電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的案例
電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)電機(jī)——熱管理
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電動(dòng)車用永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
來(lái)源：杭州易泰達(dá)科技 作者：鐘德剛
前言
在2014年10月22-25日《第十七屆國(guó)際電機(jī)與系統(tǒng)會(huì)議》上，我們展示了一套電動(dòng)車用永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這套系統(tǒng)是由一臺(tái)額定功率為1.8kw、額定轉(zhuǎn)速為2850RPM的內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，控制系統(tǒng)是一套基于STM32平臺(tái)搭建的采用最大轉(zhuǎn)矩電流比以及弱磁控制的解決方案，采用外速度環(huán)、內(nèi)電流環(huán)，兩環(huán)矢量控制算法。核心控制算法軟件架構(gòu)如圖1所示，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于700r/min 采用虛線表示的霍爾傳感模式獲取轉(zhuǎn)子角度與速度信息，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速高于 700r/min 時(shí)切換無(wú)位置傳感器模式。
圖 1 核心控制算法軟件架構(gòu)
本方案為正弦波的永磁同步電機(jī)控制方案，圖2所示為電機(jī)運(yùn)行在2500RPM、5N.m 時(shí)電流波形，電流波形正弦性好，諧波少，噪聲小。
圖 2 電機(jī)運(yùn)行在 2500RPM、5N.m 時(shí) C相實(shí)際電流波形
1、電機(jī)控制方式
這次展會(huì)使用的是一臺(tái)內(nèi)埋式永磁同步電機(jī)，其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子磁路具有不對(duì)稱性，從而可以產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩，利用這個(gè)特點(diǎn)可以調(diào)高電機(jī)的過(guò)載能力和功率密度。
此控制系統(tǒng)同時(shí)使用最大轉(zhuǎn)矩電流比策略和恒功率弱磁算法。在額定轉(zhuǎn)速之
內(nèi)采用最大轉(zhuǎn)矩電流比（MTPA）矢量控制算法，采用該策略可以充分利用磁阻轉(zhuǎn)矩，從而提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出能力和系統(tǒng)效率。在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)需要擴(kuò)展電機(jī)的轉(zhuǎn)速，所以在額定轉(zhuǎn)速之上采用恒功率弱磁控制算法，使得在電機(jī)超過(guò)最大恒功率運(yùn)行速度時(shí)，能夠繼續(xù)提高電機(jī)的轉(zhuǎn)速，也就是提高電機(jī)的最大運(yùn)行速度。
2、電機(jī)傳感器類型
無(wú)論是在最大轉(zhuǎn)矩電流比策略中還是在弱磁控制中都需要得到準(zhǔn)確的電機(jī)位置和速度信息，本控制方案中采用了無(wú)位置傳感器控制算法，使得系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、精準(zhǔn)。
展開(kāi) 電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)電機(jī)振動(dòng)噪聲研究綜述
但是，對(duì)于電動(dòng)車來(lái)說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)被電機(jī)取代，發(fā)動(dòng)機(jī)的缺失并沒(méi)有改善電動(dòng)汽車的振動(dòng)噪聲問(wèn)題，電機(jī)高頻噪聲更加明顯；電機(jī)直接連接變速器形成一體化的動(dòng)力總成，由此引發(fā)的振動(dòng)噪聲性能也與傳統(tǒng)汽車不同；此外，在整車情況下應(yīng)結(jié)合噪聲級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)以及心理學(xué)客觀評(píng)價(jià)參數(shù)對(duì)電機(jī)進(jìn)行聲品質(zhì)的研究。
目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)振動(dòng)噪聲研究相對(duì)較少。本文從驅(qū)動(dòng)電機(jī)對(duì)整車聲振特性影響研究、驅(qū)動(dòng)電機(jī)振動(dòng)噪聲激勵(lì)源的研究、基于磁固耦合的電機(jī)振動(dòng)噪聲動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析研究、電機(jī)振動(dòng)噪聲控制優(yōu)化研究、對(duì)電機(jī)噪聲傳播路徑控制的研究等五個(gè)方面闡述電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)噪聲研究現(xiàn)狀。
