新能源汽车电机及控制技术总结_新能源汽车电机设计及控制

1.电动车驱动电机的大脑—电控

2.新能源汽车驱动电机的技术参数有哪些

3.新能源汽车驱动电机的基本知识

混动新能源汽车的驱动电机控制器主要有以下功能：

能量管理：控制车辆能量的流动，包括电池充放电、发动机启停和装置的控制等。

电机驱动：控制电动机的转速和转矩，使车辆能够在不同的工况下获得最佳的动力性能和能效。

制动力控制：控制电机的回馈力矩，实现电机制动和能量回收。

发动机控制：控制发动机启停、转速和转矩，实现能量回收和动力。

故障诊断：对驱动电机系统进行监控和诊断，实时检测故障，提高系统的可靠性和安全性。

通信接口：与车辆控制系统、电池管理系统等其他系统进行通信和数据交互，实现整车系统的协同控制。

其他功能：包括温度控制、噪音控制、防水防尘等。

总之，混动新能源汽车的驱动电机控制器是整车系统中非常重要的部分，它的功能和性能直接影响到车辆的动力性能、能效、安全性等方面。

合利士主要从事智能制造装备的研发、生产及销售，为新能源汽车的电驱、电控、电装以及精密电子等行业提供高端装备、智慧化工厂解决方案。

电动车驱动电机的大脑—电控

太平洋汽车网驱动电机系统是纯电动汽车三大核心部件之一，是电动汽车的动力来源。驱动电机系统是直接将电能转换为机械能的部分，决定了电动汽车的性能指标。驱动电机系统由驱动电动机（DM）和驱动电机控制器（MCU）构成，通过高低压线束、冷却管路，与整车其他系统作电气和散热连接。

整车控制器根据加速踏板、制动踏板、挡位等信号通过CAN网络向电机控制器驱动电车控制器发送指令，实时调节驱动电机的扭矩输出，以实现整车的怠速、加速、能量回收等功能。

电机控制器能对自身温度、电机的运行温度、转子位置进行实时监测，并把相关信息传递给整车控制器VCU，进而调节水泵和冷却风扇工作，使电机保持在理想温度下工作。

二、汽车驱动电机系统的组成部分：

1、驱动电动机：

（1）永磁同步电机：一种典型的驱动电机，具有效率高、体积小、可靠性高等优点，是动力系统的执行机构，是电能转化为机械能载体。它依靠内置旋转变压器、温度传感器，来提供电机的工作状态信息，并将电机运行状态信息实时发送给MCU。

（2）旋转变压器：检测电机转子位置，经过电机控制器内旋变解码器解码后，电机控制器可获知电机当前转子位置，从而控制相应的IGBT功率管导通，按顺序给定子三个线圈通电，驱动电机旋转。

（3）温度传感器：作用是检测电机绕组温度，并提信息供给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，调节电机工作温度。

2、驱动电机控制器：

（1）驱动电机控制器对所有的输入信号进行处理，并将驱动电机控制系统运行状态信息通过网络发送给整车控制器。驱动电机控制器内含故障诊断电路，当电机出现异常时，达到一定条件后，它将会激活一个错误代码并发送给VCU整车控制器，同时也会储存该故障码和相关数据。

（2）驱动电机控制器主要依靠电流传感器、电压传感器和温度传感器来进行电机运行状态的监测，根据相应参数进行电压、电流的调整控制以及其它控制功能的完成。

（3）电流传感器用于检测电机工作实际电流，包括母线电流、三相交流电流。

（4）电压传感器用于检测供给电机控制器工作的实际电压，包括动力电池电压、12V蓄电池电压。

（5）温度传感器用于检测电机控制系统的工作温度，包括IGBT模块的温度。

三、新能源汽车驱动电机系统的工作过程：

1、D挡加速行驶驾驶员挂D挡并踩加速踏板，此时挡位信息和加速信息通过信号线传递给整车控制器，整车控制器把驾驶员的操作意图传递给驱动电机控制器，再由驱动电机控制器结合旋变传感器信息（转子位置），进而向永磁同步电动机的定子通入三相交流电，三相电流在定子绕组的电阻上产生电压降。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

新能源汽车驱动电机的技术参数有哪些

电动车驱动电机的大脑—电控

电动汽车的驱动电机控制器是整个汽车驱动系统的控制核心，主要有三大功能：

1.? 直流电转交流电，控制电机的转速和扭矩：新能源汽车工作时，在整车驱动系统层面，驾驶动作触发整车控制器VCU下达指令，通过CAN总线传给驱动电机控制器，电机控制器会将电池输送来的直流电转化为交流电，同时控制电流的频率和大小，以此控制电机的转速和扭矩输出。

2.? 交流电转直流电，能量回收：整车在减速刹车时，电机会产生感应交流电，电机控制器可以把交流电转化为直流电，储存到电池中，增加整车的续航。

3.? 旋变和热管理等控制：在动力系统内部，控制器对电机实现调用驱动，是基于由 IGBT 导通的三个定子线圈。而电机所配的旋变会记录下转子位置，经电机控制器解码后，精确实现相应 IGBT 的导通。同时，电机和电机控制器的实时温度通过电机控制器传递给整车控制器VCU，从而控制热管理系统对电机和控制器进行冷却。

