纯电动汽车的驱动电机系统讲解

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纯电动汽车的驱动电机系统讲解
驱动电机系统是电动汽车三⼤核⼼系统之⼀,是车辆⾏驶的主要驱动系统,其特性决定了车辆的主要性能指标,直接影响车辆动⼒性、经济性和⽤户驾乘感受。
⼀、驱动电机系统介绍
驱动电机系统由驱动电机、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连接,如图1所⽰。
整车控制器(VCU)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MCU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。
驱动电机技术指标参数,如表1所⽰,驱动电机控制器技术参数如表2所⽰。
1、驱动电机
永磁同步电机是⼀种典型的驱动电机(图2),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(图3)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。
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。
温度传感器的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。
驱动电机上有⼀个低压接⼝和三根⾼压线(V、U、W)接⼝,如图4所⽰。
其中低压接⼝各端⼦定义如表3所⽰,电机控制器也正是通过低压端⼝获取的电机温度信息和电机转⼦当前位置信息。
2、驱动电机控制器辅舒良
驱动电机控制器MCU结构如图5所⽰,它内部采⽤三相两电平电压源型逆变器,是驱动电机系统的控制核⼼,称为智能功率模块,它以IGBT(绝缘栅双极型晶体管)为核⼼,辅以驱动集成电路、主控集成电路。
MCU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CAN2.0⽹络发送给整车控制器VCU。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。
驱动电机控制器主要依靠电流传感器(图6)、电压传感器、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。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。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。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。
终身制驱动电机控制器上分为低压接⼝和⾼压接⼝(图7),低压接⼝端⼦定义如表4所⽰。
⼆、驱动电机系统功能
通过驱动电机⼯作状态可以了解新能源汽车驱动系统的基本功能,根据驾驶员意愿驱动电机的⼯作状态:挂D挡加速⾏驶时、减速制动时、挂R挡倒车时以及E挡⾏驶时来了解它的⼯作过程。INBOS
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VCU,VCU把驾
驶员的操作意图通过CAN线传递给驱动电机控制器MCU,再由驱动电机控制器MCU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。
由三相交流电产⽣的旋转电枢磁动势及建⽴的电枢磁场,⼀⽅⾯切割定⼦绕组,并在定⼦绕组中产⽣感应电动势;另⼀⽅⾯以电磁⼒拖动转⼦以同步转速正向旋转。随着加速踏板⾏程不断加⼤,电机控制器控制的6个IGBT导通频率上升,电动机的转矩随着电流的增加⽽增加,因此,起步时基本上拥有最⼤的转矩。随着电动机转速的增加,电动机的功率也增加,同时电压也随之增加。
在电动汽车上,⼀般要求电动机的输出功率保持恒定,即电动机的输出功率不随转速增加⽽变化,这要求在电动机转速增加时,电压保持恒定,其中永磁同步电机输出特性曲线如图8所⽰。
与龙同行
与此同时,电机控制器也会通过电流传感器和电压传感器,感知电机当前功率、消耗电流⼤⼩、电压⼤⼩,并把这些信息数据通过CAN⽹络传送给仪表、整车控制器,其具体⼯作原理如图9所⽰。
2、R挡倒车时
当驾驶员挂R挡时,驾驶员请求信号发给VCU,再通过CAN线发送给MCU,此时MCU结合当前转⼦位置(旋变传感器)信息,通过改变IGBT模块改变WVU通电顺序,进⽽控制电机反转。
3、制动时能量回收
驾驶员松开加速踏板时,电机由于惯性仍在旋转,设车轮转速为V轮、电机转速为V电机,设车轮与电机之间固定传动⽐为K,当车辆减速时,V轮K<V电机时,电机仍是动⼒源,随着电机转速下降,当V轮K>V电机时,此时电机由于被车辆拖动⽽旋转,此时驱动电动机变为发电机(图10)。
BMS可以根据电池充电特性曲线(充电电流、电压变化曲线与电池容量的关系)和采集电池温度等参数计算出相应的允许最⼤充电电流。MCU根据电池允许最⼤充电电流,通过控制IGBT模块,使“发电机”定⼦线圈旋转磁场⾓速度与电机转⼦⾓速度保持到发电电流不超过允许最⼤充电电流,以调整发电机向蓄电池充电的电流,同时这也控制了车辆的减速度,具体过程如图11所⽰。

本文发布于:2024-09-24 21:16:04,感谢您对本站的认可!

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