浅析纯电动汽车驱动电机控制系统的控制过程

浅析纯电动汽车驱动电机控制系统的控制过程

蒋德智

天地（常州）自动化股份有限公司 江苏省常州市 213125

摘要：由于纯电动汽车内部的驱动电机及控制系统内部结构比较复杂，维修成本较高，这些不利条件影响了纯电动汽车的发展。因此在未来的发展中，就要针对其存在的各种问题，进行不断优化，促使驱动电机及控制系统朝着集成化和智能化方向发展，进一步拓宽我国纯电动汽车市场，加快其发展步伐。鉴于此，本文主要分析纯电动汽车驱动电机控制系统的控制过程。

关键词：纯电动汽车；驱动电机控制系统；控制过程

1、纯电动汽车电机驱动技术的发展现状

纯电动纯电动汽车的动力性能是由电机驱动系统的特性所决定的，而作为电动汽车三大核心功能之一的电机驱动系统对整车的轻量化也有一定的影响。在我国新能源汽车产业的发展过程中，电机驱动系统技术的发展有着重要的社会意义、实际意义和适用意义，电机驱动系统技术的工程化与产业化问题也一直是各大研究机构和所涉企业关注的重点所在。

1.1、驱动电机

对电机性能及参数进行对比，我们可以发现永磁同步电机在质量、体积、转速、功率、成本等方面与其它电机相比具有较大的优势，因此新能源电动汽车的电机大多选择使用它。

①直流电机：国内企业已对其控制技术完成了优化改进，它的性能在各方面都进行了改进完善，但由于其后期维护成本、体积及功率密度等问题难以得到有效解决，目前新开发的新能源电动车型中已基本不再采用此类型驱动电机。②交流异步电机：国内大部分交流异步电机生产企业已具备了自主开发、批量生产、试验及服务的实力。③永磁同步电机：国内的电机生产企业已具备了完整的产品开发和生产制造的能力和规模，基本技术指标已接近国际水准。④开关磁阻电机：现今开关磁阻电机在我国新能源纯电动汽车上的应用较少，我国在开关磁阻电机上的研发能力不足，生产出来的开关磁阻电机因噪声高等缺陷而无法实现广泛应用。

1.2、驱动电机控制器

对于驱动电机控制器而言，我国在芯片研发、封装工艺技术和材料以及驱动电机控制器的集成等电力电子技术方面起步相对较晚，我国所使用的IGBT部件基本依赖进口，我国虽有部分公司已完成功率模块的研发，但控制精度、耐久性等与国外量产的产品相比仍存在一定差距。

2、纯电动汽车电机驱动系统故障诊断内涵分析

所谓的汽车故障诊断，主要是指汽车内部的行驶性能变差，有些性能丧失，不具备工作能力，对汽车整体或者部分零部件进行检测和查验，从而确定汽车的真实技术状况、确定汽车发生故障的部位和原因，并作出准确的判断和分析。

在新能源电动汽车刚刚起步发展的时候，汽车故障的诊断主要依靠工人的经验，有丰富维修经验的个人只要通过耳朵听声音，用眼睛来观察，用手来触摸就可以准确的找到故障发生的部位和故障发生的原因。当然，工人也可以借助万用表等专业的工具，协助开展汽车故障诊断工作，很大程度上提高了汽车诊断的效率和准确性。随着汽车行业的发展，很多新能源汽车都配备了故障的自诊断系统，利用故障解码仪，就可以知晓发生故障的部位，极大的提升了汽车故障诊断的效率和准确性。随着计算机技术和信息技术的快速发展，人工智能已经成为不可逆转的发展趋势，而汽车故障诊断也在朝着智能化的方向发展，将有力推动新能源汽车的发展。

3、纯电动汽车驱动电机控制系统的控制过程

汽车驱动电机系统主要通过驱动电机、各种传感器、驱动电机控制模块、高压线束、低压线束、冷却系统与电动汽车的其它系统连在一起。

纯电动汽车电机广泛采用三相交流永磁电动机。三相交流永磁电动机的特点是效率高、控制精度高、转矩密度高、转动平稳性好和振动噪声低。永磁同步电动机根据驱动电流的不同分为正弦波驱动和方波驱动的两类电动机。

三相交流永磁电动机由定子、转子、机座、风扇、前后端盖等组成，如图1所示。

图1三相交流永磁电动机

永磁同步电机的定子与普通电动机基本一样，由电枢铁心和电枢绕组组成，如图2所示。电枢铁心一般采用0.5mm硅钢冲片叠压而成，电枢绕组采用分布、短距绕组。

图2永磁同步电机的定子

三相交流永磁同步电动机的转子和发电机转子组成基本一样，由永磁体和转子铁心、转子绕组等组成。其中永磁体主要采用铁氧体永磁材料，转子铁心选用实心钢或采用钢板或硅钢片冲制后叠压。和普通电机不同的地方是永磁同步电机要装有转子永磁体位置检测器。

永磁体位置检测器起到传感器的作用，装在三相交流永磁同步驱动电机当中，是用来检测转子的N极、S极的位置的，主要给电机转向改变提供信号。永磁体位置检测器的类型有光电编码式、磁敏式、电磁式等，无论哪种测量方式，只是安装的体积、方便程度、成本及可靠性不同而已。

永磁同步电机的工作时，电机的转子就是一个永磁体，N极、S极延圆周方向交替排列，定子就相当于一个旋转的磁场。当驱动电机工作时，在定子当中就感应出磁动势，转子就受到磁场中磁力的影响开始和定子一起旋转。

驱动电机转子N极S极的位置通过位置检测器传给驱动电机控制模块，控制模块内部元件进行分析后，确定当前转子N极S极的所在位置，触发控制信号，控制所对应的功率三极管的导通与否，按一定的顺序给驱动电机中定子的三个线圈进行通电，从而驱动电机开始运转工作。

驱动电机系统的控制核心是驱动电机控制模块，驱动电机控制模块主要采用三相两电平电压源型逆变器。驱动电机控制系统中的各种传感器将信号反馈给控制模块，控制模块根据检测测出的电流信号、电压信号、温度信号对电机当前运行状态进行监测并调整相应的参数，完成控制。驱动电机控制模块根据温度传感器反馈的信息，再通过CAN线反馈给整车控制器整车控制模块，来控制冷却风扇的开启与否、冷却系统循环的路线，确保电机保持在理想温度下工作。

驱动电机控制系统的所有传感器将信号反馈给驱动电机控制模块，控制模块对采集到的信号进行分析处理后，将电机运行状况信息通过数据CAN线反馈到整车的控制模块。整车控制模块根据电机的运行状况及相关传感器信号分析处理后发出指令给驱动电机控制模块，对驱动电机的工作进行实时控制，从而完成驱动电机的各种功能。驱动电机控制模块和汽车其它系统控制模块一样，含有故障诊断功能，当电机工作出现异常时，电机控制模块会将故障代码信息发送给整车控制模块进行存储。

总之，纯电汽车与传统汽车相比，主要是用蓄电池取代传统汽车的发动机。电动汽车电动机驱动系统所需要的电能由车载蓄电池提供，并将车载蓄电池输出的电能转化为电动汽车所需要的机械能，而驱动电机的输出轴便连接至该电动汽车的驱动系统，经过驱动系统基本结构的传动装置，传动装置把驱动电机传来的力转化为驱动力，从而驱动汽车驱动轮，完成行驶。由此可见，本文的研究也就显得十分的有意义。

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