電動汽車驅動電機控制系統制作實訓臺方案的實施

崔　幸（北京信息職業技術學院，北京 100070）

電動汽車驅動電機控制系統制作實訓臺方案的實施

崔幸
（北京信息職業技術學院，北京 100070）

本文主要介紹以北汽新能源E160車型為模型，制作電動汽車驅動電機控制系統實訓臺。提供一種新能源的教學設備，使汽車電子技術專業（新能源方向）的學生得以了解北汽新能源E160汽車的結構，掌握電動汽車驅動電機控制系統檢測和維修。

驅動電機； 控制系統；全真實訓臺

隨著國家大力推廣新能源電動汽車，使得汽車動力系統發生了變革。主要趨勢是汽車排放潔凈化：電動汽車是我國汽車能源發展新趨勢。隨著電動汽車保有量的不斷增加，電動汽車配件的需求量也不斷增加，需要大量的有文化有一定專業知識的人才進入新能源電動維修市場。本文介紹的制作電動汽車驅動電機控制系統實訓臺，是汽車電子技術專業（新能源方向）所學課程汽車動力電機及控制技術實驗體系中的一部分。實訓臺采用國內較新E160車型型，教學與實踐緊密結合，實用性強。選擇原車的各元器件，連接電路，以便能使學生在實驗期間了解掌握更多電動汽車動力系統、及控制工作原理。使之加深印象，達到良好的教學效果。

1 電動汽車驅動電機控制系統實訓臺總體方案的選擇和確定

1.1 電動汽車驅動電機控制系統實訓臺總體方案的選擇。我們把制作電動汽車驅動電機控制系統實訓臺做為《汽車動力電機及控制技術》課程的一個教學項目、若干個任務。選用北汽新能源純電動轎車的動力系統進行制作的全真實訓臺。這樣能夠較好的完成這個項目教學。《汽車動力電機及控制技術》實驗教學采用的實驗體系包括直流電動機、交流電動機、永磁無刷直流電動機、永磁同步電動機及開關磁阻電動機的一系列實驗。其中永磁同步電動機更能代表當前電動汽車動力系統。通過實訓更注重學生能做實驗而掌握更多電動汽車動力系統方面以及北汽電動汽車動力系統的相關知識點。

1.2 電動汽車驅動電機控制系統實訓臺總體方案的確定。電動汽車驅動電機控制系統實訓臺，選用北汽新能源純電動轎車E160的動力系統制作的。包括驅動電機、電機控制器、傳動系統、動力電池、加速/制動踏板系統等。該設備用于培養職業院校學生掌握純電動轎車驅動電機與控制器系統工作原理和故障診斷與維修的操作技能培訓等。全真實訓臺組成。組成：該設備由北汽新能源轎車永磁同步電機、電機驅動器、冷凝器及管路、組合儀表、系統工作參數顯示儀表、動力電池組、充電系統、測量面板、故障設置系統、實訓臺移動支架、一體化控制模塊、理實一體化軟件等組成的完備設備。

2 建立電動汽車驅動電機控制系統平臺

主要功能：在實訓臺上，E150純電動車驅動電機與控制器系統可以正常運行，在顯示儀表上可以觀察不同工況下參數的變化。實訓臺測量面板上分布了E150驅動電機與控制器系統電路圖和測量端子，利用萬用表等測量儀器在端子處測量不同工況下傳感器或執行器等動態參數或波形。配備故障設置系統，對驅動電機和控制器系統電路插入故障，訓練故障診斷排除的技能。配備理實一體化軟件，可以同時滿足多人利用同一實訓臺進行實訓的需要。理實一體化軟件包含5個模塊。