电机控制器主要由逆变器（主要部件是 IGBT 功率模块）、逆变驱动电路、控制电路、直流支撑电容、滤波器、壳体等组成，其中IGBT占整个控制器成本的40-50%。

逆变器是电机控制器的核心，其关键部件是IGBT（绝缘栅双极晶体管）功率模块，具体可以参考《电动汽车的心脏IGBT》一文，它可以将电池包提供的直流电转化成交流电，来驱动电机工作，也可以将交流电转化为直流电，进行能量回收，目前主流供应商为英飞凌、安森美、ST等国外厂商，国内目前做的比较好的有中车、斯达、士兰微等，但是跟国外厂商相比，还有一定差距。

电机控制器的硬件通常分为控制板和驱动板，也有一些厂家是二合一的集成板，上图中就是二合一的集成版，控制板主要包括主控芯片、CAN网络、样电路、旋变电路和电源电路等组成, 可以控制功率模块按照整车控制器要求工作。

直流支撑电容可以简单理解成一个储存电荷的容器，利用其电压不能突变的特性，当有毛刺电流流入时，可以将其储存吸收掉，不会造成母线电压突变。

滤波器可以防止控制器内部的IGBT的开关产生的干扰信号，通过直流线束传导至外部，对外部造成电磁波辐射。一般为LC低通滤波，通过在母线上设置共模电感和电容，将IGBT产生的辐射储存在电感和电容中。

新能源汽车驱动电机的基本知识

新能源汽车具有环保、节约、简单三大优势。在纯电动汽车上体现尤为明显:以电动机代替燃油机,由电机驱动而无需自动变速箱。相对于自动变速箱,电机结构简单、技术成熟、运行可靠。

传统的内燃机能高效产生转矩时的转速限制在一个窄的范围内,这就是为何传统内燃机汽车需要庞大而复杂的变速机构的原因;而电动机可以在相当宽广的速度范围内高效产生转矩,在纯电动车行驶过程中不需要换挡变速装置,操纵方便容易,噪音低。

与混合动力汽车相比,纯电动车使用单一电能源,电控系统大大减少了汽车内部机械传动系统,结构更简化,也降低了机械部件摩擦导致的能量损耗及噪音,节省了汽车内部空间、重量。

电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行使中的主要执行结构,驱动电机及其控制系统是新能源汽车的核心部件(电池、电机、电控)之一,其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标,它是电动汽车的重要部件。

电动汽车中的燃料电池汽车FCV、混合动力汽车HEV和纯电动汽车EV三大类都要用电动机来驱动车轮行驶,选择合适的电动机是提高各类电动汽车性价比的重要因素。

因此研发或完善能同时满足车辆行驶过程中的各项性能要求,并具有坚固耐用、造价低、效能高等特点的电动机驱动方式显得极其重要。

1.驱动电机系统?

通过有效的控制策略将动力蓄电池提供的直流电转化为交流实现电机的正转以及反转控制。在减速/制动时将电机发出的交流电转化为直流电，将能回收给动力蓄电池或者提供给超级电容等储能设备供给二次制动使用。

2.驱动电机?

将电能转换成机械能为车辆行驶提供驱动力的电气装置，该装置也具备机械能转化成电能的功能。

3.驱动电机控制器

控制动力电源与驱动电机之间能量传输的装置，由控制信号口电路、驱动电机控制电路和驱动电路组成。

4.直流母线?

电压驱动电机系统的直流输入装置。

5.额定电压?

直流母线的标称电压。

6. 最高工作电压?

直流母线电压的最高值。

7.输入输出特性

表示驱动电机、驱动电机控制器或驱动电机系统的转速、转矩，电流等参数间的关系。功率、效率、电压、降价能艳一 障电机。

8.持续转矩?

规定的最大、长期工作的转矩。

9.持续功率

规定的最大、长期工作的功率。

10. 工作电压范围?

能够正常工作电压范围。

11.转矩-转速特性?

转速特性一般是形容频率的曲线，转矩特性是确定电压上升的该驱动电机可以达到的并可以短时工作而不出现故障的最大转矩值曲线。

12.峰值转矩电机

伴积认当机械设备转速为零(堵转) 时的转矩。

13. 堵转转矩

功率大 效亮高。

14.最高工作转速?

