电动汽车驱动电机控制系统制作实训台方案的实施

崔　幸（北京信息职业技术学院，北京 100070）

电动汽车驱动电机控制系统制作实训台方案的实施

崔幸
（北京信息职业技术学院，北京 100070）

本文主要介绍以北汽新能源E160车型为模型，制作电动汽车驱动电机控制系统实训台。提供一种新能源的教学设备，使汽车电子技术专业（新能源方向）的学生得以了解北汽新能源E160汽车的结构，掌握电动汽车驱动电机控制系统检测和维修。

驱动电机； 控制系统；全真实训台

随着国家大力推广新能源电动汽车，使得汽车动力系统发生了变革。主要趋势是汽车排放洁净化：电动汽车是我国汽车能源发展新趋势。随着电动汽车保有量的不断增加，电动汽车配件的需求量也不断增加，需要大量的有文化有一定专业知识的人才进入新能源电动维修市场。本文介绍的制作电动汽车驱动电机控制系统实训台，是汽车电子技术专业（新能源方向）所学课程汽车动力电机及控制技术实验体系中的一部分。实训台采用国内较新E160车型型，教学与实践紧密结合，实用性强。选择原车的各元器件，连接电路，以便能使学生在实验期间了解掌握更多电动汽车动力系统、及控制工作原理。使之加深印象，达到良好的教学效果。

1 电动汽车驱动电机控制系统实训台总体方案的选择和确定

1.1 电动汽车驱动电机控制系统实训台总体方案的选择。我们把制作电动汽车驱动电机控制系统实训台做为《汽车动力电机及控制技术》课程的一个教学项目、若干个任务。选用北汽新能源纯电动轿车的动力系统进行制作的全真实训台。这样能够较好的完成这个项目教学。《汽车动力电机及控制技术》实验教学采用的实验体系包括直流电动机、交流电动机、永磁无刷直流电动机、永磁同步电动机及开关磁阻电动机的一系列实验。其中永磁同步电动机更能代表当前电动汽车动力系统。通过实训更注重学生能做实验而掌握更多电动汽车动力系统方面以及北汽电动汽车动力系统的相关知识点。

1.2 电动汽车驱动电机控制系统实训台总体方案的确定。电动汽车驱动电机控制系统实训台，选用北汽新能源纯电动轿车E160的动力系统制作的。包括驱动电机、电机控制器、传动系统、动力电池、加速/制动踏板系统等。该设备用于培养职业院校学生掌握纯电动轿车驱动电机与控制器系统工作原理和故障诊断与维修的操作技能培训等。全真实训台组成。组成：该设备由北汽新能源轿车永磁同步电机、电机驱动器、冷凝器及管路、组合仪表、系统工作参数显示仪表、动力电池组、充电系统、测量面板、故障设置系统、实训台移动支架、一体化控制模块、理实一体化软件等组成的完备设备。

2 建立电动汽车驱动电机控制系统平台

主要功能：在实训台上，E150纯电动车驱动电机与控制器系统可以正常运行，在显示仪表上可以观察不同工况下参数的变化。实训台测量面板上分布了E150驱动电机与控制器系统电路图和测量端子，利用万用表等测量仪器在端子处测量不同工况下传感器或执行器等动态参数或波形。配备故障设置系统，对驱动电机和控制器系统电路插入故障，训练故障诊断排除的技能。配备理实一体化软件，可以同时满足多人利用同一实训台进行实训的需要。理实一体化软件包含5个模块。

2.1 理论知识模块。（1）电机系统的构成：介绍永磁同步电机构造，电机控制器构造。（2）电机系统主要技术参数：电机的主要技术参数和控制器的技术参数。（3）电机系统的工作原理和接口定义：介绍电机系统工作原理，旋转变压器构造和工作原理，电机系统的连接示意图，电机接口定义，控制器接口定义。（4）电机系统控制策略：电机系统驱动模式，电机系统发电模式。（5）电机系统故障诊断：冷却系统布置，温度保护功能，旋变故障描述。

2.2 原理教学与虚拟拆装模块。（1）建立模型：在三维虚拟现实环境下，建立北汽新能源E150电动车电机与控制器系统模型，模型可以任意放大、缩小和360度旋转。（2）原理教学：虚拟电机系统模型可以运行，透视观察内部零部件的运动过程和工作原理。（3）虚拟拆装实训：对电机系统进行三维互动拆装实训。可以手动分步拆装，也可以利用自动演示拆装过程。（4）零部件认识：提供电机系统的爆炸图，点击零部件出现其名称。

2.3 故障诊断模块。（1）电路图。故障诊断软件上电路图与电机与控制器系统实训台测量面板上电路图一致。（2）测量点。测量点的位置与电机与控制器系统实训台测量面板上的测量点位置一样，测量点的数据采集电机与控制器系统实训台的数据并实时保持相同。（3）故障设置。在电路图上直接设置故障，通过无线通讯技术将故障设置指令传输到实训台的一体化远程控制模块上，在实训台上产生设置的故障。（4）传感器、执行器学习模块。显示电路图上传感器或执行器的三维动画图、电路原理图、结构解剖图、安装位置图，标准波形图。（5）虚拟仪器。软件界面上提供虚拟万用表、试灯等。

2.4 试验指导书模块。（1）试验指导书格式： Web网页格式，支持三维动画、Flash动画、视频等。（2）电机温度保护测量。利用Flash动画、三维动画、照片、文字、图表和word文档等编制试验书。内容有：学习目标、实训组织、实训准备、实训步骤。实训项目、实训效果、小结等，提供学生工作页。（3）控制器温度保护测量。（4）旋变故障诊断。

2.5 考评模块。（1）理论知识试题库：建立纯电动车电机与控制器系统相关的理论知识题库，试题库对教师开放，教师可以批量导入试题。（2）试卷管理：根据难易程度编辑试卷。（3）试卷批阅：查询每个学生的答题情况，可以批注试卷。（4）人员管理：编辑班级、编辑人员、导入数据。（5）考试答题：学生端答题。（6）实训考核：对实训台进行故障设置，进行故障诊断排除考核。同时考虑方便学生测量实践不易过小，外型尺寸为（长×宽×高：2460mm×1850mm×800mm。以达到提供学生亲自动手检测实训台的功能。学生互查、互评。教师进行验收、考核。完成项目教学。从而达到巩固加深教学成果的目的。

结语

制作电动汽车驱动电机控制系统实训台这个项目，能够较好为汽车电子技术专业（新能源方向）的学生巩固所学的汽车电控方面的知识。又能在电动车电机与控制器系统平台上全面的完成了电动车电机与控制器系统一系列实验教学任务。目标是为学生提供一个汽车新能源方向比较系统的实验平台，使学生形象地模拟和实际演练新能源电动车电机与控制器系统操作、检测维修的全过程。本项目教学的创新点如下：制作紧跟时代发展的全真的新实训台。能够培养学生较全面地了解新能源电动汽车动力电机及控制系统和检修的全过程。一举两得。为学生提供了良好的学习平台，从而能够跟上时代前进步伐，很快适应社会、满足企业需要。成为社会、企业需要的有用的人才。

[1]王艾萌.新能源新型电机的设计及弱磁控制[M].北京：机械工业出版社，2014.

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