2.1 理論知識模塊。（1）電機系統的構成：介紹永磁同步電機構造，電機控制器構造。（2）電機系統主要技術參數：電機的主要技術參數和控制器的技術參數。（3）電機系統的工作原理和接口定義：介紹電機系統工作原理，旋轉變壓器構造和工作原理，電機系統的連接示意圖，電機接口定義，控制器接口定義。（4）電機系統控制策略：電機系統驅動模式，電機系統發電模式。（5）電機系統故障診斷：冷卻系統布置，溫度保護功能，旋變故障描述。

2.2 原理教學與虛擬拆裝模塊。（1）建立模型：在三維虛擬現實環境下，建立北汽新能源E150電動車電機與控制器系統模型，模型可以任意放大、縮小和360度旋轉。（2）原理教學：虛擬電機系統模型可以運行，透視觀察內部零部件的運動過程和工作原理。（3）虛擬拆裝實訓：對電機系統進行三維互動拆裝實訓。可以手動分步拆裝，也可以利用自動演示拆裝過程。（4）零部件認識：提供電機系統的爆炸圖，點擊零部件出現其名稱。

2.3 故障診斷模塊。（1）電路圖。故障診斷軟件上電路圖與電機與控制器系統實訓臺測量面板上電路圖一致。（2）測量點。測量點的位置與電機與控制器系統實訓臺測量面板上的測量點位置一樣，測量點的數據采集電機與控制器系統實訓臺的數據并實時保持相同。（3）故障設置。在電路圖上直接設置故障，通過無線通訊技術將故障設置指令傳輸到實訓臺的一體化遠程控制模塊上，在實訓臺上產生設置的故障。（4）傳感器、執行器學習模塊。顯示電路圖上傳感器或執行器的三維動畫圖、電路原理圖、結構解剖圖、安裝位置圖，標準波形圖。（5）虛擬儀器。軟件界面上提供虛擬萬用表、試燈等。

2.4 試驗指導書模塊。（1）試驗指導書格式： Web網頁格式，支持三維動畫、Flash動畫、視頻等。（2）電機溫度保護測量。利用Flash動畫、三維動畫、照片、文字、圖表和word文檔等編制試驗書。內容有：學習目標、實訓組織、實訓準備、實訓步驟。實訓項目、實訓效果、小結等，提供學生工作頁。（3）控制器溫度保護測量。（4）旋變故障診斷。

2.5 考評模塊。（1）理論知識試題庫：建立純電動車電機與控制器系統相關的理論知識題庫，試題庫對教師開放，教師可以批量導入試題。（2）試卷管理：根據難易程度編輯試卷。（3）試卷批閱：查詢每個學生的答題情況，可以批注試卷。（4）人員管理：編輯班級、編輯人員、導入數據。（5）考試答題：學生端答題。（6）實訓考核：對實訓臺進行故障設置，進行故障診斷排除考核。同時考慮方便學生測量實踐不易過小，外型尺寸為（長×寬×高：2460mm×1850mm×800mm。以達到提供學生親自動手檢測實訓臺的功能。學生互查、互評。教師進行驗收、考核。完成項目教學。從而達到鞏固加深教學成果的目的。

結語

制作電動汽車驅動電機控制系統實訓臺這個項目，能夠較好為汽車電子技術專業（新能源方向）的學生鞏固所學的汽車電控方面的知識。又能在電動車電機與控制器系統平臺上全面的完成了電動車電機與控制器系統一系列實驗教學任務。目標是為學生提供一個汽車新能源方向比較系統的實驗平臺，使學生形象地模擬和實際演練新能源電動車電機與控制器系統操作、檢測維修的全過程。本項目教學的創新點如下：制作緊跟時代發展的全真的新實訓臺。能夠培養學生較全面地了解新能源電動汽車動力電機及控制系統和檢修的全過程。一舉兩得。為學生提供了良好的學習平臺，從而能夠跟上時代前進步伐，很快適應社會、滿足企業需要。成為社會、企業需要的有用的人才。

[1]王艾萌.新能源新型電機的設計及弱磁控制[M].北京：機械工業出版社，2014.

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