新能源汽车驱动电机系统功能数据测试

摘要：阐述、分析驱动电机系统的功能作用，通过大众纯电动汽车e-golf驱动电机实验实训台架，进行各部分参数讲解和数据测试，运用现代检测仪器设备，采用实地测试的方法进行数据的采集和对比、分析，以保证驱动电机系统的完整运行性，从而保证车辆正常行驶。同时，学习新能源汽车核心技术，加强新能源汽车技术的人才培养，为我国新能源汽车产业的发展贡献力量。

关键词：纯电动汽车;驱动电机系统;数据测试

中图分类号：U46;TM30    文献标识码：A    文章编号：2096-4706（2021）07-0025-04

Function Data Testing of New Energy Vehicle Drive Motor System

CHEN Nana

（Tianjin Vocational College of Mechanics and Electricity，Tianjin  300350，China）

Abstract：Explain and analyze the function of the drive motor system. Through the Volkswagen pure electric vehicle e-golf drive motor experimental training platform，various parts of the parameter explanation and data testing are carried out，using modern testing equipment and through field testing methods for data collection，comparing and analyzing to ensure the complete operability of the drive motor system，so as to ensure the normal driving of the vehicle. At the same time，learn the core technology of new energy vehicles，strengthen the training of new energy vehicle technology talents，and contribute to the development of new energy vehicle industry in China.

Keywords：pure electric vehicle;drive motor system;data testing

收稿日期：2021-03-15

0  引  言

近几年，新能源纯电动汽车在技术上得到了突飞猛进的发展，以惊人的速度占据着全球汽车市场，我们的视野也要由燃油汽车转向以电驱动的汽车。为此，我院紧跟国家形势，开设新能源汽车技术专业，建立新能源汽车技术实验实训室，引进先进实验实训设备，采用理实一体化教学方法，进行新能源汽车关键技术的学习，因此，我们选用了大众纯电动e-golf驱动电机实验实训台架进行新能源汽车核心技术的学习，重在对新能源汽车技术的人才培养。

然而，驱动系统是新能源汽车三大核心部件之一，也是主要执行机构、核心技术，其驱动特性决定了汽车行驶的性能指标。整个驱动系统由电动机、功率转换器、控制器、各种传感器、开关信号、电源部分构成，当汽车行驶时，由蓄电池输出电能通过控制器驱动电动机运转，电动机输出的转矩经传动系统带动车轮前进或后退，由此可以看出，驱动电机系统的重要性。因此，我们要对驱动电机系统的各个运行参数进行检测与测试，以保证其正常工作，使汽车正常运行。

测试数据以大众纯电动汽车e-golf驱动电机实验实训台架为准。

1  驱动电机电机温度传感器数据测试

1.1  电机温度传感器原理

电机温度传感器是电机的组成部分，在运行时，电机线圈温度值不能超过允许范围值，温度传感器通过监控其中一个线圈内的温度，来反映其他所有线圈的温度。

电机温度传感器采用NTC负温度系数热敏电阻传感器制成，可通过热敏电阻将温度变量转变成电气系统可以分析的电阻变量，温度较高时热敏电阻内导电材料的导电性比温度较低时好，也就是说电阻随温度升高而降低。电机温度传感器工作时，主要检测电机绕组温度，并提供信息给MCU，再由MCU通过CAN线传给VCU，进而控制水泵工作、水路循环、冷却电子扇工作，以达到调节电机工作温度的目的。如果温度升高且接近最大允许温度，则电机电子控制系统就会降低电机功率，这样可以避免电机热过载。

1.2  电机温度传感器数据检测

掌握原理之后，我们进行数据测试：

（1）数据测试车型：大众e-golf纯电动汽车电机温度传感器。

（2）测试工具：数字万用表。

（3）测试步骤：

1）设备通电，打开点火开关。

2）在驅动电机台架上找到电机温度传感器测试孔。

3）万用表校表：将万用表调至蜂鸣挡，正负表笔搭在一起，万用表显示“0”，蜂鸣器响，为正常可使用状态。

4）万用表挡位选择到直流电压挡，红色表笔P接入正极测试孔端子，黑表笔N接入负极测试孔端子。

5）此时读取电机温度显示值为1.78 V。

传感器电路连接温度传感器由电机电子控制系统提供5 V电压，热敏电阻上的任何温度变化都会导致电压信号变化，实验台架上温度传感器电压值的实际测试数据值为1.78 V，如图1所示，在正常值范围之内（0～5 V之间），电机工作正常。

2  加速踏板位置传感器数据测试

2.1  加速踏板位置传感器原理

新能源纯电动汽车上，整车控制器是驱动电机系统的控制中心，它对所有的输入信号进行处理，并将电机控制系统的运行状态信息发送给整车控制器。加速踏板位置传感器输出信号送入电机控制器，控制牵引电机的旋转，并通过减速器、传动轴、差速器、半轴等机械传动装置驱动车轮，使汽车运行。

