今日get知识:新能源汽车驱动电机及控制系统是如何工作的...

显示全部楼层 · 2024-7-14 21:29:42

驱动电机系统是将高压电池的电能转换为机械能的装置，由驱动电动机和驱动电机控制器构成。电动汽车驱动电机主要由永磁同步电机、交流异步电机构成，目前大部分厂家采用永磁同步电机。电机转速位置传感器用于检测电机转子位置、转速信息，电机绕组温度传感器用于检测电机绕组温度，保证电机的温度在45-55度之间，进而控制水泵、水路循环冷却风扇工作，调节电机工作温度。当电机绕组温度过高时，电机控制器会降低功率或停止功率输出。
一

驱动电机及控制系统功能
1、电动汽车驱动电机及其控制系统的基本作用

（1）驱动电机的基本作用

驱动电机是为车辆行驶提供驱动力的电动机，是电动汽车的动力装置。

（2）驱动电机控制系统的主要功能

1）限制交流电的最高输出电流和直流电的最高输出电压。

2）控制电机正向驱动、反向驱动、正转发电、反转发电。

3）根据目标转矩进行最优运转控制，具有限幅和平滑处理功能。

4）通过CAN与其他控制模块通信，接收并发送相关的信号，间接控制车上相关系统正常运行。

5）控制电机的动力输出，同时对电机进行保护（电压跌落、过温保护、防止电机飞车等）。

6）制动能量回馈控制。

7）自身内部故障的检测和处理。

8）可以通过电机控制器直接从充电网上对车辆进行交流充电，也可以通过电机控制器把蓄电池包的高压直流电通过控制器变换后放到充电网上。

二

驱动电机的主要性能指标

驱动电机的主要性能指标

1）额定功率：是指在额定条件下的输出功率。单位为kW。

2）持续功率：是指规定的最大的、长期工作的功率。

3）峰值功率：是指在规定的持续时间内电机的最大输出功率。

4）额定电压：是指电机额定运行时，外加于定子绕组上的线电压，单位为v。

5）额定电流：是指电机在额定电压和额定输出功率时，定子绕组的线电流，单位为A。

6）额定频率：我国电力网的频率为50Hz，因此除外销产品外，国内电机的额定频率都为50Hz

7）额定转速：是指电机在额定功率下的转速，单位为r/min。

8）额定转矩：电机在额定功率和额定转速下输出的转矩。

9）峰值转矩：电机在规定的持续时间内允许输出的最大转矩。

10）额定效率：是指电机在额定情况下运行时的效率，为额定输出功率与额定输入电功率的比值。

11）额定功率因数：对于交流电机，定子相电流比相电压滞后一个角度，其余弦值就是异步电机的功率因数。

12）绝缘等级：是按电机绕组所用的绝缘材料在使用时容许的极限温度来分级的。

13）功率密度：单位质量的电机可输出的功率，单位是kw/kg，功率密度越大越好。

14）过载能力：电机的实际使用载荷（功率、转矩、电流等）超过电机额定值的现象称为电机过载。

15）其它指标：除了上述指标以外，电机还要求可靠性好，耐温和耐潮性能强，运行时噪声低、振动小、能够在较恶劣的环境下长时间工作、结构简单、适合大批量生产、使用维修方便、价格便宜。

三

驱动电机的分类

驱动电机的分类

1、直流电动机

永磁式、绕线同磁式、单励电动机、并励电动机

2、交流电动机

（1）感应电动机

笼型、绕压式

（2）同步电动机

电动同步、永磁同步、开关磁阻

四

秦Pro EV电机及控制

1、电机及其控制控制系统总体组成
比亚迪秦Pro EV电动汽车电机及其控制控制系统主要由充配电总成、控制器、驱动电机及相关的传感器组成。
2、比亚迪秦Pro EV电动汽车电机控制原理
比亚迪秦Pro EV驱动电机控制器接受档位开关信号、加速踏板信号、制动踏板信号及电机旋变信号，经过一系列逻辑处理和判断来控制电机的正反转和转速等。比亚迪秦Pro EV电动汽车的交流无刷永磁同步电动机，通过采集电机旋变信号进行工作，当车辆要行驶时，电动机通过旋转变压器检测到电动机的位置，位置信号通过控制器的处理，发送相关信号给控制器IGBT，逻辑信号控制IGBT开断，控制器输出近似正弦交流电。电机定子的三相绕组在正弦绕组下形成圆形的旋转磁场，驱动电机转子转动，在旋转的过程中，旋转变压器作为速度和位置的检测，反馈给控制器进行监测，以准确控制电机的转速和位置。

3、主要部件结构原理

（1）驱动电机

比亚迪秦Pro EV电动汽车驱动电机与前驱变速器、控制器组装在一起，放置于汽车前部，为交流无刷永磁同步电机，额定转矩为120N.m，最大输出转矩为280N.m，额定功率为65kW，最大输出功率为120kW，最高工作转速为15000r/min

驱动电机由定子与转子组成。定子采用叠片结构并在槽内铺设三相正弦绕组的方式。转子上粘有已充磁的永久磁钢，按一定极对数组成。

（2）旋转变压器

旋变是一种输出电压随转子转角变化的信号元件，用于检测电机转子的位置，将转子磁钢的位置信号转换成电信号，为开关电路提供正确的换相信息。

旋变组成
旋变由转子总成和定子总成组成，安装于电机端部。
旋变工作原理
旋变工作原理与变压器基本相似，区别在于普通变压器的一次、二次绕组是相对固定的，所以输出与输入电压之比是常数。而旋转变压器的一次、二次绕组随转子的角位移发生相对位置的改变，因而其输出电压的高低随转子的角位移变化发生变化，输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，或保持某种比例关系。
（3）电机控制器
电机控制器是电机控制系统的核心部件，它利用IGBT将直流电转换为交流电来控制电机的正反转、功率、扭矩、转速等。控制器中的IGBT模块由比亚迪自主生产，夹在冷却水道与驱动板之间，其作用是将动力蓄电池的直流电转换成交流电供电机使用，另外也将电机回收的交流电转换成直流电向动力蓄电池充电。

（4）驱动电机及其控制系统冷却
由于驱动电机及其控制器工作中发热，需要及时冷却。比亚迪秦Pro EV电动汽车冷却系统由散热器总成、电子风扇总成、电动水泵总成和冷却水管组成。采用闭式强制水冷循环系统，冷却介质为比亚迪专用乙二醇冷却液。

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