項目1新能源汽車基本構造認知項目目標素養目標：1.培養學生的愛國主義精神，弘揚社會主義核心價值觀。2.培養學生的敬業精神，爭做精益求精的“大國工匠”。3.培養學生的誠信品質，講規矩、講原則，遵守國家法律法規。4.培養學生的友善品質，分工協作、優勢互補、相互幫助、共同進步。知識目標：1.熟悉純電動汽車的概念、基本組成、基本工作原理。2.混合動力汽車的概念及分類。3.插電-并聯式混合動力汽車工作過程。4.燃料電池汽車的概念、組成、基本工作原理。能力目標：1.能夠準確描述不同類型新能源汽車的主要部件和工作原理。2.能夠熟悉新能源汽車的駕駛、充電、維護等基本技能。3.具備團隊協作能力，在新能源汽車項目實踐中，能夠分工合作，共同解決問題，提高團隊效率。4.具備一定的創新思維能力，能針對新能源汽車的未來發展提出創新性的建議，為新能源汽車行業的發展獻智獻策。任務

新能源汽車整體構造的認知任務導入新能源汽車作為綠色、環保、節能的交通工具，受到了越來越多的關注和推廣。在我國，新能源汽車產業也得到了國家及地方政府的大力支持，實現了產業化和規模化的飛躍式發展。因此，了解新能源汽車的基本構造和工作原理，對于我們認識和使用新能源汽車，推動綠色出行，具有重要的現實意義。知識準備一、純電動汽車基本構造認知1.純電動汽車的概念和基本組成（1）概念

以車載電源為動力，用電動機驅動車輛行駛，符合道路安全、安全法規各項要求的車輛。（2）基本組成

常見純電動汽車的基本組成如圖1-1-1所示。主要由電源系統、驅動電機系統、整車控制系統和輔助系統四大部分組成。這些部分相互協作，共同實現純電動汽車的高效、穩定運行。圖1-1-1

電動汽車的基本組成

（1）電源系統

電源系統主要包括動力蓄電池、電池管理系統、車載充電機及輔助動力源等。動力蓄電池是電動汽車的動力源，是能量的存儲裝置，也是決定電動汽車續駛里程的關鍵因素。要使純電動汽車獲得長足發展，關鍵是開發出比能量高、比功率大、使用壽命長、成本低的動力蓄電池。目前純電動汽車主要采用鋰離子蓄電池。電池管理系統實時監控動力蓄電池的使用情況，對動力蓄電池的端電壓、內阻、溫度、電解液濃度、當前剩余電量、放電時間、放電電流或放電深度等動力蓄電池狀態參數進行檢測，并按動力蓄電池對環境溫度的要求進行調溫控制，通過限流控制避免動力蓄電池過充、過放電，對有關參數進行顯示和報警，其信號傳遞至輔助系統的車載信息顯示系統，以便駕駛人隨時掌握并配合其操作，按需要及時對動力蓄電池充電并進行維護保養。車載充電機是把電網供電制式轉換為對動力蓄電池充電要求的制式，即將交流電轉化為相應電壓的直流電，并按照要求控制充電電流，為動力蓄電池充電。輔助動力源通常為12V或24V的直流低壓電源，其主要功能是為動力轉向、制動力調節控制、照明、電動窗門等輔助用電設備提供所需的能源。（2）驅動電機系統

驅動電機系統主要包括電機控制器和驅動電機，電機控制器是按整車控制系統的指令、驅動電機的轉速和電流反饋信號等，對驅動電機的轉速、轉矩和旋轉方向進行控制。電機在純電動汽車中承擔著電動和發電的雙重功能，即在正常行駛時發揮其主要的電動功能，將電能轉化為機械旋轉能；而在減速和下坡滑行時又被要求進行發電，承擔發電機功能，將車輪的動能轉換為電能，給動力蓄電池充電。（3）整車控制系統

整車控制系統根據駕駛人輸入的踏板和制動踏板的信號，向電機控制器發出相應的控制指令，對驅動電機進行啟動、加速、減速、制動控制。在純電動汽車減速和下坡滑行時，整車控制系統配合電源系統的電池管理系統進行發電回饋，給動力蓄電池反向充電。整車控制系統還對動力蓄電池充放電過程進行控制。對于與汽車行駛狀況有關的速度功率、電壓、電流及有關故障診斷等信息還需傳輸到車載信息顯示系統進行相應的數字或模擬顯示。純電動汽車整車控制系統主要分為集中式控制和分布式控制兩種方案。集中式控制系統的基本思想是整車控制系統獨自完成對輸入信號的采集，并根據控制策略對數據進行分析和處理，然后直接對各執行機構發出控制指令，驅動純電動汽車的正常行駛。集中式控制系統的優點是處理集中、響應快和成本低；缺點是電路復雜，并且不易散熱。分布式控制系統的基本思想是整車控制系統采集一些駕駛人信號同時通過CAN總線與電機控制器和電池管理系統通信，電機控制器和電池管理系統分別將各自采集的整車信號通過CAN總線傳遞給整車控制系統。整車控制系統根據整車信息，并結合控制策略對數據進行分析和處理，電機控制器和電池管理系統收到控制指令后，根據電機和電池當前的狀態信息，控制電機運轉和電池放電。分布式控制系統的優點是模塊化和復雜度低；缺點是成本相對較高。（4）輔助系統