达到最高功率而呈现出来的最高速度。

电动汽车对驱动电机的特性要求有哪些?与传统工业驱动电机不同，电动汽车的驱动电机通常要求能够频繁的起动/停车、加速减速，低速/爬坡时要求高转矩、高速行驶时要求低转矩并要求变速范围大。

电动汽车对驱安知动运转名定二年量功率察度二座童动电机的要求可归纳如下:为了充分利用有限的车载空间，减小车辆质量，降低运行中的能量消耗，应尽量减小驱动电机的体积和质量。驱动电机可以用铝合金外壳，各种控制装置和冷却系统等也要求尽可能轻量化和小型化。

1.高功率密度、轻量化在允许的范围内尽可能用高电压，可以减小驱动电机的尺寸和控制器、导线等设备的尺寸，特别是可以降低逆变器的成本。

2.全速段高效运行-次充电续航里程长，特别是在车辆频繁起停或变速运行的情况下，驱动电机应具有较高的效率。

3.低速大转矩及高速宽调速即使没有变速器，驱动电机本身应能满足所需的转矩特性，以获得在起动、加速、行驶、减速、制动等各种运行工况下的功率和转矩要求。

驱动电机应具有自动调速功能，可以减轻驾驶人的操作强度，提高驾驶的舒适度，并且能够达到与传统内燃机汽车同样的控制响应。与低速电动机相比，高转速驱动电机的体积和质量较小，有利于降低整车装备的质量舒适度高

4。高可靠性，在任何运行工况下驱动电机都应具有高可靠性，以确保车辆的行驶安全。

5.安全性能，动力蓄电池组、驱动电机等强电部件的工作电压能达到 300V 以上，对电气系统的安全性和控制系统的安全性提出了更高的要求，新能源汽车驱动电机必须符合相关车辆电气控制的安全性能标准和规定。

6.低成本、低噪声为降低新能源汽车的使用成本，驱动电机的使用寿命应和车辆保持一致，真正实现节能环保的目标。同时驱动电机还要求具有耐温和耐潮性能好、运行噪声低、结构简单、成本低、适合批量生产，使用维护方便等特点。

7.能量回收。能量回收系统对于提高电动汽车的能量利用率具有重要意义。对驱动电机及电机控制器要求较高。

问题引导2:

驱动电机主要分为哪几类?

驱动电机可分为两大类，即有刷电动机和无刷电动机。习惯上将有换向器的直流动机简称为直流电动机。

由于技术成熟、控制简单，直流电动机曾在电力驱动领域有着突出的地位。实际上各类直流电动机包括 (串励、并励、他励) 和永磁直流电动机都曾在电动汽车上得到应用，但其电刷和换向器需要经常维护、可靠性低，正在被交流无刷电动机取代。

无换向器电动机包括异步电动机、永磁同步电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机等。

无换向器电动机在效率、功率密度、运行成本、可靠性等方面明显优于传统的直流电动机，因此在现代电动汽车中获得广泛应用。驱动电机分类如下:

永磁直流电动机有刷电动机串励直流电动机直流电动机、并励直流电动机他励直流电动机笼型异步电动机绕线转子电励磁式无刷电动机、同步电动机、永磁同步磁阻式永磁无刷电动机开关磁阻电动机。

问题引导 3:

新能源汽车驱动电机如何选择?

选择新能源汽车驱动电机的关键是电动机的机械特性。

至今为止电动汽车用的驱动电机主要包括:直流电动机、交流异步电动机、永磁同步电动机、直流无刷电动机和开关磁阳电动机。关于机械特性可以用转矩-转速特性和功率-转速特性曲线来表示，并可作为选择电动机的参考依据。

在选择新能源汽车的驱动电机时可以向电动机生产厂家提出所需要的各种性能参数，以作为电动机设计的依据。实际上大多数情况下是新能源汽车制造商根据电动机生产厂家提供的技术性能参数选择现成的电动机。

可供电动汽车选用的电动机种类繁多，功率范围很厂新能源汽车对于驱动电机的调速范围、可靠性、在恶劣环境下的工作能力等方面有比较高的要求。

1.额定电压的选择电动机电压的选择主要依据车辆总体参数的要求来设计，车辆的自重、蓄电池等相关数确定后，才能确定电动机的由压，转速等参救，即当车辆自重确定后，蓄电池的个数就确定了，电动机的电压等级也随之确定。

但总体要求是:尽可能提高电压等级，这样就可以使电动机在满足驱动要求的情况下，使电动机的功率小一些，电动机的电流也小一些，这样蓄电池的容量选择、安装空间、安装方式等就更容易处理。

2.额定转速的选择根据电动汽车的速度、动力性能的要求，需要选择不同转速的驱动电机。

(1)低速电动机?

低速电动机的转速为 3000 ~6000r/min，扩大的恒功率区的低速电动机额定转矩高、转子电流大、电动机的尺寸和质量较大，且相应的转换器、控制器的尺寸也较大，各种电器的损耗较大，但减速器的速比较小。

一般低速电动机的转动惯量大、反应慢，不太适用于电动汽车。

(2)中速电动机

中速电动机的转速为 6000 ~10000r/min，它的各种参数介于低速电动机和高速电动机之间。

(3)高速电动机?

高速电动机的转速为 10000~15000r/min，扩大的恒功率区宽，尺寸和质量较小，相应的转换器和控制器的尺寸也较小，各种电器内在的损耗较小。但其减速器的速比要大大增加，通常需要用行星齿轮传动机构。

高速电动机的使用主要受电磁材料的性能、高速轴承的承载能力的限制。一般高速电动机的转动惯性小、起动快、停止也快，电动汽车常用高速电动机作为驱动电机。