三电技术之电机电驱技术

三电技术之电机电驱技术

1 基本功能

电动汽车驱动电机及其控制系统是电动汽车的心脏，是把电能转化为机械能来驱动车辆的部件。它的任务是在驾驶人的控制下，高效率地将动力电池的能量转化为车轮的动能，或者将车轮上的动能反馈到动力电池中。

2 基本概念

电动汽车三合一电驱系统技术是指将电控(逆变器)、电机和传动机构(减速器)集成为一体的技术，随着电动汽车技术的不断演进，集成化设计将无可争辩地成为未来发展的趋势，在这一领域国内厂商也有涉及，国外的GKN(吉凯恩中国合资企业)、ZF 和 BOSCH 相对走在前列，并已在部分车型上有所应用。

电机控制器（MCU，Motor Control Unit），是根据 VCU（整车控制器）的指令，调控电动机的输入电流，进而控制电机的旋转状态的电气单元。

电机控制器作为一部特定功能的逆变器，它利用电力电子技术中的调压调频技术，将动力电池中存储的直流电，调制成控制电机所需的矩形波或者正玄波交流电，改变输出电力的电压、电流幅值或者频率，进而改变电机转速、转矩，达到控制整车速度、加速度的目的。硬件上主要包含中央控制模块、功率模块、驱动控制模块和传感器等。

不同类型的电动机，其控制方式也不相同，但其控制原理，均为调整电流的大小和电压波形等参数，来实现对电动机转速和扭矩的控制。

3 主要功能模块

电动机在驱动汽车工作过程中，电动机控制器在促使电动机工作。电机控制器是由逆变器和控制器两部分组成。其中逆变器接收电池输送过来的直流电电能，逆变成三相交流电给汽车电机提供电源，其次控制器接受电机转速等信号反馈到仪表，当发生制动或者加速行为时，控制器控制变频器频率的升降，从而达到加速或者减速的目的。

功率模块

电机操控器的主题是一部逆变器，对电机电流电压进行操控。常常选用的功率器材主要有 MOSFET, GTO， IGBT等。

驱动操控模块

将中心操控模块的指令转化成对逆变器中可控硅的通断指令，并作为维护装置，具有过压、过流等毛病的监测维护功用。

中心操控模块

包含 PWM 波生成电路，复位电路，传感器信号处理电路，交互电路。中心操控模块，对外，经过对外接口，得到整车上其他部件的指令和状况信息。对内，把翻译过的指令传递给逆变器驱动电路，并检测操控作用。 传感器 系统应用到的传感器包括电流传感器，电压传感器，温度传感器，电机转轴角方位传感器等，根据规划要求增减。

4 测试平台

1.试验设备组成：

驱动部分：被测电机及控制器，直流电源
加载部分：电力测功机，四象限变频控制器
电测部分：扭矩传感器、转速传感器、电流变送器、
电压变送器、功率分析仪
软件部分：数据采集、远程加载控制、数据存储、数
据处理、危险工况保护
机械部分：平板、支架、联轴器、堵转装置

2.主要试验内容如下：

空载测试
外特性测试
温升测试
堵转测试
过载能力测试
最高速测试
超速测试
能量回馈测试
耐久测试
全工况效率测试
转速/转矩控制精度测试
转速/转矩响应时间测试

3.主要参数如下：

最高转速：10000rpm
峰值功率：90KW
峰值扭矩：500Nm
直流电源输出电压范围：24~480V
直流电源最大电流：500A