2.2  加速踏板位置传感器数据检测

掌握原理之后，我们进行数据测试：

（1）数据测试车型：大众e-golf纯电动汽车加速踏板位置传感器。

（2）测试工具：数字万用表。

（3）测试步骤：

1）设备通电，打开点火开关。

2）在电机台架上找到加速踏板供电正极测试孔。

3）万用表校表：将万用表调至蜂鸣挡，正负表笔搭在一起，万用表显示“0”，蜂鸣器响，为正常可使用状态。

4）万用表挡位选择到直流电压挡，红色表笔P接入测试孔正极端子，黑表笔N接入测试孔负极端子。

5）此时读取加速踏板供电正极显示值为12.00 V，如图2所示。

6）万用表挡位选择到直流电压挡，红色表笔P接入测试孔传感器信号端子，黑表笔N接入测试孔负极端子。

7）踩油門，读取加速踏板信号显示值为3.368 V，并在0 V～ 5 V之间变化，如图3所示。

8）万用表挡位选择到直流电压挡，黑色表笔N接入加速踏板供电负极测试孔，红表笔P接入公共搭铁端测试孔负极端子。

9）读取加速踏板负极端子显示值为0.02 V，如图4所示。

加速踏板位置传感器电源端供电为12 V，实测值为12 V，符合标准，数值正常;信号端子测试数值为踩下油门踏板时在0～5 V之间变化，实测值符合正常值范围之内，正常;负极端子根据测试值可知，接地正常。

3  制动开关信号数据测试

3.1  制动开关信号作用

制动开关信号是车辆识别驾驶员制动意图的主要依据。在电动汽车中，车辆挡位切换、爬行控制、巡航以及制动能量回收等功能都需要依据制动开关信号作为判断条件，制动开关状态直接关系到车辆能否正常行驶。

3.2  制动开关信号检测

掌握原理之后，我们进行数据测试：

（1）数据测试车型：大众e-golf纯电动汽车制动开关。

（2）测试工具：数字万用表。

（3）测试步骤：

1）设备通电，打开点火开关。

2）在电机台架上找到制动开关信号端测试孔。

3）万用表校表：将万用表调至蜂鸣挡，正负表笔搭在一起，万用表显示“0”，蜂鸣器响，为正常可使用状态。

4）万用表挡位选择到直流电压挡，红色表笔P接入制动开关信号测试孔，黑表笔N接入测试孔负极端子。

5）踩下制动踏板，读取数值为77.07 V，正常，如图5所示。

4  CAN通信线H、CAN通信线L检测

随着人们对现代汽车功能需求的不断增加、对可靠性要求的不断提升，越来越多的电子控制单元ECU被应用于汽车控制环境，而总线技术将众多的ECU组建为车内网络以进行数据通信和数据共享，这样能够减少车载线束的布局，实现整车的智能状态控制和智能故障监测。

目前，CAN总线是汽车网络系统中应用最为普遍的，它表示控制器局域网，是国际标准化的串行通信协议。

纯电动汽车中存在着两条独立的总线系统，分别是高速CAN和低速CAN。

高速CAN总线控制连接汽车的驱动系统，可对动力电池、驱动电机、转向系统和制动系统等进行控制和信息传输;低速CAN总线可对车身系统进行控制和连接，例如照明系统、空调系统、电动门窗系统、各类传感器等，并且通过网关接入高速CAN总线。

4.1  CAN-H测试

掌握原理之后，我们进行数据测试：

（1）数据测试车型：大众e-golf纯电动汽车CAN-H通信线。

（2）测试工具：数字万用表。

（3）测试步骤：

1）设备通电，打开点火开关。

2）在电机台架上找到CAN-H通信线输入测试孔。

3）万用表校表：将万用表调至蜂鸣挡，正负表笔搭在一起，万用表显示“0”，蜂鸣器响，为正常可使用状态。

4）万用表挡位选择到直流电压挡，红色表笔P接入测试CAN-H测试端子，黑表笔N接入负极测试端子。

5）读取数值为2.43 V，如图6所示。

4.2  CAN-L测试

掌握原理之后，我们进行数据测试：

（1）数据测试车型：大众e-golf纯电动汽车CAN-L通信线。

（2）测试工具：数字万用表。

（3）测试步骤：

1）设备通电，打开点火开关。

2）电机台架上找到CAN-L通信线输入测试孔。

3）万用表校表：将万用表调至蜂鸣挡，正负表笔搭在一起，万用表显示“0”，蜂鸣器响，为正常可使用状态。

4）万用表挡位选择到直流电压挡，红色表笔P接入测试CAN-L端子，黑表笔N接入测试孔负极端子。

5）读取数值为2.38 V，如图7所示。

正常情况下，CAN-H标准电压为2.6 V左右，CAN-L标准电压为2.4 V左右，实测值为正常，数据传输正常。

5  驱动电机位置传感器电源检测

5.1  驱动电机位置传感器原理

驱动电机位置传感器位于三相电流驱动电机的右侧，它用于确定转子相对定子的准确位置。转子旋转时带动信号轮一起旋转，它将感应信号传输给电子供电控制系统驱动电机位置传感器，它的供电电压是5 V，该电压用于在内部放大并处理测得的信号。