汽車輔助系統涵蓋車載信息顯示、動力轉向、導航、空調、照明、除霜、刮水器及收音機等，這些設備能夠提升汽車操控性能及駕乘舒適度。在未來，電動汽車的車載信息顯示系統將全面超越傳統汽車儀表功能，主要包括全圖形化數字儀表、GPS導航、車載多媒體影音娛樂、整車狀態顯示、遠程故障診斷、無線通信、網絡辦公、信息處理、智能交通輔助駕駛等。這一系統將實現人、車、環境的高度交互，融合電子、通信、網絡、嵌入式等技術，成為高端車載綜合信息顯示平臺。2.純電動汽車的基本工作原理純電動汽車的基本工作原理是通過電力驅動，實現無污染、低噪聲的出行。首先，動力蓄電池組為整個車輛提供電力，儲存并釋放能量，以驅動汽車前行。動力蓄電池的類型與性能直接決定了電動汽車的續駛里程與充電速度。其次，整車控制系統的電流調節功能負責調節動力蓄電池輸出的電流大小，確保電流穩定且安全地流向電動機。然后，電動機將電能轉化為機械能，驅動車輛前進。電動機的性能直接決定了汽車的動力性與加速性能。整車控制系統如同汽車的“大腦”，負責協調動力蓄電池、電流調節與電動機之間的工作，確保它們能夠高效、協同地工作，以實現汽車的平穩運行與安全行駛。3.純電動汽車驅動系統布置形式驅動系統布置形式通常有三種布置形式，分別是替代內燃機布置、電機減速機構集成布置、輪轂電機布置。(1）替代內燃機布置

替代內燃機布置只是將內燃機換成電動機，仍然保留了離合器、變速器和驅動橋部分，如圖1-1-2所示。這種布置可以提高純電動汽車的起動轉矩，低速時增加純電動汽車的后備功率。圖1-1-2替代內燃機動力布置形式(2）電機減速機構集成布置

電機減速機構集成布置取消了離合器和變速器，但保留減速、差速機構，由1臺電動機驅動兩車輪旋轉，可以是前驅，也可以是后驅，如圖1-1-3所示。優點是可以繼續沿用當前內燃機汽車中的動力傳動裝置，只需要一組電動機和逆變器。這種方式對電動機的要求較高，不僅要求電動機具有較高的起動轉矩，而且要求具有較大的后備功率，以保證純電動汽車的起動、爬坡、加速超車等動力性。圖1-1-3

電機減速機構集成動力布置形式(3）輪轂電機布置

輪轂電機布置是將電動機直接裝到驅動軸上，直接由電動機實現變速和差速轉換，如圖1-1-4所示。這種傳動方式同樣對電動機有較高的要求，要求有大的起動轉矩和后備功率，同時不僅要求控制系統有較高的控制精度，而且要具備良好的可靠性，從而保證電動汽車行駛的安全、平穩。圖1-1-4

輪轂電機及輪轂電機動力布置形式目前，上市的純電動汽車主要采用的電機減速機構集成動力布置形式，如特斯拉MODELS、蔚來ES8等車型，其驅動系統結構均如圖1-1-5所示。圖1-1-5純電動汽車典型驅動形式4.純電動汽車的特點純電動汽車與內燃機汽車相比，具有以下優點。1）零排放。純電動汽車使用電能，在行駛中無廢氣排出，不污染環境。2）能源效率高。電動汽車的能源效率已超過汽油機汽車，特別是在城市中運行，汽車走走停停，行駛速度不高，電動汽車更加適應且電動汽車停止時不消耗電量，在制動過程中，電機可自動轉化為發電機，實現制動減速時能量的再利用。3）結構簡單。因使用單一的電能源，省去了發動機、變速器、油箱、冷卻和排氣系統等，所以結構較簡單。4）噪聲低。電動汽車無內燃機產生的噪聲，電機噪聲也較內燃機小。5）節約能源。電動汽車的應用可有效地減少對石油資源的依賴，向蓄電池充電的電力可以由煤炭、天然氣、水力、核能、太陽能、風力、潮汐等能源轉化。除此之外，如果夜間向蓄電池充電，還可以避開用電高峰，有利于電網均衡負荷，減少費用。純電動汽車與內燃機汽車相比，具有以下缺點。1）續駛里程較短。目前電動汽車尚不如內燃機汽車技術完善，尤其是動力蓄電池的壽命短，使用成本高，儲能量小，一次充電后續駛里程較短。2）成本高。目前，純電動汽車主要采用鋰離子蓄電池，成本較高。3）安全性不穩定。鋰離子蓄電池的安全性有待進一步提高。4）配套不完善。電動汽車的使用還遠不如內燃機汽車使用方便，還要加大配套基礎設施的建設。隨著電動汽車技術的突破，特別是動力蓄電池容量和循環壽命的提高，以及價格的降低，電動汽車的推廣使用一定會得到大的發展。一、插電式混合動力汽車基本構造認知1.混合動力汽車的概念及分類（1）概念

