電動汽車驅動電機控制系統的案例
淺析純電動汽車驅動電機控制系統的控制過程
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。
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，這就讓我們的環境持續受到污染，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。為了我們的生存環境不再受到污染，為了讓生態資源與人類需求保持平衡，純電動汽車的發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。
展開 電動汽車電機驅動控制器功能安全架構研究
0 引言
伴隨著新能源汽車產業的發展，車用電子電氣系統的功能也日趨復雜，如何確保電子電氣系統的功能安全已成為行業關注的重點和研究的熱點。國際標準化組織（ISO）于2011年正式發布了ISO26262《道路車輛功能安全》標準，其提供了一套涵蓋系統（包括硬件和軟件）及其生產制造的完整功能安全設計流程與認證制度，以確保汽車行駛的安全性，并已成為汽車行業目前普遍接受的一套完整的評估并降低風險的方法，獲得了全球主要汽車制造商以及零部件供應商的廣泛認可和采用。盡管該標準針對功能安全性給出了完整的設計流程，對功能安全理念的引入發揮了至關重要的作用，但由于其并不涉及特定產品的具體設計，同時國內外的相關文獻也鮮有介紹，因此如何正確地實現產品級的功能安全，對設計人員而言仍然具有一定的難度。
作為純電動汽車核心動力部件，電機驅動控制器其功能安全的正確實施顯得尤為重要。本文將從純電動汽車電機驅動控制器的安全目標出發，詳細闡述針對不同微處理器結構如何實現系統架構設計層面的功能安全。
1 電動汽車電機驅動控制器安全完整性等級分析
1.1 安全目標及安全完整性等級ASIL
產品安全性開發的最終目的是為了符合安全目標。安全目標是系統最高層面的安全要求，是危害分析和風險評估（HARA）的結果?；贖ARA分析可以得出針對安全目標的汽車安全完整性等級（ASIL）。根據文獻可知，ASIL等級的確定需要針對危害事件綜合考慮嚴重度（S）、暴露概率（E）和可控性（C）的因素，如表1所示，其中D代表最高等級，A代表最低等級，QM表示質量管理。
對于S，E，C指標，文獻中均有明確定義，本文不再贅述。需要說明的是，一個安全目標可能與多種危害相關，而多個安全目標也可能與某種單一的危害有關。
展開 新能源電動汽車電動汽車驅動電機控制器結構與功能
一、電動汽車驅動電機控制器概述
電機控制器，控制動力電源與驅動電機之間能量傳輸的裝置，由控制信號接口電路、驅動電機控制電路和驅動電路組成。
圖1 某車型三合一集成式電機控制器
在電動車輛中，電機控制器的功能是根據檔位、油門、剎車等指令，將動力蓄電池所存儲的電能轉化為驅動電機所需的電能，來控制電動車輛的啟動運行、進退速度、爬坡力度等行駛狀態，或者將幫助電動車輛剎車，并將部分剎車能量存儲到動力蓄電池中。
它是電動車輛的關鍵零部件之一。
電機控制器的基本功能可分為兩個部分
二、電動汽車驅動電機控制器的基本結構
電動汽車驅動電機控制器基本結構可分為：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，是電氣控制器關鍵零部件。
下圖為IGBT集成功率模塊。
通過電子控制元件與電氣控制元件對IGBT集成功率模塊的控制，輸出可控的三相正弦交流電流，從而控制電機的轉速、轉矩。
如圖為 IGBT集成功率模塊原理簡圖。
IGBT集成功率模塊原理簡圖
1. 殼體與連接器
電機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。
由于車用電機控制器IGBT集成功率模塊輸出功率高，溫升快。
殼體提供相應冷卻水路從整車冷卻系統引入冷卻液以冷卻IGBT集成功率模塊。
如圖所示為電機控制器殼體。
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的對接。
低壓連接器主要用于12V電源的供應、與其他控制器通訊。
2.