传感器工作时，发送一个正弦和余弦信号给电子供电控制系统，电子供电控制系统会分析相移的变化。因此，电子供电控制系统可以识别电机转速和旋转方向及其公差。

驱动电机的转子上有一个对称的曲形轮，传感器生成的信号电压反映曲形轮的所有属性，根据转子位置的N/S磁极的位置，激活相应的U、V、W三个相，这样转子磁场就可与定子磁场同时运转。

因此，驱动电机位置传感器可以检测转子的位置、旋转速度与旋转方向。它有四个针脚，分别为电源线、信号端子A、信号端子B，接地线。

5.2  驱动电机位置传感器数据检测

掌握原理之后，我们进行数据测试：

（1）数据测试车型：大众e-golf纯电动汽车CAN-H。

（2）测试工具：数字万用表。

（3）测试步骤：

1）打开点火开关。

2）在电机台架上找到电机编码器电源+测试孔。

3）万用表校表：将万用表调至蜂鸣挡，正负表笔搭在一起，万用表显示“0”，蜂鸣器响，为正常可使用状态。

4）万用表挡位选择到直流电压挡，红色表笔P接入测试孔电源端子，黑表笔N接入测试孔负极端子。

5）读取电机编码器电源+，数值为5.22 V，正常，说明供电与搭铁线路正常。

5.3  驱动电机位置传感器D挡和R挡信号波形

挂入D挡行车，踩下加速踏板，挡位信号和加速踏板位置信号送入整车控制器VCU，驾驶员的挡位信息被VCU识别，并通过CAN线送入驱动电机控制器MCU，MCU再根据转子位置，将三相交流电送入永磁同步电机定子，使定子绕组中形成旋转磁场。由于转子上安装了永磁体，永磁体的磁极是固定的，因此在定子中产生的旋转磁场会带动转子进行旋转。当加大加速踏板行程，电机控制器IGBT导通频率上升，电动机转矩增加，获取最大转矩。

R挡倒车时，根据驾驶员的意图将挡位信号发送给VCU，同时通过CAN线发送给驱动电机控制器MCU，MCU根据转子当前运转位置，改变三相交流电动机的通电顺序，实现电动机反转，车辆倒行。

在了解D挡和R挡的行车控制原理后，根据大众e-golf实验实训台架，我们要读取D挡和R挡波形，测试步骤为：

（1）打开点火开关。

（2）在电机台架上找到电机编码器测试端测试孔。

（3）使用示波器测量电机位置传感器信号波形：红色表笔P接入测试孔3号端子，信号线A，黑表笔N接入测试孔4号端子，接地，此处注意：黑表笔N一定要连接驱动电机位置传感器4号针脚接端。调整示波器到合适量程，如图8所示。

（4）示波器自动校表，对驱动电机D挡、R挡波形测试参数进行设定，如图9所示，测试线安装于示波器1通道，关闭2通道，电压幅值选择到2.0 V，频率调整为500微秒。

（5）分别挂入D挡和R挡，踩下制动踏板，读取示波器波形，波形随电机转速的变化而变化，查看相关波形，在D擋或R挡行驶时，两个信号波形略有不同，相比D挡，R挡的波形稍有迟缓。因此，驱动电机控制单元根据两个信号波形的前后顺序来识别驱动电机的旋转方向。波形图如图10、图11所示。

经示波器测试，能够正确读取示波器D挡和R挡波形，并且驱动电机稳定运转。

6  结  论

根据大众纯电动汽车e-golf驱动电机实验实训台架，我们利用检测设备，对驱动电机系统的各运行参数进行了数据的检测与测试，从数据检测情况来看，数据正常;由于驱动电机系统是纯电动汽车行驶的核心部件，它通过内部的驱动电机完成能量的转换，将电池的电能转换为机械能，进而推动汽车向前行驶，并要求其系统加减速敏捷，高速行驶稳定，转矩范围合理，工作效率高，运行平稳可靠，因此，对驱动电机系统各运行参数进行测试，以保证车辆正常行驶。同时，学习和掌握新能源纯电动汽车核心技术，培养优秀人才，在核心技术学习的驱动引领下，未来新能源汽车产业和核心技术也将不断创新升级，因此，引入优秀人才，加快我国新能源汽车的发展和转型。

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作者简介：陈娜娜（1981.03—），女，汉族，吉林长春人，讲师，本科，研究方向：汽车电子控制技术、新能源汽车技术、新能源汽车电机控制技术。