2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)對(duì)整車振動(dòng)噪聲的影響研究
研究驅(qū)動(dòng)電機(jī)噪聲對(duì)整車噪聲的影響有利于確定電機(jī)振動(dòng)噪聲的研究重點(diǎn)。2008年，蔡建江等對(duì)燃料電池轎車進(jìn)行試驗(yàn)，得出在超過(guò)某一車速下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)振動(dòng)幅值變化和車內(nèi)噪聲的頻率變化基本一致，且在高速工況下車內(nèi)噪聲最主要頻率成分為電機(jī)轉(zhuǎn)速的基頻或諧頻。2012年，Humbert等提出電機(jī)的切向電磁力對(duì)變速器的振動(dòng)特性產(chǎn)生影響，但缺少具體的分析。2014年相龍洋等人對(duì)新型純電動(dòng)小車進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)車內(nèi)各部分進(jìn)場(chǎng)噪聲信號(hào)進(jìn)行偏相干分析】，得出電動(dòng)汽車高速行駛時(shí)，電機(jī)噪聲為主要源頭。2015年方源等人對(duì)某集中驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)車進(jìn)行試驗(yàn)研究，得出隨著車速的增加，相比于動(dòng)力總成其他部分，電機(jī)端部的聲壓級(jí)波動(dòng)較大，且電機(jī)高頻噪聲增大，對(duì)整車的聲品質(zhì)產(chǎn)生主要影響。
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【設(shè)計(jì)】混合式磁鋼轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電動(dòng)車用永磁磁阻電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)
HM2和HM3的稀土永磁材料用量大幅降低，但作為電動(dòng)車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)，HM2和HM3在轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)性能上仍存在不足。
新能源電動(dòng)汽車電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與功能
一、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器概述
電機(jī)控制器，控制動(dòng)力電源與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間能量傳輸?shù)难b置，由控制信號(hào)接口電路、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制電路和驅(qū)動(dòng)電路組成。
圖1 某車型三合一集成式電機(jī)控制器
在電動(dòng)車輛中，電機(jī)控制器的功能是根據(jù)檔位、油門、剎車等指令，將動(dòng)力蓄電池所存儲(chǔ)的電能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的電能，來(lái)控制電動(dòng)車輛的啟動(dòng)運(yùn)行、進(jìn)退速度、爬坡力度等行駛狀態(tài)，或者將幫助電動(dòng)車輛剎車，并將部分剎車能量存儲(chǔ)到動(dòng)力蓄電池中。
它是電動(dòng)車輛的關(guān)鍵零部件之一。
電機(jī)控制器的基本功能可分為兩個(gè)部分
二、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器的基本結(jié)構(gòu)
電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器基本結(jié)構(gòu)可分為：殼體、高低壓連接器、電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
電氣功率元件主要為IGBT集成功率模塊，是電氣控制器關(guān)鍵零部件。
下圖為IGBT集成功率模塊。
通過(guò)電子控制元件與電氣控制元件對(duì)IGBT集成功率模塊的控制，輸出可控的三相正弦交流電流，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩。
如圖為 IGBT集成功率模塊原理簡(jiǎn)圖。
IGBT集成功率模塊原理簡(jiǎn)圖
1. 殼體與連接器
電機(jī)控制器的殼體的主要用于固定各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件及連接器，并提供密閉的防塵防水（IP67）空間保護(hù)各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
由于車用電機(jī)控制器IGBT集成功率模塊輸出功率高，溫升快。
殼體提供相應(yīng)冷卻水路從整車?yán)鋮s系統(tǒng)引入冷卻液以冷卻IGBT集成功率模塊。
如圖所示為電機(jī)控制器殼體。
連接器安裝于殼體外部，可分為高壓連接器與低壓連接器。
如下圖所示為高低壓連接器。
高壓連接器主要用于與外部電能的傳輸?shù)膶?duì)接。
低壓連接器主要用于12V電源的供應(yīng)、與其他控制器通訊。
2.