混合動力汽車（HybridElectricVehicle，HEV）是指車輛驅動系統由兩個或多個能同時運轉的單個驅動系統聯合組成的車輛。這種組合允許車輛在運行時根據駕駛條件和能量需求靈活調整動力源，從而實現高效、環保的行駛模式?；旌蟿恿ζ囃ㄟ^內燃機與電動機的協同工作，既保證了車輛的動力性能，又顯著降低了燃油消耗和尾氣排放。（2）分類

根據動力系統的不同配置和工作原理，混合動力汽車主要分為串聯式、并聯式和混聯式三種形式。此外，按照充電方式的不同，混合動力汽車還可分為插電式和非插電式兩類。插電式混合動力汽車三種結構形式如圖1-1-6所示。圖1-1-6插電混合動力汽車的三種形式2.插電-并聯式混合動力汽車的結構及特點（1）結構概述

插電-并聯式混合動力汽車（Plug-inParallelHybridElectricVehicle,PHEV）是一種結合了傳統燃油發動機和電動機的汽車，它通過插電充電和燃油兩種方式為車輛提供動力。該車型的結構設計巧妙地將電動機、電池組、發動機、變速器和控制系統等集成于一體，以實現最佳的動力性能和能效。插電-并聯式混合動力汽車的主要結構包括發動機、電動機、電池組、動力控制系統、傳動系統和車輛底盤等部分。其中，發動機和電動機并聯連接，可以獨立工作，也可以協同工作，根據駕駛需求和車輛狀態，自動切換或混合使用兩種動力源。如圖1-1-7所示。圖1-1-7

插電-并聯混合動力汽車結構形式（2）動力驅動系統

插電-并聯式混合動力汽車的動力驅動系統由發動機、電動機、電池組、變速器和動力控制系統等組成。發動機：主要負責提供高速巡航和加速時的動力需求，同時也可在電池電量不足時提供電力。電動機：在車輛起動、低速行駛、加速以及制動能量回收等階段發揮關鍵作用，提供額外的動力或助力。電池組：用于儲存電能，支持電動機的運行，同時也為車輛內的其他電子設備供電。變速器：根據駕駛模式和動力需求，調整發動機和電動機的輸出，確保車輛在不同工況下都能獲得最佳的動力性能和能效。動力控制系統：是整個動力驅動系統的核心，負責監控和管理發動機、電動機、電池組和變速器等部件的運行，確保它們之間的協同工作。（3）工作過程

以比亞迪秦為例，工作模式分為純電模式和混動模式。EV純電模式：純電動工作模式下，動力蓄電池提供電能，供電機驅動車輛，可以滿足各種工況行駛，如起步、倒車、怠速、急加速、勻速行駛等（如圖1-1-8所示，圖中綠色箭頭表示能量及動力傳遞路徑，下同）。圖1-1-8

純電模式HEV穩定發電模式：當電量不足時，系統從EV模式自行切換到HEV模式，使用發動機驅動，在車輛以較穩定的速度行駛時，發動機輸出的一部分轉矩會驅動電機進行發電，對動力蓄電池進行充電。如圖1-1-9所示HEV穩定發電模式。圖1-1-9

穩定發電模式HEV混動模式：當從EV模式切換到HEV模式后，車輛由發動機和電機共同驅動，實現了最佳的動力性，但仍能保證混合動力系統具有良好的經濟性。如圖1-1-10所示。圖1-1-10