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一、電動汽車驅動電機控制器概述
電機控制器，控制動力電源與驅動電機之間能量傳輸的裝置，由控制信號接口電路、驅動電機控制電路和驅動電路組成。
圖1 某車型三合一集成式電機控制器
在電動車輛中，電機控制器的功能是根據檔位、油門、剎車等指令，將動力蓄電池所存儲的電能轉化為驅動電機所需的電能，來控制電動車輛的啟動運行、進退速度、爬坡力度等行駛狀態，或者將幫助電動車輛剎車，并將部分剎車能量存儲到動力蓄電池中。
它是電動車輛的關鍵零部件之一。
電機控制器的基本功能可分為兩個部分
二、電動汽車驅動電機控制器的基本結構
電動汽車驅動電機控制器基本結構可分為：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，是電氣控制器關鍵零部件。
下圖為IGBT集成功率模塊。
通過電子控制元件與電氣控制元件對IGBT集成功率模塊的控制，輸出可控的三相正弦交流電流，從而控制電機的轉速、轉矩。
如圖為 IGBT集成功率模塊原理簡圖。
IGBT集成功率模塊原理簡圖
1. 殼體與連接器
電機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。
由于車用電機控制器IGBT集成功率模塊輸出功率高，溫升快。
殼體提供相應冷卻水路從整車冷卻系統引入冷卻液以冷卻IGBT集成功率模塊。
如圖所示為電機控制器殼體。
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的對接。
低壓連接器主要用于12V電源的供應、與其他控制器通訊。
2.
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電動汽車驅動電機控制器結構與功能
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汽車試驗：電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性試驗方法
電動汽車上的電力電子變換裝置無論數量還是功率都遠遠超過傳統汽車，電磁兼容問題的嚴重性和復雜性也遠高于傳統汽車。電機驅動系統是電動汽車的三大關鍵系統之一，也是最重要的功率變換裝置，其電磁兼容性能（electromagneTIccompaTIbility，簡稱為EMC）不僅關系到自身的工作可靠性，而且會影響整車的安全運行能力和工作可靠性。從目前已有的電動汽車整車產品的檢測過程來看，大部分車型都是經過多次整改才能夠達到國標的相關規定。鑒于電磁兼容問題的重要性，基于電磁騷擾耦合和傳播的一般機制。
本文給出了電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性試驗方法。適用于純電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池電動汽車用驅動電機系統。
注：電動汽車電源系統通常分為2種類型：第一種普通LV(低壓)系統，其典型結構特點為非屏蔽，第二種HV系統，其典型結構特點為屏蔽。
試驗方法如下：
一、電磁輻射發射試驗
1、寬帶電磁輻射發射試驗
試驗方法：本方法用于測試EUT產生的寬帶電磁輻射發射， 若無其他規定， 在30MHz-1000MHz頻率范圍內，則按GB/T18655-2010中規定的方法進行試驗。
試驗狀態：EUT應處于正常工作狀態， 且轉速為額定轉速的50%， 扭矩為額定扭矩的50%， 機械輸出負載達到持續功率的25%。
當轉速或扭矩達不到EUT試驗狀態時， 可調整扭矩或轉速以達到持續功率的25%， 并在試驗報告中注明。
如EUT包含多個單元， 單元之間的連接線宜使用原車上使用的連接線束；如果無法實現， 電子控制單元和人工電源網絡(AN)間的連接線長度應符合本標準規定.線束應按實際情況端接，并帶實際負載和激勵。
試驗布置：試驗布置圖見圖3.
