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电动汽车心脏揭秘:驱动电机系统的奥秘与功能解析

点击次数:5    发布时间:2025-04-30

在电动汽车的发展历程中,驱动电机系统扮演着至关重要的角色。这不仅因为它直接关系到车辆的行驶动力,还因为它影响着车辆的整体性能、经济性以及驾驶体验。以下是对驱动电机系统的深入解析。

一、揭秘驱动电机系统

驱动电机系统由驱动电机与控制器(MCU)两大核心部件组成,它们通过高低压线束和冷却管道与车辆其他系统紧密相连,如图1所示。整车控制器(VCU)通过CAN网络接收加速踏板、制动踏板和挡位等信号,向MCU发送指令,实时调整电机的扭矩输出,实现车辆的怠速、加速和能量回收等功能。MCU能够实时监测电机温度、运行温度和转子位置,并将信息传递给VCU,调节水泵和冷却风扇,确保电机在理想温度下工作。驱动电机技术参数详见表1,驱动电机控制器技术参数详见表2。

1、驱动电机

永磁同步电机(图2)作为驱动电机的代表,以其高效、体积小、可靠性高等优势,成为动力系统的执行机构,将电能转化为机械能。电机内置旋转变压器和温度传感器(图3),实时提供电机工作状态信息,并发送至MCU。旋转变压器检测转子位置,经解码后,MCU控制IGBT功率管导通,驱动电机旋转。温度传感器监测电机绕组温度,并将信息传递给MCU,由MCU控制水泵和冷却风扇,调节电机工作温度。驱动电机具有低压接口和三根高压线(V、U、W)接口,如图4所示,低压接口端子定义详见表3。

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2、驱动电机控制器

MCU结构如图5所示,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。它以IGBT为核心,辅以驱动集成电路和主控集成电路。MCU处理所有输入信号,并通过CAN2.0网络将驱动电机控制系统运行状态信息发送给VCU。MCU内含故障诊断电路,当电机异常时,会激活错误代码并发送给VCU,同时储存故障码和相关数据。MCU依靠电流传感器、电压传感器和温度传感器监测电机运行状态,根据参数调整电压、电流和其他控制功能。驱动电机控制器具有低压接口和高压接口(图7),低压接口端子定义详见表4。

二、驱动电机系统功能

驱动电机系统的工作状态揭示了新能源汽车驱动系统的基本功能。以下为几种典型工作状态:

1、D挡加速行驶

驾驶员挂D挡并踩加速踏板,挡位信息和加速信息通过信号线传递给VCU,VCU将操作意图通过CAN线传递给MCU,MCU结合旋变传感器信息(转子位置),向永磁同步电动机的定子通入三相交流电,产生旋转电枢磁动势和电枢磁场。随着加速踏板行程加大,电机控制器控制的IGBT导通频率上升,电动机转矩增加,起步时拥有*大转矩。电动机转速增加,功率和电压也随之增加。电动机输出功率保持恒定,要求电压保持恒定,永磁同步电机输出特性曲线如图8所示。

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2、R挡倒车

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驾驶员挂R挡,请求信号通过VCU和CAN线发送给MCU,MCU结合当前转子位置信息,通过改变IGBT模块通电顺序,控制电机反转。

3、制动时能量回收

驾驶员松开加速踏板,电机因惯性旋转。当车辆减速时,电机变为发电机,BMS根据电池充电特性曲线和电池温度等参数计算出允许*大充电电流。MCU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,调整发电机向蓄电池充电的电流,同时控制车辆减速度,具体过程如图11所示。

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