主页 > 行业标（biāo）准 > 纯电动汽车制动开关/电机（jī）控制器检测 2025-12-23

纯电动汽车制（zhì）动开关（guān）/电机控制器检测

一（yī）、新能（néng）源电机性能实验台-实验目的
1. 正确认识纯电动汽车制动（dòng）开关/电机控制器的作用
2. 了解纯电动汽车制动开关/电机控制器的结构
3. 对制动开关/电机控制器检测，观察其结构，分析其工作（zuò）原理，熟悉其部件。
4. 对纯电动汽车（chē）制动开关（guān）/电机控（kòng）制器（qì）有一个初（chū）步的认识及掌握其检测方法。

二、新能（néng）源（yuán）电机性能实验台-实验原理及说明
1.万用表功能（néng）使用介绍。
2. 示波器功能使用介绍。
3.制动开关模拟检测
不踩下（xià）制动踏（tà）板时（shí），测量制动开关的电阻值。
踩下制动踏板时，测量制动开关的电阻值。
对比二种工况下制动（dòng）开关的电阻值。
4.控制器模拟检测
4.1 电源与（yǔ）地线引线测量，图示控制（zhì）器电路。如图（tú）1所（suǒ）示。
4.2刹车开关与控制器之前引线测量。

图1 电动（dòng）车控制器接（jiē）线图

4.3电（diàn）机控制器主要端子功（gōng）能
电源输入:
粗红色线为电源正端;黑（hēi）色线为电源负端;细橙色线为（wéi）电门锁。
电机（jī）相位（u、v、w输出）:
粗黄色线为U ;粗绿色线（xiàn）为V;粗蓝色线（xiàn）为（wéi）W。
油门（mén）信号输入：
细红色线为+5V电源；细绿色为油门信号输入；细黑色线为接地线。
电机霍耳（A、B、C输（shū）入（rù））：
细红色线为+5V电源；细黑色线为接地线；细黄色线为 A；细绿色线为 B；细蓝色线为 C 。
刹车（柔性EABS+机（jī）械刹）：
细黄色线为柔性EABS；细蓝色线为机械刹（高电平刹车：+12V）；细（xì）黑色线为接地线（低电平刹车）。
电子（zǐ）油门传感器：
细红色（sè）线为+5V电源；细黑色线为接地线（xiàn）；细绿色线为（wéi）传感器信号输入。
仪表（转速（sù））：细紫（zǐ）色线（xiàn）。
5.纯（chún）电动汽车制动开关
5.1纯电动汽车制动开关是开关量信号，有高电位有效与低电位有效二种型号。
高电位（wèi）有效：提供DC电源有（yǒu）效；
低（dī）电位有效：提供接地有效；
5.2纯电动汽车制动开关提供制动信号给电机控制器。电机控制器控制（zhì）电（diàn）机停转等。
5.3制动开关与踏板如图2所示。

图2 制动开关与（yǔ）踏（tà）板

6.纯电动汽车电机控制器
控制器是控制电机转速的部件，也是电（diàn）动车电气系统（tǒng）的（de）核心，具有欠压、限流、过流保护（hù）等功能（néng）。控制器是电动车能量管理与各种控（kòng）制（zhì）信号处理的（de）核心部件。电机控制（zhì）器的原理（lǐ）如图3所（suǒ）示。