混動模式能量回收充電模式：在車輛減速時，電機并將車輛需要降低的動能轉化為電能儲存在動力蓄電池內。如圖1-1-11所示。圖1-1-11

能量回收充電模式（4）特點

1）高效節能：插電-并聯式混合動力汽車結合了燃油車和電動車的優點，既能通過燃油發動機提供強勁的動力，又能通過電動機和電池組實現零排放和低能耗的行駛。這種雙重動力系統的設計使得車輛在不同駕駛場景下都能獲得最佳的能效表現。2）長續駛里程：由于插電-并聯式混合動力汽車既可以通過充電方式補充電能，也可以通過燃油方式提供動力，因此其續駛里程遠高于純電動車。這種特點使得插電-并聯式混合動力汽車能夠滿足長途旅行和日常使用的需求。3）駕駛體驗優異：插電-并聯式混合動力汽車的動力系統可以根據駕駛者的需求和車輛狀態自動調整動力輸出，使得駕駛體驗更加平穩、舒適。同時，電動機的加入也帶來了更加靈敏的加速和更低的噪聲水平。環保減排：插電-并聯式混合動力汽車在電力驅動模式下能夠實現零排放，減少了對環境的污染。同時，在燃油模式下，其發動機也采用了先進的燃油技術和排放標準，有效降低了尾氣排放。插電-并聯式混合動力汽車憑借其高效節能、長續駛里程、優異駕駛體驗和環保減排等特點，正逐漸成為未來汽車發展的主流方向之一，如比亞迪秦plus、宋PLUS、途觀L新能源等車型均采用了此方案。隨著技術的進步和市場的普及，插電-并聯式混合動力汽車將為用戶帶來更加便捷、舒適和環保的出行體驗。三、燃料電池汽車基本構造認知1.燃料電池汽車的概念及組成（1）概念

燃料電池汽車（FuelCellElectricVehicle，FCEV）是一種使用燃料電池作為主要動力源，通過氫氣與氧氣在燃料電池中發生化學反應產生電能，從而驅動汽車行駛的新能源汽車。其最大特點在于高效、環保，且燃料來源廣泛，具有廣闊的發展前景。（2）組成

如圖1-1-12所示，燃料電池汽車主要由氫瓶、燃料電池系統、驅動電機、冷卻系統、輔助電池等部分組成，其中燃料電池系統又由燃料電池堆和輔助子系統組成。氫瓶是燃料電池汽車中儲存氫氣的關鍵部件。它負責在高壓條件下安全、有效地存儲氫氣，確保燃料電池系統能夠持續、穩定地獲得所需的氫氣供應。氫瓶的設計和制造需滿足嚴格的安全標準，以確保在車輛運行和停放過程中氫氣的安全存儲和使用。燃料電池系統是燃料電池汽車的核心動力源。它通過電化學反應將氫氣和氧氣轉化為電能，為車輛提供驅動所需的動力。燃料電池系統具有高效、環保的特點，能夠將化學能直接轉換為電能，減少能源轉換過程中的能量損失和環境污染。驅動電機是燃料電池汽車的動力輸出裝置。它將燃料電池系統產生的電能轉換為機械能，通過傳動系統驅動車輪轉動，從而使車輛行駛。驅動電機具有響應迅速、控制精確的特點，能夠實現車輛的平穩加速和高效行駛。冷卻系統的主要功能是確保燃料電池系統、驅動電機等關鍵部件在適宜的溫度范圍內運行。它通過循環冷卻液來吸收并帶走這些部件產生的熱量，防止它們因過熱而損壞或性能下降。同時，冷卻系統還可以調節車內溫度，提供舒適的駕駛環境。輔助電池在燃料電池汽車中扮演著多重角色。首先，在車輛起動階段，輔助電池為起動機和點火系統等提供必要的電力支持。其次，在燃料電池系統未能充分供電或車輛處于低速行駛狀態時，輔助電池能夠補充電力，確保車輛正常運行。此外，輔助電池還具有穩定電壓的功能，可以吸收電路中的瞬時過電壓，保護車輛電氣系統免受損害。圖1-1-12燃料電池汽車的組成2.燃料電池汽車的基本工作原理燃料電池汽車的核心在于其燃料電池系統。燃料電池由陽極、陰極和電解質組成，它的主要功能是通過化學反應產生電能。在燃料電池內部，氫氣在陽極被氧化成氫離子和電子，而氧氣在陰極與氫離子和電子結合，生成水并釋放熱量。這一過程中產生的電子形成電流，為汽車提供動力。常見的質子交換膜燃料電池（PEMFC），氫氣經過陰極，氧氣經過陽極，在電解質膜中發生電化學反應。反應式如下：在陽極：2H2→4H++4e-在陰極：O2+4H++4e-→2H2O綜合反應：2H2+O2→2H2O燃料電池產生的電能直接驅動電動機工作。電動機將電能轉換為機械能，通過傳動系統驅動車輛前進。傳動系統包括齒輪和軸等部件，它們確保電動機的動力能夠平穩有效地傳遞到車輪，推動車輛行駛。3.燃料電池的優點和缺點（1）優點

