1、純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)詳解驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車三大核心系統(tǒng)之一，是車輛行駛的主要驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特性決定了車輛的主要性能指標(biāo)，直接影響車輛動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和用戶駕乘感受。一、驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)介紹驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器 (MCU) 構(gòu)成，通過高低壓線束、冷卻管路與整車其他系統(tǒng)連接，如圖 1 所示。整車控制器 (VCU) 根據(jù)加速踏板、制動(dòng)踏板、擋位等信號(hào)通過 CAN 網(wǎng)絡(luò)向電機(jī)控制器 MCU 發(fā)送指令，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的扭矩輸出，以實(shí)現(xiàn)整車的怠速、加速、能量回收等功能。電機(jī)控制器能對(duì)自身溫度、電機(jī)的運(yùn)行溫度、轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并把相關(guān)信息傳遞給整車控制器VCU ，進(jìn)而調(diào)節(jié)水泵和冷卻

2、風(fēng)扇工作，使電機(jī)保持在理想溫度下工作。驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)指標(biāo)參數(shù)，如表1 所示，驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器技術(shù)參數(shù)如表2 所示。1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)永磁同步電機(jī)是一種典型的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(圖2) ，具有效率高、體積小、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，是動(dòng)力系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能載體。它依靠?jī)?nèi)置旋轉(zhuǎn)變壓器、溫度傳感器(圖 3) 來提供電機(jī)的工作狀態(tài)信息， 并將電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信息實(shí)時(shí)發(fā)送給MCU 。旋轉(zhuǎn)變壓器檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，經(jīng)過電機(jī)控制器內(nèi)旋變解碼器解碼后，電機(jī)控制器可獲知電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)子位置，從而控制相應(yīng)的 IGBT 功率管導(dǎo)通，按順序給定子三個(gè)線圈通電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。溫度傳感器的作用是檢測(cè)電機(jī)繞組溫度，并提信息供給 MCU ，再由

3、MCU 通過 CAN 線傳給 VCU ，進(jìn)而控制水泵工作、水路循環(huán)、冷卻電子扇工作，調(diào)節(jié)電機(jī)工作溫度。驅(qū)動(dòng)電機(jī)上有一個(gè)低壓接口和三根高壓線(V、U、W)接口，如圖 4 所示。其中低壓接口各端子定義如表3 所示，電機(jī)控制器也正是通過低壓端口獲取的電機(jī)溫度信息和電機(jī)轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置信息。2、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU 結(jié)構(gòu)如圖 5 所示，它內(nèi)部采用三相兩電平電壓源型逆變器，是驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的控制核心，稱為智能功率模塊，它以 IGBT( 絕緣柵雙極型晶體管 )為核心，輔以驅(qū)動(dòng)集成電路、主控集成電路。 MCU 對(duì)所有的輸入信號(hào)進(jìn)行處理，并將驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息通過CAN2.0 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給整車

4、控制器 VCU 。驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器內(nèi)含故障診斷電路， 當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)異常時(shí)，達(dá)到一定條件后，它將會(huì)激活一個(gè)錯(cuò)誤代碼并發(fā)送給 VCU 整車控制器，同時(shí)也會(huì)儲(chǔ)存該故障碼和相關(guān)數(shù)據(jù)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器主要依靠電流傳感器 (圖 6) 、電壓傳感器、溫度傳感器來進(jìn)行電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，根據(jù)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行電壓、電流的調(diào)整控制以及其它控制功能的完成。電流傳感器用于檢測(cè)電機(jī)工作實(shí)際電流，包括母線電流、三相交流電流。電壓傳感器用于檢測(cè)供給電機(jī)控制器工作的實(shí)際電壓，包括動(dòng)力電池電壓、 12V 蓄電池電壓。溫度傳感器用于檢測(cè)電機(jī)控制系統(tǒng)的工作溫度，包括 IGBT 模塊的溫度。驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器上分為低壓接口和高壓接口(圖 7) ，

5、低壓接口端子定義如表 4 所示。二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)功能通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作狀態(tài)可以了解新能源汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本功能，根據(jù)駕駛員意愿驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作狀態(tài)： 掛 D 擋加速行駛時(shí)、 減速制動(dòng)時(shí)、掛 R 擋倒車時(shí)以及 E 擋行駛時(shí)來了解它的工作過程。 1、 D 擋加速行駛駕駛員掛 D 擋并踩加速踏板， 此時(shí)擋位信息和加速信息通過信號(hào)線傳遞給整車控制器 VCU ， VCU 把駕駛員的操作意圖通過 CAN 線傳遞給驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器 MCU ，再由驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器 MCU 結(jié)合旋變傳感器信息 (轉(zhuǎn)子位置 )，進(jìn)而向永磁同步電動(dòng)機(jī)的定子通入三相交流電，三相電流在定子繞組的電阻上產(chǎn)生電壓降。由三相交流電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電樞磁動(dòng)

6、勢(shì)及建立的電樞磁場(chǎng)，一方面切割定子繞組，并在定子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；另一方面以電磁力拖動(dòng)轉(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速正向旋轉(zhuǎn)。隨著加速踏板行程不斷加大，電機(jī)控制器控制的 6 個(gè) IGBT 導(dǎo)通頻率上升，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩隨著電流的增加而增加，因此，起步時(shí)基本上擁有最大的轉(zhuǎn)矩。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，電動(dòng)機(jī)的功率也增加，同時(shí)電壓也隨之增加。在電動(dòng)汽車上，一般要求電動(dòng)機(jī)的輸出功率保持恒定，即電動(dòng)機(jī)的輸出功率不隨轉(zhuǎn)速增加而變化，這要求在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，電壓保持恒定，其中永磁同步電機(jī)輸出特性曲線如圖 8 所示。與此同時(shí)，電機(jī)控制器也會(huì)通過電流傳感器和電壓傳感器，感知電機(jī)當(dāng)前功率、消耗電流大小、電壓大小，并把這些信息數(shù)據(jù)

7、通過 CAN 網(wǎng)絡(luò)傳送給儀表、 整車控制器，其具體工作原理如圖 9 所示。、 R 擋倒車時(shí)當(dāng)駕駛員掛 R 擋時(shí)，駕駛員請(qǐng)求信號(hào)發(fā)給 VCU ，再通過 CAN 線發(fā)送給 MCU ，此時(shí) MCU 結(jié)合當(dāng)前轉(zhuǎn)子位置 (旋變傳感器 )信息，通過改變 IGBT 模塊改變 WVU 通電順序，進(jìn)而控制電機(jī)反轉(zhuǎn)。 3、制動(dòng)時(shí)能量回收駕駛員松開加速踏板時(shí)，電機(jī)由于慣性仍在旋轉(zhuǎn)，設(shè)車輪轉(zhuǎn)速為 V 輪、電機(jī)轉(zhuǎn)速為 V 電機(jī)，設(shè)車輪與電機(jī)之間固定傳動(dòng)比為 K ，當(dāng)車輛減速時(shí)， V 輪 K V 電機(jī)時(shí)，電機(jī)仍是動(dòng)力源， 隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速下降， 當(dāng) V 輪 K V 電機(jī)時(shí)，此時(shí)電機(jī)由于被車輛拖動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，此時(shí)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)(圖 10) 。 BMS 可以根據(jù)電池充電特性曲線 (充電電流、電壓變化曲線與電池容量的關(guān)系 )和采集電池溫度等參數(shù)計(jì)算出相應(yīng)的允許最大充電電流。 MC