，根據加速踏板的開度、車輛行駛的速度、蓄電池的荷電狀態和電動機的工作特性等諸多參數，同時考慮到蓄電池存儲能量的能力、電機的能量回饋功率以及發電效率等諸多限制條件，控制純電動汽車的機械摩擦制動和電機制動，使制動能量的回收量最多的控制方法。目前主要有三種不同的制動控制策略：理想制動力分配控制策略、最佳制動能量回饋控制策略和前后制動力固定比值控制策略。4.您知道什么是最佳制動能量回饋控制策略嗎？請說說您的認知。參考答案：在符合制動要求的條件下，最佳制動能量回饋控制策略的原理是在滿足對應于給定減速度指令的總制動力情況下，向前輪分配更多的制動力。因此，對于能量回饋制動，將有更多的制動能量可得到回收。這種控制策略對并聯式的混合制動系統與全可控的混合制動系統均適用。5.在制動能量回饋系統中，有哪些能量回收模式呢？請您簡述描述。參考答案：根據混合電動車的運行狀況，制動能量回收系統的能量回收具備不同的模式。（1）發動機關閉時滑行/制動狀態下的能量回收模式在發動機關閉時滑行/制動狀態下，發動機與電機離合器分離，電機/發電機離合器接合，能量僅通過電機/發電機回收。（2）發動機倒拖時滑行/制動狀態下的能量回收模式在發動機倒拖時滑行/制動狀態下，發動機與電機離合器閉合，電機/發電機離合器閉合，能量除了通過電機/發電機回收外，一部分用于發動機制動。（3）發動機起動時滑行/制動狀態下的能量回收模式在發動機起動時滑行/制動狀態下，發動機與電機離合器打開，電機/發電機離合器接合，能量僅通過電機/發電機回收。項目三新能源汽車電機控制器檢修任務二絕緣柵雙極型晶體管檢測一、填空題（2分/空，共36分）1.IGBT兼有MOSFET（金氧半場效晶體管）的高輸入阻抗和GTR（電力晶體管）的低導通壓降兩方面的優點。2.MOSFET驅動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小；GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流較大。3.IGBT的主要功能是控制交流電和直流電的轉換，同時承擔電壓的高低轉換功能，還能將電動機回收的交流電流轉換成可供蓄電池充電的電流。4.簡單來講，IGBT可被視為“非通即斷”的開關，導通時可被看做導線，斷開時可以充當開路。5.電力電子設備中主要采用N-IGBT。6.20世紀80年代發展起來的一種電壓控制型雙極型復合器件，是一種由MOS和BJT組合成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，被認為是電動汽車的核心技術之一。7.作為MOSFET和GTR兩種器件優點的“集大成者”，IGBT的驅動功率小且飽和壓降低。8.在20世紀50年代，固態電子器件開始出現并逐漸替代真空管。9.在電子裝置中，功率半導體IGBT是電能轉換與電路控制的核心，它主要用來改變電子裝置中的電壓、頻率和直流交流轉換，以提高能量的轉化效率。10.目前，IGBT是新一代功率半導體器件的中流砥柱，被業內視為電力電子技術第三次革命中最具代表性的產品。二、單選題（4分/題，共20分）1.具有驅動功率小且飽和壓降低，開關速度快且開關損耗小，在高壓、大電流和高速等方面具備其他功率器件不可比擬的優勢的是（B）。A.MOSFETB.IGBTC.GTRD.MOSFET和GTR2.作為電力電子重要大功率主流器件之一，已經廣泛應用于家用電器、交通運輸、電力工程、可再生能源和智能電網等領域的是（B）。A.MOSFETB.IGBTC.GTRD.MOSFET和GTR3.電動汽車發展的轉機出現在(A)。A.功率器件的革新B.芯片的革新C.半導體的革新D.功率半導體革新4.有關信息顯示，在新能源汽車中，IGBT模塊約占整車成本的(D)。A.15%～20%B.10%～20%C.7%～15%D.7%～10%5.MOSFET驅動功率很小，開關速度快，但(B)。A.開關速度快且開關損耗小B.導通壓降大，載流密度小C.飽和壓降低，載流密度大D.驅動電流較大三、判斷題（4分/題，共24分）1.IGBT非常適合應用于直流電壓為500V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。（×）2.新能源汽車對IGBT芯片的需求非常龐大。（√）3.GTR的驅動功率小且飽和壓降低，開關速度快且開關損耗小，在高壓、大電流和高速等方面具備其他功率器件不可比擬的優勢。（×）4.功率半導體器件是電流的開關，在關斷的時候，能夠保證漏電流和殘余電流很小，且耐受電壓很高。（√）5.功率器件的發展也為電動汽車的研發帶來了更多的選擇。（√）6.IGBT的高功率密度、電壓驅動和寬安全工作區特性使得其成為低功率、中低頻率電力電子設備的首選。（×）四、簡答題（4分/題，共20分）1.想一想，您知道IGBT的主要功能有哪些嗎？請您簡要介紹。參考答案：IGBT的主要功能是控制交流電和直流電的轉換，同時承擔電壓的高低轉換功能，還能將電動機回收的交流電流轉換成可供蓄電池充電的電流。簡單來講，IGBT可被視為“非通即斷”的開關，導通時可被看做導線，斷開時可以充當開路。對此，比亞迪功率器件產品總監楊欽耀的解釋是：“功率半導體器件是電流的開關，在關斷的時候，能夠保證漏電流和殘余電流很小，且耐受電壓很高。在開通的時候，功率半導體器件能夠保證電阻小、電流大，并且開關的時間很短。”2.您知道什么是IGBT嗎？請您簡要說說它的的概念。參考答案：IGBT即絕緣柵雙極型晶體管，是20世紀80年代發展起來的一種電壓控制型雙極型復合器件，是一種由MOS（絕緣柵型場效應管）和BJT（雙極型三極管）組合成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，被認為是電動汽車的核心技術之一。3.根據您對IGBT的了解，您知道IGBT的優點有哪些呢？請簡要列舉出來。參考答案：IGBT兼有MOSFET（金氧半場效晶體管）的高輸入阻抗和GTR（電力晶體管）的低導通壓降兩方面的優點。MOSFET驅動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小；GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流較大。作為MOSFET和GTR兩種器件優點的“集大成者”，IGBT的驅動功率小且飽和壓降低，開關速度快且開關損耗小，在高壓、大電流和高速等方面具備其他功率器件不可比擬的優勢。因此，IGBT非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。4.請思考，您對功率半導體IGBT在電子裝置中的應用了解嗎？說一說您的理解。參考答案：在電子裝置中，功率半導體IGBT是電能轉換與電路控制的核心，它主要用來改變電子裝置中的電壓、頻率和直流交