1）高能量轉換效率：燃料電池的能量轉換效率遠高于傳統的內燃機，理論上可以接近100%。在實際應用中，燃料電池系統的效率也遠超過傳統發電方式，顯著減少了能源浪費。2）環保與低排放：燃料電池的主要產物是水蒸氣，相比傳統的化石燃料燃燒，幾乎不產生有害的排放物。這使得燃料電池成為實現綠色、低碳能源轉型的重要技術手段。3）燃料多樣性：燃料電池可以使用多種燃料，如氫氣、甲醇、天然氣等，這為能源的多樣化和安全性提供了可能。此外，通過燃料的靈活選擇，燃料電池系統可以根據具體需求和應用場景進行優化。4）靜音運行：燃料電池在工作過程中幾乎不產生噪聲，這對于需要安靜環境的場所（如醫院、圖書館等）來說是一大優勢。模塊化設計：燃料電池系統采用模塊化設計，可以根據需要進行擴展或縮小規模，靈活性高，適應性強。（2）缺點1）高成本：目前，燃料電池的生產成本相對較高，主要原因是生產工藝復雜、材料成本高以及規?；a程度不足。這使得燃料電池在市場上的推廣和普及受到一定限制。2）基礎設施不完善：燃料電池（尤其是氫燃料電池）的發展需要完善的基礎設施支持，如氫氣生產、儲存和運輸系統。目前，這些基礎設施的建設尚處于初級階段，制約了燃料電池的廣泛應用。3）技術挑戰：盡管燃料電池技術已經取得了顯著進步，但仍面臨一些技術挑戰，如催化劑活性降低、質子交換膜老化等問題。這些技術難題需要持續的研發和投入才能解決。4）安全問題：氫燃料電池在使用過程中存在氫氣泄漏和爆炸的風險，雖然可以通過技術手段進行防范和控制，但仍需引起高度重視。5）存儲和運輸難題：對于氫燃料電池而言，氫氣的存儲和運輸是一個重要問題。氫氣是一種易燃易爆的氣體，需要特殊的容器和運輸工具，增加了成本和難度。感謝觀看！項目2動力蓄電池及管理系統認知素養目標：1.培養學生的愛國主義精神，弘揚社會主義核心價值觀。2.培養學生的敬業精神，爭做精益求精的“大國工匠”。3.培養學生的誠信品質，講規矩、講原則，遵守國家法律法規。4.培養學生的友善品質，分工協作、優勢互補、相互幫助、共同進步。5.培養學生養成服從管理、規范作業、安全工作的良好工作習慣。知識目標：1.了解動力蓄電池的分類。2.能夠簡述各種電池的工作原理。3.熟悉動力蓄電池及管理系統的基本結構。4.掌握蓄電池管理系統的功能。能力目標：1.具備對新能源汽車動力蓄電池及管理系統部件識別的能力。2.具有檢索資料，總結純電動汽車不同類型動力蓄電池的結構和特點的能力。3.能夠進行動力蓄電池總成的拆卸與安裝。4.能夠進行蓄電池管理系統的拆卸與安裝。5.具備創新創業的能力。任務2-1動力蓄電池認知與拆裝任務導入某款純電動汽車行駛約50000公里之后，車主到店反映車輛出現動力受限故障，無法正常行駛。經反復試車，維修技術主管判定需要拆卸動力蓄電池模塊并進行檢測。假如你是該維修技師，你能完成這個任務嗎？任務2-2蓄電池管理系統認知與拆裝感謝觀看！機械工業出版社項目3驅動電機及控制系統認知項目目標素養目標：1.培養學生的愛國主義精神，弘揚社會主義核心價值觀。2.培養學生的敬業精神，爭做精益求精的“大國工匠”。3.培養學生的誠信品質，講規矩、講原則，遵守國家法律法規。4.培養學生的友善品質，分工協作、優勢互補、相互幫助、共同進步。5.培養學生養成服從管理、規范作業、安全工作的良好工作習慣。知識目標：1.掌握純電動汽車驅動系統的功能和基本結構。2.能夠描述驅動電機的作用、類型。3.掌握驅動電機的特點。4.了解驅動電機的性能和要求。5.能夠描述驅動電機及變速驅動單元的結構與工作原理能力目標：1.具備對新能源汽車驅動系統部件識別的能力。2.具有檢索資料，總結純電動汽車各種驅動類型的結構和特點的能力。3.能夠進行驅動電機總成的拆卸與安裝。4.能夠進行驅動電機總成的控制器認知與拆裝。5.具備創新創業的能力。任務1驅動系統結構原理認知任務導入一輛2019款比亞迪秦EV拖車進廠維修，客戶反映起動車輛后，汽車無法正常上電，動力系統故障警告燈亮，主告警指示燈亮。你的主管讓你排除故障，假如你是該維修技師，你能完成這個任務嗎？知識準備一、驅動系統的功能目前，驅動系統是電動汽車的三大核心部件之一。驅動系統的任務是在駕駛人的控制下，高效率地將動力蓄電池的電量轉化為車輪的動能，或者將車輪的動能反饋到動力蓄電池中。新能源汽車的驅動電機不僅起電動機的作用，還兼顧發電機的功能。駕駛車輛時，根據駕駛人意愿，整車控制器(有些車型不單獨設立該模塊，而是與電機控制器等集成設計)判斷駕駛人意圖，相應輸入前進、倒退、起步、加速制動等信號,并發出控制指令給驅動電機系統為車輛提供驅動轉矩，以實現對整車的前行、倒車、停車和能量回收，以及駐坡等功能，功能框架簡圖如圖3-1-1所示。圖3-1-1驅動系統的功能架簡圖

