淺析純電動汽車驅動電機控制系統的控制過程

摘要：純電動汽車的使用已經走進我們的生活，它已成為當前這一時期汽車的典型轉型。純電動汽車從結構上來說主要體現在動力總成控制系統、電機控制系統和電池及其管理系統三個方面。從工作原理上來講，純電動汽車主要是通過高壓蓄電池直接供電，再由驅動電機控制模塊控制汽車驅動電機起動運轉。本文主要對純電動汽車電機的結構、電機控制系統過程進行分析。

關鍵詞：純電動汽車;驅動電機;電機控制系統

燃油汽車在使用過程中燃燒排放出熱量，同時廢氣排放也在同步增加，這就讓我們的環(huán)境持續(xù)受到污染，空氣指數也受到嚴重影響，隨著我們對燃油的使用，燃油能源也在逐漸的減少，人類將會面對能源危機所帶來的影響。為了我們的生存環(huán)境不再受到污染，為了讓生態(tài)資源與人類需求保持平衡，純電動汽車的發(fā)展逐漸取代現在使用的燃油汽車，將成為我們的迫切需要。

純電汽車與傳統汽車相比，主要是用蓄電池取代傳統汽車的發(fā)動機。電動汽車電動機驅動系統所需要的電能由車載蓄電池提供，并將車載蓄電池輸出的電能轉化為電動汽車所需要的機械能，而驅動電機的輸出軸便連接至該電動汽車的驅動系統，經過驅動系統基本結構的傳動裝置，傳動裝置把驅動電機傳來的力轉化為驅動力，從而驅動汽車驅動輪，完成行駛。

純電動汽車的核心部件主要由驅動電機和電機的控制模塊組成，驅動電機模塊主要是根據駕駛員的操作，把電動汽車動力電池所產生的電能最大化的轉化為車輪旋轉所需要的動能，或者是在制動時，車輪上所產生的動能反饋給電動車電池。電動汽車的動力性、經濟性和舒適性直接受驅動電機的特性影響，驅動電機的特性也就成為評價汽車性能的主要指標。

汽車驅動電機系統主要通過驅動電機、各種傳感器、驅動電機控制模塊、高壓線束、低壓線束、冷卻系統與電動汽車的其它系統連在一起。

純電動汽車電機廣泛采用三相交流永磁電動機。三相交流永磁電動機的特點是效率高、控制精度高、轉矩密度高、轉動平穩(wěn)性好和振動噪聲低。永磁同步電動機根據驅動電流的不同分為正弦波驅動和方波驅動的兩類電動機。

三相交流永磁電動機由定子、轉子、機座、風扇、前后端蓋等組成，如圖1所示。

永磁同步電機的定子與普通電動機基本一樣，由電樞鐵心和電樞繞組組成，如圖2所示。電樞鐵心一般采用0.5mm硅鋼沖片疊壓而成，電樞繞組采用分布、短距繞組。

三相交流永磁同步電動機的轉子和發(fā)電機轉子組成基本一樣，由永磁體和轉子鐵心、轉子繞組等組成。其中永磁體主要采用鐵氧體永磁材料，轉子鐵心選用實心鋼或采用鋼板或硅鋼片沖制后疊壓。和普通電機不同的地方是永磁同步電機要裝有轉子永磁體位置檢測器。

永磁體位置檢測器起到傳感器的作用，裝在三相交流永磁同步驅動電機當中，是用來檢測轉子的N極、S極的位置的，主要給電機轉向改變提供信號。永磁體位置檢測器的類型有光電編碼式、磁敏式、電磁式等，無論哪種測量方式，只是安裝的體積、方便程度、成本及可靠性不同而已。

永磁同步電機的工作時，電機的轉子就是一個永磁體，N極、S極延圓周方向交替排列，定子就相當于一個旋轉的磁場。當驅動電機工作時，在定子當中就感應出磁動勢，轉子就受到磁場中磁力的影響開始和定子一起旋轉。

驅動電機轉子N極S極的位置通過位置檢測器傳給驅動電機控制模塊，控制模塊內部元件進行分析后，確定當前轉子N極S極的所在位置，觸發(fā)控制信號，控制所對應的功率三極管的導通與否，按一定的順序給驅動電機中定子的三個線圈進行通電，從而驅動電機開始運轉工作。

驅動電機系統的控制核心是驅動電機控制模塊，驅動電機控制模塊主要采用三相兩電平電壓源型逆變器。驅動電機控制系統中的各種傳感器將信號反饋給控制模塊，控制模塊根據檢測測出的電流信號、電壓信號、溫度信號對電機當前運行狀態(tài)進行監(jiān)測并調整相應的參數，完成控制。驅動電機控制模塊根據溫度傳感器反饋的信息，再通過CAN線反饋給整車控制器整車控制模塊，來控制冷卻風扇的開啟與否、冷卻系統循環(huán)的路線，確保電機保持在理想溫度下工作。

驅動電機控制系統工作過程見圖3。

驅動電機控制器主要功能有：

①驅動時：逆變器將蓄電池提供的直流電逆變?yōu)殡妷侯l率可調的三相交流電，供電動機使用，驅動汽車運行。

②制動時：電動機做發(fā)電機運行將動能變?yōu)殡娔墚a生三相交流電，經逆變器變?yōu)橹绷麟姺答伝匦铍姵?，進行再生制動。

③運行速度控制：采用脈寬調制控制改變逆變器輸出的三相交流電的電壓和頻率就可以改變電機的轉速，從而對汽車進行調速。

④運行方向控制：通過改變逆變器中控制模塊的導通順序就可以改變輸出三相交流電的相序，即改變了三相異步電動機定子三相繞組所接交流電的相序，三相異步電動機反轉，從而改變汽車的運行方向。

⑤驅動與制動控制：通過改變逆變器輸出三相交流電的頻率，改變三相異步電動機的轉差頻率的正負，控制三相異步電動機是處于電動機狀態(tài)還是發(fā)電機狀態(tài)，從而控制汽車的驅動和制動。

驅動電機控制系統的所有傳感器將信號反饋給驅動電機控制模塊，控制模塊對采集到的信號進行分析處理后，將電機運行狀況信息通過數據CAN線反饋到整車的控制模塊。整車控制模塊根據電機的運行狀況及相關傳感器信號分析處理后發(fā)出指令給驅動電機控制模塊，對驅動電機的工作進行實時控制，從而完成驅動電機的各種功能。驅動電機控制模塊和汽車其它系統控制模塊一樣，含有故障診斷功能，當電機工作出現異常時，電機控制模塊會將故障代碼信息發(fā)送給整車控制模塊進行存儲。

參考文獻：

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作者簡介：田振芳（1980-），女，山西洪洞人，本科，講師，研究方向為汽車維修。