1、純電動汽車的驅動電機系統詳解驅動電機系統是電動汽車三大核心系統之一， 是車輛行 駛的主要驅動系統，其特性決定了車輛的主要性能指標，直 接影響車輛動力性、經濟性和用戶駕乘感受。一、驅動電機 系統介紹驅動電機系統由驅動電機、驅動電機控制器 （MCU） 構成，通過高低壓線束、冷卻管路與整車其他系統連接，如 圖1所示。整車控制器（VCU）根據加速踏板、制動踏板、擋位 等信號通過 CAN 網絡向電機控制器 MCU 發送指令，實時調 節驅動電機的扭矩輸出，以實現整車的怠速、加速、能量回 收等功能。電機控制器能對自身溫度、電機的運行溫度、轉 子位置進行實時監測， 并把相關信息傳遞給整車控制器 VCU， 進而

2、調節水泵和冷卻風扇工作，使電機保持在理想溫度下工 作。驅動電機技術指標參數，如表 1 所示，驅動電機控制器 技術參數如表 2 所示。 1 、驅動電機永磁同步電機是一種典 型的驅動電機 （圖 2），具有效率高、 體積小、 可靠性高等優點， 是動力系統的執行機構，是電能轉化為機械能載體。它依靠 內置旋轉變壓器、 溫度傳感器 （圖 3）來提供電機的工作狀態信 息，并將電機運行狀態信息實時發送給MCU。旋轉變壓器檢測電機轉子位置，經過電機控制器內旋變解碼器解碼后，電 機控制器可獲知電機當前轉子位置，從而控制相應的 IGBT 功率管導通，按順序給定子三個線圈通電，驅動電機旋轉。溫度傳感器的作用是檢測電機

3、繞組溫度，并提信息供給MCU,再由MCU通過CAN線傳給VCU,進而控制水泵工作、 水路循環、冷卻電子扇工作，調節電機工作溫度。驅動電機 上有一個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，電機控制器也正 是通過低壓端口獲取的電機溫度信息和電機轉子當前位置 信息。 2、驅動電機控制器驅動電機控制器 MCU 結構如圖 5 所示，它內部采用三相兩電平電壓源型逆變器，是驅動電機 系統的控制核心，稱為智能功率模塊，它以IGBT絕緣柵雙極 型晶體管 ）為核心， 輔以驅動集成電路、 主控集成電路。 MCU 對所有的輸入信號進行處理，并將驅動電機控制系統運行

4、狀 態信息通過網絡發送給整車控制器 VCU。驅動電機控制器內 含故障診斷電路，當電機出現異常時，達到一定條件后，它 將會激活一個錯誤代碼并發送給 VCU整車控制器，同時也會 儲存該故障碼和相關數據。驅動電機控制器主要依靠電流傳 感器 （圖 6）、電壓傳感器、 溫度傳感器來進行電機運行狀態的 監測，根據相應參數進行電壓、電流的調整控制以及其它控 制功能的完成。電流傳感器用于檢測電機工作實際電流，包 括母線電流、三相交流電流。電壓傳感器用于檢測供給電機 控制器工作的實際電壓，包括動力電池電壓、 12V 蓄電池電 壓。溫度傳感器用于檢測電機控制系統的工作溫度，包括IGBT模塊的溫度。驅動電機控制器上

5、分為低壓接口和高壓接 口（圖 7），低壓接口端子定義如表 4 所示。二、驅動電機系統 功能通過驅動電機工作狀態可以了解新能源汽車驅動系統 的基本功能，根據駕駛員意愿驅動電機的工作狀態：掛 D 擋 加速行駛時、減速制動時、掛 R 擋倒車時以及 E 擋行駛時來 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，此時擋位信息和加速信息通過信號線傳遞給整車控 制器VCU, VCU把駕駛員的操作意圖通過 CAN線傳遞給驅動 電機控制器MCU，再由驅動電機控制器 MCU結合旋變傳感 器信息 （轉子位置 ），進而向永磁同步電動機的定子通入三相 交流電，三相電流在定子繞組的電阻上產生電壓降。由三

6、相 交流電產生的旋轉電樞磁動勢及建立的電樞磁場，一方面切 割定子繞組，并在定子繞組中產生感應電動勢；另一方面以 電磁力拖動轉子以同步轉速正向旋轉。隨著加速踏板行程不 斷加大，電機控制器控制的6個IGBT導通頻率上升，電動機 的轉矩隨著電流的增加而增加，因此，起步時基本上擁有最 大的轉矩。隨著電動機轉速的增加，電動機的功率也增加， 同時電壓也隨之增加。在電動汽車上，一般要求電動機的輸 出功率保持恒定，即電動機的輸出功率不隨轉速增加而變 化，這要求在電動機轉速增加時，電壓保持恒定，其中永磁 同步電機輸出特性曲線如圖 8 所示。與此同時，電機控制器 也會通過電流傳感器和電壓傳感器，感知電機當前功率、

7、消 耗電流大小、電壓大小，并把這些信息數據通過 CAN網絡傳送給儀表、整車控制器，其具體工作原理如圖9所示。、R擋倒車時當駕駛員掛 R擋時，駕駛員請求信號發給 VCU,再通 過CAN線發送給MCU，此時MCU結合當前轉子位置（旋變傳 感器 ）信息，通過改變 IGBT 模塊改變 WVU 通電順序，進而 控制電機反轉。 3、制動時能量回收駕駛員松開加速踏板時， 電機由于慣性仍在旋轉，設車輪轉速為V 輪、電機轉速為 V電機，設車輪與電機之間固定傳動比為 K，當車輛減速時，V 輪Kv V電機時，電機仍是動力源，隨著電機轉速下降，當V 輪KV電機時，此時電機由于被車輛拖動而旋轉，此時驅 動電動機變為發電機（圖10）。BMS可以根據電池充電特性曲 線（充電電流、電壓變化曲線與電池容量的關系）和采集電池溫度等參數計算出相應的允許最大充電電流。 MCU 根據