二、驅動系統的結構組成驅動系統主要包括驅動電機、電機控制器、變速器以及電機冷卻系統，向驅動車輪提供轉矩，是純電動汽車的唯一驅動裝置。1.驅動電機驅動電機是純電動汽車的唯一動力源，既可以作為電動機又可以作為發電機。作為電動機可將電能轉換成機械能，向外輸出轉矩，驅動汽車前進后退；同時也可以作為發電機發電，在高坡下滑、高速滑行以及制動過程中把勢能或者動能通過電機轉化為電能。應用在新能源汽車（電動汽車）上的驅動電機主要有直流電機、異步電機、永磁同步電機（圖3-1-2）和開關磁阻電機四種形式。。圖3-1-2永磁同步電機2.電機控制器電機控制器通常位于驅動電機的上部，如圖3-1-3所示，是按整車控制器的指令，根據駕駛人操縱變速桿加速踏板和制動踏板等動作，相應輸入的前進、倒退、起步、加速制動以及各種檢測傳感器反饋的信號，通過運算邏輯判斷、分析比較等適時向功率轉換模塊發出相應的指令，對驅動電機的轉速、轉矩和旋轉方向進行控制，使整個驅動系統有效運行。圖3-1-3榮威E50驅動電機控制器3.變速器純電動汽車沒有像燃油汽車那樣的多檔變速器或無級變速器，常用驅動電機匹配單檔固定齒輪比變速器，簡稱單檔變速器或單級減速器，如圖3-1-4所示，主要實現對驅動電機的減速增矩作用。圖3-1-4單檔變速器4.電機冷卻系統純電動汽車在驅動與回收能量的工作過程中，驅動電機及其控制器在工作過程中都會產生熱量，會影響工作性能，因此，需要借助電機冷卻系統進行冷卻，以保證電機的安全運行和使用壽命。常見的驅動電機與控制器冷卻系統如圖3-1-5所示。電動汽車冷卻系統的功能是將驅動電機、驅動電機控制器及其他部件（如車載充電機等）產生的熱量及時散發出去，保證其在要求的溫度范圍內穩定高效地工作。圖3-1-5驅動電機與控制器冷卻系統三、比亞迪秦EV驅動系統結構認知比亞迪秦EV是2019年全新一代純電動汽車，搭載了通過33111高集成化系統設計,極限壓縮空間，標準化程度高的e平臺，第一個“3”代表前驅動總成，由驅動電機、驅動電機控制器以及變速器三者集成，稱為“驅動三合一”，如圖3-1-8所示。驅動電機及電機控制器采用直連的方式，可以減少車輛在運行過程中電纜線的能量損耗以及在能量回收過程中的損耗，因此，轉矩密度提升17%，功率密度提升20%，重量降低25%，體積降低30%，總成成本降低33%。圖3-1-8比亞迪秦EV前驅動力總成任務2驅動系統結構原理認知任務導入驅動電機及其控制系統是新能源汽車動力總成系統的核心組件，用于實現電能與機械能的相互轉換，簡稱驅動電機系統，它主要包括驅動電機和電機控制器。從應用角度看，驅動電機系統與變速器、減速器等耦合形成了電驅動系統，電驅動系統已成為發展的主流。某款搭載永磁同步電機的新能源汽車行駛約60000公里之后，車主到店反映車輛行駛過程中，出現故障，儀表提示請檢查動力系統。經反復試車，維修技術主管判定電機內部驅動電機總成可能存在損壞。假如你是該維修技師，你能完成這個任務嗎？知識準備一、驅動電機的作用電機，也稱為電動機、動力電機或驅動電機，是一種將電能轉化成機械能，用來驅動其他裝置的電氣設備。驅動電機是純電動汽車的唯一動力源，可向外輸出轉矩，驅動汽車前進后退；同時也可以作為發電機發電（例如，在高坡下滑、高速滑行以及制動過程中把勢能或者動能通過電機轉化為電能）。如圖3-2-1是驅動電機的示意圖。圖3-2-1驅動電機的示意圖