图3 电机控制器的原理

电机（jī）控制器作为整个制动（dòng）系统的控制中（zhōng）心，它由逆变器和控制器两部分（fèn）组成。逆变器接收电池输送过来的直（zhí）流电（diàn）电能，逆变成三相（xiàng）交流电给汽车电机提供电源（yuán）。控制器（qì）接受电机转速（sù）等信号反馈到仪（yí）表，当发生制动或者加速行（háng）为时，控制器控制变频（pín）器频率的升（shēng）降，从而（ér）达到加速或者（zhě）减速的目的。
电机控制器的分（fèn）类（lèi）
1）直流电机驱动系统
  电机控制（zhì）器一（yī）般采用脉宽（kuān）调制(PWM)斩波控制方（fāng）式，控制技术简单、成熟、成本低（dī），但效率低、体积大等（děng）缺点。
2）交流感应电机（jī）驱动系统
  电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相交流的（de）电源变换，采用变频调速方（fāng）式实现电机（jī）调速，采用矢量控制或直接转矩控（kòng）制策略实（shí）现电机转矩控制（zhì）的快速响（xiǎng）应。
3）交流永磁电机驱动系统（tǒng）
   包括正弦波永磁同步电机驱动系统和梯形波无刷直流电（diàn）机驱动系统，其中正弦波永磁同步电机控制器采用（yòng）PWM方式（shì）实现（xiàn）高压（yā）直流（liú）到三（sān）相交流的电源变换，采用（yòng）变频调速方式实现电机调速；梯形波无刷直流电机（jī）控制通常采用“弱磁调速”方式实现电（diàn）机的控制。由于正（zhèng）弦波永磁同步电机驱动系统低速转矩脉动（dòng）小且高速恒功率区调速更（gèng）稳定，因此比梯形波无刷直流电机驰动系统具有更好的应用前景。
4）开关（guān）磁阻电机驱（qū）动系统
     开关磁阻电机驱动系统的电机控制一般（bān）采（cǎi）用模糊滑模控（kòng）制方法。目前纯电动汽车所用电机均为永磁同步电机，交流（liú）永磁电机采用稀土永磁体励磁，与感（gǎn）应（yīng）电机相比不需要励磁电路，具有效率高、功率密度大、控制精度高、转矩脉动小等特点。
电动控制器的相关术语
1）额定功率：在额定（dìng）条（tiáo）件下的输出功率。
2）峰值功（gōng）率（lǜ）：在规定（dìng）的持续时间内，电机允许（xǔ）的（de）最大输出功率。
3）额（é）定转（zhuǎn）速：额定功率下电机的转速。
4）最（zuì）高工作转速：相应于电动汽车最高设计（jì）车速的电机转速。
5）额定转矩：电机在额定功率和额（é）定转速（sù）下的输出（chū）转矩。
6）峰（fēng）值转矩（jǔ）：电机在规定的持续时间内允许输出的最（zuì）大转矩。
7）电机及控制器整体效率：电机转轴输出功率除以（yǐ）控制器输入功率再乘以100%。
控制（zhì）器简介
简略地讲控制器是（shì）由周边器件和主芯片（或单片机（jī））组成。周边器件是一（yī）些功能器（qì）件，如执行、采样等（děng），它们是电阻、传感器、桥式开关电路（lù），以及（jí）辅助单片机或专用集成电路完成控制过程的器件；单片机也称微控制器，是在一块集成片上把存贮器、有变换信号语言的译码器、锯齿波发生器（qì）和脉宽调制功（gōng）能电（diàn）路（lù）以及能使开关电路（lù）功率管导通或截止、通（tōng）过方波控制功率管的的导通时间以控制电机（jī）转速的驱动电路、输入输出端口等集（jí）成在一起（qǐ），而构成的计算机片。
控制器的设计品质、特性、所采用的微处理器的功能、功率（lǜ）开关器件电路及周边器件布局等，直接（jiē）关系到整车的性能和运行状态（tài），也影响控制器本（běn）身性能和效率。
控制器的型（xíng）号
目前电动车所采用的控制器电路原理基本相同或接（jiē）近。有刷和无刷直流电（diàn）机大都采用脉宽调制的PWM控制（zhì）方法调（diào）速，只是选用驱（qū）动电路、集成电路、开关电路功率晶体管和某些相关功（gōng）能上的差别。元器件和电路上的差异，构成了控（kòng）制器性能（néng）上的不大相同。控制器从结构上分两种（zhǒng），我们把它称为分离式和整体（tǐ）式。
控制器（qì）的保护功能
保护功能是对控制器中（zhōng）换相功率管、电源免过放电，以及电动机在运行中，因某种故障或（huò）误操作而导致的可能引起的损伤等故障出现时，电路根据反馈信号采取（qǔ）的保护措施。电动车基本的保护功能和扩展功（gōng）能如下：
1）制动断电
当（dāng）制动时，开关被推押闭合或被断开，而改变了原来的开关状态。这个变（biàn）化形（xíng）成信号传送到控制电路中，电路根据预设程序发出指令，立即切断基极驱动电流，使功率截止，停止供电。因而，既保护（hù）了功率（lǜ）管本身，又保护（hù）了电动（dòng）机（jī），也防止了电源的浪费。
2）欠（qiàn）压保护
这里指的是电源的电压。当放电（diàn）最后阶段，在负（fù）载状（zhuàng）态下，电源电压已经接近“放电终止电（diàn）压”，控制器面板（或仪表显示盘）即（jí）显示电量不足，引起注意，计划（huá）自己的（de）行程。当（dāng）电（diàn）源电压已经达到放终时，电压取样电阻将分流信息馈入比较器，保护（hù）电路即按预先设定的程序发出指令，切断电流以保护电（diàn）子器（qì）件和电源。
3）过流保护
电流超（chāo）限对电机和电路一系列元器件都可能造成损伤，甚至烧毁，这是绝对应当避（bì）免的。控制电路中，必须具备这种（zhǒng）过电流的保护功能，在过流时经过一（yī）定的延时即切断电流。
4）过载保护
过载保（bǎo）护和过电流保护是相同的，载重超限必然引起电流超限。如果没有这种保护功能，不一定在哪个环节上引起损伤，但首当其冲的就是开关功率管，只要控（kòng）制器功率管烧（shāo）毁一只，变成两相供电后电动机运转即变得无力，可以感觉到脉动（dòng）异常；若继（jì）续使用，接着就烧毁第2个、第3个功率（lǜ）管。有两相功率管（guǎn）不工作，电动机即停止运（yùn）行（háng），电机则失去控制功能。因此，由过载引起的过电流是很危险的。但只要有（yǒu）过电流保护，载重超限后电路自动切断（duàn）电源，因（yīn）超载而引起（qǐ）的一系（xì）列后（hòu）果都可以避免。
5）欠速保护
属于过流保护范畴，是为不具备0速起步功能的控制系统而设置。
6）限速保护
电（diàn）动车独有（yǒu）的设计控制程序。车速超过某一预定值时，电路停止供电（diàn）不予助力。
7）堵转保护（hù）
控制器能自动判断电机（jī）在过流（liú）时是（shì）处于完全堵（dǔ）转状态还是在运行状态或电（diàn）机短路状态，如果过流时是处于运行状态，控制器将限流值设定在（zài）固定值（zhí），以保持整车的驱动能力；如电机处于纯堵转状态，则控制器2秒后将限流值控制在10A以下（xià），起（qǐ）到（dào）保护电机和电池，节省电能确保控制器及电池的安全。
控制器内部（bù）结构如（rú）图4所示。