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一、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器概述
電機(jī)控制器，控制動(dòng)力電源與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間能量傳輸?shù)难b置，由控制信號(hào)接口電路、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制電路和驅(qū)動(dòng)電路組成。
圖1 某車型三合一集成式電機(jī)控制器
在電動(dòng)車輛中，電機(jī)控制器的功能是根據(jù)檔位、油門、剎車等指令，將動(dòng)力蓄電池所存儲(chǔ)的電能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的電能，來(lái)控制電動(dòng)車輛的啟動(dòng)運(yùn)行、進(jìn)退速度、爬坡力度等行駛狀態(tài)，或者將幫助電動(dòng)車輛剎車，并將部分剎車能量存儲(chǔ)到動(dòng)力蓄電池中。
它是電動(dòng)車輛的關(guān)鍵零部件之一。
電機(jī)控制器的基本功能可分為兩個(gè)部分
二、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器的基本結(jié)構(gòu)
電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器基本結(jié)構(gòu)可分為：殼體、高低壓連接器、電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
電氣功率元件主要為IGBT集成功率模塊，是電氣控制器關(guān)鍵零部件。
下圖為IGBT集成功率模塊。
通過(guò)電子控制元件與電氣控制元件對(duì)IGBT集成功率模塊的控制，輸出可控的三相正弦交流電流，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩。
如圖為 IGBT集成功率模塊原理簡(jiǎn)圖。
IGBT集成功率模塊原理簡(jiǎn)圖
1. 殼體與連接器
電機(jī)控制器的殼體的主要用于固定各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件及連接器，并提供密閉的防塵防水（IP67）空間保護(hù)各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
由于車用電機(jī)控制器IGBT集成功率模塊輸出功率高，溫升快。
殼體提供相應(yīng)冷卻水路從整車?yán)鋮s系統(tǒng)引入冷卻液以冷卻IGBT集成功率模塊。
如圖所示為電機(jī)控制器殼體。
連接器安裝于殼體外部，可分為高壓連接器與低壓連接器。
如下圖所示為高低壓連接器。
高壓連接器主要用于與外部電能的傳輸?shù)膶?duì)接。
低壓連接器主要用于12V電源的供應(yīng)、與其他控制器通訊。
2.
展開(kāi) 遙控玩具車電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中的雙H橋驅(qū)動(dòng)芯片
遙控玩具車的基本工作原理是通過(guò)無(wú)線電遙控器發(fā)送信號(hào)，這些信號(hào)被玩具車內(nèi)的接收器接收并解碼，從而控制玩具車的運(yùn)行。根據(jù)車身外型的不同，可以分為：普通的私家房車、越野車、貨柜車、翻斗車等等。遙控器的操作，如前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)，都是通過(guò)發(fā)送特定的編碼信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這些信號(hào)經(jīng)過(guò)外圍電路解調(diào)后，由接收芯片內(nèi)部的解碼電路進(jìn)行解碼，然后發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)來(lái)控制汽車的運(yùn)行。
在玩具車的內(nèi)部，電機(jī)是驅(qū)動(dòng)其前進(jìn)的核心部件。玩具車電機(jī)的工作原理是通過(guò)電刷將電流引入定子上的線圈，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)玩具車前進(jìn)。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磁力線，使定子和轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子受到磁力的作用開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子上的線圈與轉(zhuǎn)子之間的磁力線方向發(fā)生變化，從而產(chǎn)生不同的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。這種小型、輕量、高效的電機(jī)能夠?yàn)橥婢?em>車提供持久而穩(wěn)定的動(dòng)力。
工采網(wǎng)代理的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 - SS6226是一款7V雙通道直流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器，適用于遙控玩具車、小家電、打印機(jī)、智能家居、工業(yè)設(shè)備等機(jī)電一體化電機(jī)應(yīng)用等領(lǐng)域。