二、驅動電機的特點新能源汽車采用的驅動電機有以下特點：1.體積小、功率密度大由于新能源汽車的整車空間有限，因此要求驅動電機的結構緊湊、尺寸要小。這就意味著電機系統（驅動電機+電機控制器）的尺寸將受到很大的限制，電機設計廠家必須想盡辦法縮小驅動電機的體積，即提高電機的功率密度和轉矩密度。尤其是民用的乘用車，對電機的體積限制要求很高，因此業內一般選用高功率密度的永磁同步電機作為驅動電機。2.效率高、高效區廣、重量輕新能源汽車驅動電機的第二個特點就是效率要高、高效區要廣、重量要輕。續駛里程一直是新能源汽車的短板，而提升續駛里程的方法就是提升驅動電機的效率，保證每一度電都能發揮最大的用處。驅動電機的高效工況區要夠廣，保證汽車在大部分工況下的都是處于高效狀態下。減輕電機重量，也能間接降低整車的功耗，實現續駛里程提升。3.安全性與舒適度基于汽車用戶的體驗，新能源汽車驅動電機還需關注電機自身的安全性和舒適度。安全性可以理解成電機的可靠性，即電機在惡劣環境下能否正常工作。可通過高低溫箱試驗來進行安全性能檢測。舒適度，即電機在運行時是否會對駕駛人產生體驗上的不適，關注的是電機運行時的振動和噪聲情況。三、驅動電機的類型電機從很早以前就已經實用化，并且產品種類、形式也越來越豐富。按照電機電源供給進行的分類，新能源電動汽車中驅動電機包括四種類型:直流電機、永磁電機、交流異步電機（感應電機）及開關磁阻電機。1.直流電機直流電機，如圖3-2-2所示，是輸出或輸入為直流電能的旋轉電機，它是能實現直流電能和機械能互相轉換的電機。直流電動機組成結構如圖3-2-3所示。它主要由定子和轉子兩大部分組成。直流電機運行時靜止不動的部分稱為定子，定子的主要作用是產生磁場，由機座、主磁極、換向極和電刷裝置等組成。運行時轉動的部分稱為轉子，其主要作用是產生電磁轉矩和感應電動勢，是直流電機進行能量轉換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由換向器、主軸、轉子鐵芯和轉子繞組等組成。圖3-2-2永磁直流電動機圖3-2-3直流電機組成結構2.交流異步電機交流異步電機，又稱“感應電動機”。1887年，特斯拉發明了感應電機。感應電機是將轉子置于旋轉磁場中，在旋轉磁場的作用下，獲得一個轉動力矩，從而轉子轉動的裝置。感應電機沒有換向器和電刷，結構簡單，可靠性較高，無須維護，能較好地保持高速性能。交流異步電機與同功率的直流電機相比質量約減少了一半，而效率更高。在采用矢量控制方法時，可以獲得與直流電機媲美的可控性和調速范圍，適用于高速運轉。在大功率電動汽車上應用廣泛。交流異步電機在高速運轉時，電機轉子發熱嚴重，工作時要保證電機冷卻，同時感應電機的驅動和控制系統較復雜，運行時需要變頻器提供額外的無功功率來建立磁場，因此感應電機的效率和功率密度偏低，不是能效最優化的選擇。交流異步電機在新能源汽車上應用較多的地區是美國。由于美國高速公路具有一定的規模，除大城市外，汽車一般以一定的高速持續行駛，這種工況下使用感應電機能獲得較高的效率。以常見的三相異步電機為例，各類三相異步電動機都由定子和轉子這兩大基本部分組成，其結構示意圖如圖3-2-4所示，在定子與轉子之間具有一定的氣隙。圖3-2-4感應電機示意圖定子是用來產生旋轉磁場的，三相交流異步感應電動機的定子由外殼、定子鐵芯、定子繞組等部分組成；轉子分為繞線形和籠形兩種，對應的電動機分別稱作繞線異步感應電動機與籠形異步感應電動機。另外，還有端蓋、軸承、風扇、風扇罩、接線盒、吊環等其他附件。交流異步電機的主要特點是轉子與定子磁場變化之間存在轉速差。3.永磁同步電機永磁同步電機是指轉子采用永磁材料勵磁的同步電機，具有較高的功率密度與轉矩密度，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優先選擇永磁同步電機作為汽車動力源。永磁同步電機屬于交流電機。它的轉子旋轉速度與定子繞組所產生的旋轉磁場的速度是一樣的，所以稱為同步電機。如圖3-2-5所示為永磁同步電機結構。圖3-2-5永磁同步電機結構永磁同步電機主要由機殼、定子和轉子組成。