图4 控制器内部结构

控制器的控制（zhì）类型
1）方波控制器：采用霍尔（ěr）传感（gǎn）器采集转子位置，以此为基准信号（hào）控制绕组强制换相（xiàng）而达到让电机转动，因为（wéi）它的技术成熟，普（pǔ）遍使用的控制器。缺点是：方波控制器对于整个电动车（chē）来说，电机换相导（dǎo）致电流突变（biàn）而导致（zhì）转矩脉动较大，使车子启动噪音大且不平稳，起步扭矩小，效率不高。
2）零功耗控制器：把电源锁钥匙（shí）关掉（diào），然后按一下车把上的防盗键。控制器进入防盗预警状（zhuàng）态，强行推动电机时（shí），触发控制（zhì）器里单片机工作，喇叭会发出报警声并锁死电机。
3）无霍尔控制（zhì）器：因为没有霍尔传感器件，所以采用的是一种反向电压（yā）的模糊计算方式而达到换相，这种控制器一般用在（zài）维修市场，特点是：免去了配对相位的麻烦，装上就能使用。缺点是（shì）：因没有霍尔传感器（qì）件，所（suǒ）以起步有死角，效率比方波控制器还（hái）低。此（cǐ）类型控制器也逐（zhú）渐被市场所淘汰。
4）智能双模控制器：双模，顾名思义就是两（liǎng）种工（gōng）作模式，普通方波控制+无霍尔控制，在普（pǔ）通状（zhuàng）态下，控制（zhì）器可自动（dòng）识别电动车电机的换（huàn）相角度，霍尔相位和电机输出相位，当电动车在正常行驶时，出现霍尔故障或者霍尔（ěr）器件坏（huài）掉（diào）时，可以自动检测到并平滑（huá）的过渡到无霍尔模（mó）式，方便用户将车开到维修店，维（wéi）修好后又能自（zì）动切（qiē）换回有霍尔状态。这种控制器挤掉了老的单纯的无霍尔控制（zhì）器，成为二级维修市场的主要产品。有部分整车公司也在使用这种控制器。
5）正弦波控制器（qì）：正弦控制器是理想的控制器（qì）模式，基于空间矢量变频控制（zhì）算法，控制器（qì）转换效率高，能（néng）有（yǒu）效减少控制器温升和延长电池续航里程，解决了车子在起（qǐ）步时出现的（de）抖动和不平稳（wěn）而且起步扭矩大，效率高，但温升较快（kuài），对控（kòng）制器（qì）本身的器件（jiàn）都是考验，要配合正弦电（diàn）机才能（néng）达到最佳的效（xiào）果。
6）总线控制器：一种（zhǒng）新型的控制方式（shì），内部同样是采用方波桥式开关电路，整车的仪表和控制器是配合使用，车身前后电路连接，中间只有三根线，一根电源正，一根电源负，一根通讯线，采用的是汽车总线技术。因其（qí）线束少了（le），节点少（shǎo）了，故障点也就少了。
三、新（xīn）能源电机性能实验台-实验仪器
实验仪器,包括仪器设（shè）备条（tiáo）件、物质条（tiáo）件、相关文献资料等。