該芯片支持2.4V-7.2V電壓范圍，可以輸出2A的峰值電流，且內(nèi)置了電流調(diào)節(jié)功能；能實(shí)現(xiàn)雙向控制電機(jī)，并利用電流衰減模式通過(guò)脈寬調(diào)制來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，H橋由兩路邏輯輸入控制，每個(gè)橋臂都包含一個(gè)高邊和一個(gè)底邊的N溝道MOSFET，其導(dǎo)通電阻為0.6Ω。
SS6226 是為低電壓下工作的系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路，雙通道低導(dǎo)通電阻。具備電機(jī)正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)/停止/剎車四個(gè)功能。
SS6226 內(nèi)置溫度保護(hù)功能，當(dāng)芯片溫度急劇升高，內(nèi)部電路關(guān)斷內(nèi)置的功率開(kāi)關(guān)管，切斷負(fù)載電流。
展開(kāi) 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)（PPT）
我們都知道純電動(dòng)汽車沒(méi)有內(nèi)燃機(jī)，其動(dòng)力來(lái)源由車載電池提供，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛。
電動(dòng)汽車講解-電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)
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純電動(dòng)汽車雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)構(gòu)型大盤點(diǎn)
1 單電機(jī)方案與雙電機(jī)方案的對(duì)比
對(duì)于電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō)，雙電機(jī)相對(duì)于單電機(jī)加主減速器或變速箱的方案在提高驅(qū)動(dòng)效率方面的優(yōu)勢(shì)：
第一，單電機(jī)在低速、高速輕載等情況下，效率降低比較嚴(yán)重。
電動(dòng)機(jī)的高效區(qū)間雖然比內(nèi)燃機(jī)大得多，但是汽車的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩要求太寬了：強(qiáng)大的加速性能和爬坡能力需要大的扭矩，而速度從零到上百km/h則對(duì)轉(zhuǎn)速范圍有非常高的要求。
雖然大部分中高速工況下電動(dòng)機(jī)的效率都能很高，但是在低速重載、高速輕載等情況下，電動(dòng)機(jī)的效率會(huì)比高效率的區(qū)間下降20-30%。
雙電機(jī)則可以通過(guò)不同的搭配，讓系統(tǒng)的高效區(qū)擴(kuò)大，提升效率。
第二，雙電機(jī)可以提高制動(dòng)能量回收的效率。
在雙電機(jī)耦合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，有四個(gè)可能的操作模式：?jiǎn)?em>電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式、雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式、單電機(jī)再生制動(dòng)模式、雙電機(jī)再生制動(dòng)模式。
驅(qū)動(dòng)效率和回收效率其實(shí)是一回事，當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)模式的時(shí)候就是驅(qū)動(dòng)效率，工作在發(fā)電模式的時(shí)候就是回收效率，兩臺(tái)電機(jī)擁有更多的高回收效率空間，可以提高制動(dòng)能量回收的效率。
第三，雙電機(jī)無(wú)動(dòng)力中斷。
單個(gè)電機(jī)要想達(dá)到更高的效率可以通過(guò)搭配多檔位變速箱實(shí)現(xiàn)，但是如果搭配變速箱，就會(huì)有換檔動(dòng)力中斷的問(wèn)題，而使用雙電機(jī)協(xié)調(diào)控制則不會(huì)出現(xiàn)動(dòng)力中斷。
第四，單個(gè)電機(jī)如果要滿足高性能（高扭矩）和高轉(zhuǎn)速范圍，設(shè)計(jì)制造難度大，總重量也大。
通過(guò)把單個(gè)電機(jī)分解為兩個(gè)電機(jī)，可以讓電機(jī)的制造難度降低，總重量也可以降低。
實(shí)際上，一臺(tái)100kW的電機(jī)性能不需要由一臺(tái)60kW的電機(jī)和另一臺(tái)40kW的電機(jī)加起來(lái)提供，一般情況下，一臺(tái)40kW左右和一臺(tái)30kW左右的電機(jī)組成的雙電機(jī)系統(tǒng)就可以提供甚至超過(guò)一臺(tái)100kW電機(jī)的性能，同時(shí)總重量一般可以降低30%甚至更多。
展開(kāi) 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與功能
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清華丨電動(dòng)汽車新型電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
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