屏蔽配置應按照車輛的實際情況布置，通常所有屏蔽的HV部件應低阻抗正常接地(例如AN、電纜、連接器等狀態) EUT和負載均應接地。
展開 電動汽車電機驅動系統EMC設計及測試研究
引言
電機驅動系統作為電動汽車的動力來源及將電能轉換為機械能的關鍵設備，在電力轉換的過程中會產生大量的傳導及輻射騷擾信號，是電動汽車EMC問題的主要零部件之一。
由于監管機構的強制要求及各車廠出于提高自身競爭力的考慮，目前設計人員已對電動汽車的EMC問題做了較多的研究，相關的國家標準也日益為人們所熟知。
其中GB/T18655—2018《車輛、船和內燃機無線電騷擾特性用于保護車載接收機的限值和測量方法》是零部件廠商應用最為廣泛的EMC標準之一，該標準在新修訂的內容中增加了對高低壓部件的適用性部分，包括高低壓耦合的測量方法及高壓部分的限值等，并在附錄I高壓部件的示例中提到帶電機的逆變器。
但該標準未限定測試中電機及控制器應處于的工作狀態，根據文獻的研究，不同工作狀態下電機驅動系統的傳導及發射騷擾性能在不同頻段有不同的表現。除此之外，工業與信息化部在2018年推出了針對性適用于電動汽車用電機驅動系統的EMC標準GB/T36282—2018《電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性要求和試驗方法》，此標準從整車應用的角度出發，對電機驅動系統的輻射騷擾限值、輻射抗擾及傳導抗擾、靜電放電抗擾都做了全面的要求，是電機驅動系統較為全面的EMC標準，該標準還對測試時電機驅動系統應處于的工作狀態做了明確要求，得到了認可和廣泛應用。
EMC測試往往是電機驅動系統測試的后期環節，同時也是關鍵環節，若EMC測試的效果不理想，可能導致開發過程較多的重復，同時由于EMC測試資源緊張，其測試費用也十分高昂，廠家一般都難以預留充足的EMC測試整改時間。因而，在設計階段對影響EMC性能的關鍵因素做較為充分的考慮，在方案設計中對可能存在的EMC問題進行設計消除，是設計工程師必須考慮的內容。
展開 清華丨電動汽車新型電機驅動系統
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清華丨電動汽車新型電機驅動系統
清華丨電動汽車新型電機驅動系統
新能源汽車驅動電機與控制系統
新能源汽車驅動電機與控制系統
電動汽車電機驅動系統EMC設計及測試研究
引 言
電機驅動系統作為電動汽車的動力來源及將電能轉換為機械能的關鍵設備，在電力轉換的過程中會產生大量的傳導及輻射騷擾信號，是電動汽車EMC問題的主要零部件之一。
由于監管機構的強制要求及各車廠出于提高自身競爭力的考慮，目前設計人員已對電動汽車的EMC問題做了較多的研究，相關的國家標準也日益為人們所熟知。
其中GB/T18655—2018《車輛、船和內燃機無線電騷擾特性用于保護車載接收機的限值和測量方法》是零部件廠商應用最為廣泛的EMC標準之一，該標準在新修訂的內容中增加了對高低壓部件的適用性部分，包括高低壓耦合的測量方法及高壓部分的限值等，并在附錄I高壓部件的示例中提到帶電機的逆變器。
但該標準未限定測試中電機及控制器應處于的工作狀態，根據文獻的研究，不同工作狀態下電機驅動系統的傳導及發射騷擾性能在不同頻段有不同的表現。除此之外，工業與信息化部在2018年推出了針對性適用于電動汽車用電機驅動系統的EMC標準GB/T36282—2018《電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性要求和試驗方法》，此標準從整車應用的角度出發，對電機驅動系統的輻射騷擾限值、輻射抗擾及傳導抗擾、靜電放電抗擾都做了全面的要求，是電機驅動系統較為全面的EMC標準，該標準還對測試時電機驅動系統應處于的工作狀態做了明確要求，得到了認可和廣泛應用。