序号	名称	数量	主要用途
1	新能（néng）源汽车驱动系统结构与性能实（shí）验台（tái）
2	汽车（chē）电工（gōng）绝缘工具组（zǔ）
3	汽车高压万用表
4	绝缘手套
5	汽车示（shì）波器
6	纯电动（dòng）汽车制动开关
7	纯电动汽车控制（zhì）器

四、实验内容和步骤

(一）纯电动汽车制动开关/电机控（kòng）制器认识（shí）
1.观摩新（xīn）能源汽车驱（qū）动系统结构与（yǔ）性能实验台（tái），识别制动开（kāi）关/电机控制器部件（jiàn）安装位置（zhì）。
2.观（guān）摩新能源汽车驱动系统结构（gòu）与性能实验台，识（shí）别制动开关/电机控制器各引线功能。
(二）纯电（diàn）动汽车制（zhì）动开关/电机控制器检测
纯（chún）电动汽（qì）车制动开关检测
1)闭合（hé）电（diàn）源（yuán）总开关，点火（huǒ）开关ON位置。
2)换挡（dǎng）操纵机构手（shǒu）柄置于（yú）“前进/或者倒车（chē）”档，右脚（jiǎo）轻踩电子（zǐ）加速踏（tà）板（bǎn），车辆前轮开始运转；
3)不（bú）踩下刹车（chē）踏板，万用表检测刹车开关的端子与地线电压值（zhí）。
4)踩下刹车踏板，万用（yòng）表检（jiǎn）测刹车开关的端子与地（dì）线电压值。
5)关闭点火开关，踩下与不（bú）踩下刹车踏板，万用表检测刹车开关的端子电阻值。
纯电动汽车电机控制器检测
1)闭合电源总开（kāi）关点火开关ON，万用表检测（cè）控制器的电源端（duān）子与地线电（diàn）压值。
2）参照面板原理图，万用表检测（cè）控制器的开关量端子与地线电压值、电阻（zǔ）值（zhí）。
3)参照面板原理图（tú），万用表检测控（kòng）制器的各传感器信号端子与地线电压（yā）值。
4)松开手刹，换挡操纵机构手柄置（zhì）于“前进/或者（zhě）倒车”档，右脚轻踩电子加速踏板（bǎn），车辆前（qián）轮开始运转（zhuǎn）；
5)慢慢踩（cǎi）下加速踏（tà）板，示波（bō）器检测控（kòng）制器输出UVW端子波形（xíng）且记（jì）录。
6)慢慢踩下加速踏板，示波器检（jiǎn）测控制器（qì）入（rù）传感器（霍尔（ěr）ABC与电子油门传感（gǎn）器）信号端子波（bō）形且记录。
故障模拟
1)闭合电源总开关，点火（huǒ）开关ON位置。
2)换挡操纵机（jī）构（gòu）手（shǒu）柄置于“前（qián）进/或者（zhě）倒车”档，右脚轻踩电子加速踏（tà）板（bǎn），车辆前轮（lún）开始运转；
3)如（rú）“霍尔传感器”故（gù）障开关向“0”方向按下时，设置故障。
4)踏下电子油门，检查（chá）故障（zhàng）现（xiàn）象。
5)万用（yòng）表检测面板端子，检测线路与信号查（chá）找原因。
6)“霍尔传感器”故障开关向“1”方向按下时，设置（zhì）排除。
实训实验完毕后，关闭点火开关，断开总电源开关，整理好设备。
五、实验报（bào）告
1.电机控制器输（shū）入信号端（duān）子波形且记录，分析实测数据结果。
2.如何测（cè）试刹车开关？
3.断开电机霍尔传（chuán）感器A或者B线，会（huì）有什么故障现象（xiàng）？为（wéi）什么？
4.测试控制器输出UVW端子波形记录且分析实测数据结果。
六、预习与思考题
1.纯（chún）电动汽（qì）车组成结（jié）构与工作原理。
2.纯电动汽车电机控制（zhì）器结构与原理。
3.纯电动汽车刹车开关结构与（yǔ）工作（zuò）原理。

纯电动汽车制（zhì）动开关（guān）/电机控制器检测

我们的（de）优势（shì）：