定子包括定子鐵芯和定子繞組，定子繞組鑲嵌在定子鐵芯中，繞組的作用是通電時可以產生磁場，鐵芯的作用是可以提高磁導率。一般來說，永磁同步電機的最大的特點是它的定子結構與普通的感應電機的結構非常的相似，多為4極形式，三相繞組按3相4極布置，通電產生4極旋轉磁場。主要是區別于轉子的獨特的結構與其他電機形成了差別。和常用的異步電機的最大不同則是轉子的獨特的結構，在轉子上放有高質量的永磁體磁極。永磁磁極外凸鑲嵌在轉子鐵芯外側，組成若干對磁極。一塊永磁體有一個N極和一個S極。若干個永磁體和鐵芯共同構成了若干條磁路，磁力線方向，這是一個4極轉子。在定子繞組不斷通電產生的磁場吸引下，轉子即隨定子產生的旋轉磁場進行運轉。如圖3-2-6所示為永磁同步電機的定子和轉子的結構。圖3-2-6永磁同步電機的定子和轉子4.開關磁阻電機開關磁阻電動機（SRM）是一種典型的機電一體化電動機，又稱“開關磁阻電動機驅動系統（SRD）”。開關磁阻電機是采用定轉子凸極且極數相接近的大步距磁阻式步進電機的結構，利用轉子位置傳感器通過電子功率開關控制各相繞組導通使之運行的電機。開關磁阻電動機，如圖3-2-7所示，本體采用定子、轉子雙凸極結構，單邊勵磁，即只有定子凸極采用集中繞組勵磁，而轉子凸極上既無繞組，也無永磁體。定子、轉子都由硅鋼片疊壓而成。定子繞組徑向相對的極串聯，構成一相。定子集中繞組，繞組為單方向通電。最常見的組合為6/4極(6個定子凸極與4個轉子凸極)，8/6極或12/8極。圖3-2-7開關磁阻電動機示意圖四、驅動電機的動力總成驅動電機運轉時，輸出的動力經過動力總成（即變速驅動單元，安裝在前機艙內）的齒輪減速機構（即單檔變速器）直接傳遞給傳動軸。如圖3-2-8所示。圖3-2-8比亞迪動力總成（電機及變速器驅動單元）任務3驅動電機控制器的認知與拆裝任務導入一輛純電動汽車無法運行，你的主管初步判斷驅動電機控制器發生故障，讓你更換驅動電機控制器總成，你能完成這個任務嗎？知識準備一、驅動電機控制器的功能大多數電動汽車將驅動電機逆變器與控制模塊集成在一起，稱為驅動電機控制器，簡稱MCU。MCU通常位于驅動電機的上部，作用是利用IGBT將動力蓄電池的直流電轉化為交流電，然后輸出給電機，用于控制電機的運轉速度、運轉方向（前進及倒車）以及將電機作為逆變電機發電（減速及制動時）進行能量回收。MCU是電機的主控制模塊，通過CAN與整車控制器VCU形成通信，接收車輛行駛控制指令，同時利用各種傳感器采集信息，并將運行狀態的信息通過CAN發送給整車控制器VCU，間接地控制車上相關系統正常運行。同時，MCU具備自身內部故障的檢測和處理功能。應用在電動汽車上的驅動電機控制器主要有兩種類型：一種是僅用于控制驅動電機（MCU），如圖3-3-1所示為北汽EV200驅動電機控制器MCU。另一種是具有集成控制功能的驅動電機管理模塊，即集成了MCU與DC/DC變換器、車載充電機及高壓配電箱（BDU）集成一體，是目前純電動汽車與混合動力汽車驅動電機控制器發展的一個趨勢，集成度高的系統既節省了成本，也利于系統之間信息的共享與車輛部件位置的布置設計。如圖3-3-2為比亞迪e5的“四合一”的高壓電控總成，即將驅動電機控制器、DC/DC變換器、車載充電機及高壓配電箱（BDU）集成一體。圖3-3-1北汽EV200電機控制器MCU圖3-3-2比亞迪e5高壓電控總成二、驅動電機控制器的組成驅動電機控制器主要由接口電路、控件主板、IGBT驅動模塊、超級電容、放電電阻、傳感器、殼體水道等組成。（1）控制主板(中央控制模塊)如圖3-3-3所示，控制主板主要包括控制芯片及外圍電路、A-D采樣電路、IGBT驅動和保護電路、位置檢測電路等幾部分。中央控制模塊，對外，通過對外接口，得到整車上其他部件的指令和狀態信息；對內，把翻譯過的指令傳遞給逆變器驅動電路，并檢測控制效果。圖3-3-3控制主板（2）IGBT驅動模塊絕緣柵雙極型晶體管（InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT）是一種快速切換大電流的半導體器件，也是控制電動汽車(需要較大輸出功率)電機的最佳器件，被認為是電動汽車的核心技術之一。目前在驅動電機控制器中使用IGBT模