EMC測試往往是電機驅動系統測試的后期環節，同時也是關鍵環節，若EMC測試的效果不理想，可能導致開發過程較多的重復，同時由于EMC測試資源緊張，其測試費用也十分高昂，廠家一般都難以預留充足的EMC測試整改時間。因而，在設計階段對影響EMC性能的關鍵因素做較為充分的考慮，在方案設計中對可能存在的EMC問題進行設計消除，是設計工程師必須考慮的內容。
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一文了解電動汽車用驅動電機系統超速試驗
為了提高電動汽車的動力性能和行駛里程，通常會將電動機的最大轉速設計得相對較高。這樣，當電動汽車需要加速或爬坡時，電動機可以快速輸出更大的功率和轉矩，提供更好的加速和動力表現。
電動汽車的能量回收系統也需要考慮到電動機的高轉速設計。當電動汽車行駛時，制動時會將動能轉化為電能回收，這些電能會被存儲在電池中供電動機使用。如果電動機的最大轉速較低，那么在制動時能夠回收的能量就會受到限制，從而降低了電動汽車的行駛里程。
對電動汽車來說，高轉速的優點如下：
對于新能源電機來說，轉速高，功率密度高，體積遠小普通電機適于新能源汽車的應用。
轉動慣量小、動態響應快、峰值轉速性能好。
因此，電動汽車通常將電動機的最大轉速設計得相對較高，以提高動力性能和行駛里程。
超速試驗是用來測試電動汽車驅動電機系統的性能和穩定性的試驗方法。這種試驗旨在評估電機在超出正常速度范圍時的行為，以確保其在高速運行時仍然安全可靠。試驗過程通常包括測量電機的功率，扭矩，散熱和振動特性，以確保它們在高速工作時仍然能夠穩定運行。如果超速試驗結果不理想，則可能需要對電動汽車的設計或制造進行改進，以確保它的安全性。
電動汽車的驅動電機系統是關鍵部件，需要經過嚴格的測試以確保性能和安全。其中，超速試驗是對電動汽車驅動電機系統的重要測試之一。目的是測試電機在超額轉速下的性能和穩定性。
在這項測試中，電動汽車的驅動電機被設置在最高轉速，并在這個狀態下運行一段時間，以評估電機的熱效應、震動水平和電流、電壓的變化情況。如果電機在超速試驗中表現良好，說明其在實際使用中能夠承受高轉速的壓力。
超速試驗是電動汽車驅動電機系統生產商和汽車制造商在設計和生產過程中必須進行的一項重要測試。
展開 分布式驅動電動汽車控制系統研發與實踐
分布式驅動電動汽車控制系統研發與實踐
新能源電動汽車驅動系統NVH特征及控制策略
新能源電動汽車驅動系統NVH特征及控制策略
行業應用方案 | 電機與驅動控制系統
Ansys 行業應用方案連載（9） | 電機與驅動控制系統
電機與驅動控制系統廣泛應用于工業設備、能源、國防軍工、家電、伺服控制、機器人、新能源汽車、軌道交通等領域，是高性能家電、新能源汽車、智能制造、機器人、軌道交通等高新應用的核心技術之一。
根據不同的行業應用場景，電機與驅動控制系統的發展趨勢是不一樣的。工業電機主要以高效率節能為發展方向；家用電器以低成本、低噪聲、高效率的直驅電機為發展方向；新能源汽車電機以全周期運行區間的整體效率、低NVH、低成本、小體積、高可靠性為發展方向；國防軍工以高可靠性、高性能的特種電機為主。
綜合來看，電機與驅動控制系統的技術熱點是電機的多學科性能優化、NVH分析、EMC分析以及電驅動系統的系統分析，這些熱點問題同時也是技術難點，大多都需要多學科多物理域的綜合分析。
電機設計是一個典型的多物理場問題，它涉及到多個領域包括電磁、結構、控制、流體和溫度等。隨著新材料、新工藝以及各種電機新技術的發展，以及市場競爭的加劇，電機設計的要求越來越苛刻，精度要求越來越高。
以往很多電機設計的問題，可以用裕量設計的方法來解決，例如加大體積減小溫升，通過斜槽等等來降低脈動，加大重量來提高效率和降低噪聲，現在這些方法由于成本壓力往往都行不通?，F在需要提高設計精度，通過仿真來減少電機設計中的諸多問題。
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