驅動電機系統的案例
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 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 一文了解電動汽車用驅動電機系統超速試驗
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。結果對于確定電動汽車的最大轉速以及電機壽命有著重要的影響。
超速失效對整車性能的影響
超速失效是指電動汽車驅動電機在超額轉速下發生的故障。
展開 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。三相交流永磁電動機的特點是效率高、控制精度高、轉矩密度高、轉動平穩性好和振動噪聲低。
展開 
新能源汽車四種常用電機驅動系統詳解
電機驅動控制系統是新能源汽車車輛行使中的主要執行結構，驅動電機及其控制系統是新能源汽車的核心部件(電池、電機、電控)之一，其驅動特性決定了汽車行駛的主要性能指標，它是電動汽車的重要部件。
電動汽車中的燃料電池汽車FCV、混合動力汽車HEV和純電動汽車EV三大類都要用電動機來驅動車輪行駛，選擇合適的電動機是提高各類電動汽車性價比的重要因素，因此研發或完善能同時滿足車輛行駛過程中的各項性能要求，并具有堅固耐用、造價低、效能高等特點的電動機驅動方式顯得極其重要。
驅動電機系統是新能源車三大核心部件之一。電機驅動控制系統是新能源汽車車輛行使中的主要執行結構，其驅動特性決定了汽車行駛的主要性能指標，它是電動汽車的重要部件。電動汽車的整個驅動系統包括電動機驅動系統與其機械傳動機構兩個部分。電機驅動系統主要由電動機、功率轉換器、控制器、各種檢測傳感器以及電源等部分構成，結構如下圖2所示。
電動機一般要求具有電動、發電兩項功能，按類型可選用直流、交流、永磁無刷或開關磁阻等幾種電動機，如圖3。功率轉換器按所選電機類型，有DC/DC功率變換器、DC/AC功率變換器等形式，其作用是按所選電動機驅動電流要求，將蓄電池的直流電轉換為相應電壓等級的直流、交流或脈沖電源。
電機是應用電磁感應原理運行的旋轉電磁機械，用于實現電能向機械能的轉換。運行時從電系統吸收電功率，向機械系統輸出機械功率。電機驅動系統主要由電機、控制器(逆變器)構成，驅動電機和電機控制器所占的成本之比約為1:1，根據設計原理與分類方式的不同，電機的具體構造與成本構成也有所差異。電機的控制系統主要起到調節電機運行狀態，使其滿足整車不同運行要求的目的。針對不同類型的電機，控制系統的原理與方式有很大差別。
展開 新能源汽車電機驅動系統：核心功能、工作原理與新興拓撲技術解析
而電機驅動系統，作為新能源汽車的 “心臟” 與 “神經中樞”，其性能直接決定車輛動力、續航與操控表現。</span></p><p><span style="color: rgb(51, 51, 51);">從永磁同步電機將電能高效轉化為強勁動力，到電機控制器精準調配能量傳輸與回收；從軸向磁通電機、輪轂電機等新興拓撲技術突破性能邊界，到 800V 高壓平臺帶來的絕緣挑戰與創新測試方案…… 每一項技術演進都推動行業邁向新高度。</span></p><p><span style="color: rgb(51, 51, 51);">本文將深度拆解電機驅動系統核心原理、前沿技術與發展難題，帶你洞悉新能源汽車動力科技的無限可能。</span></p><p class="ql-align-center"><strong style="background-color: rgb(240, 65, 66); color: rgb(255, 255, 255);">一、新能源汽車電機驅動系統：功能與原理解析</strong></p><p>在新能源汽車的快速發展中，電機驅動系統作為其核心組件，對車輛的動力性、經濟性、安全性和操控穩定性起著至關重要的作用。本文將深入解析電機驅動系統的主要功能及工作原理，幫助讀者更好地理解這一關鍵技術<span style="color: rgb(51, 51, 51);">。
展開 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。現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。
展開 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。室外的HV電源應經由饋通濾波連接。
除非另有指定，否則與接地平面前端平行的LV線束、HV線束的長度應分別為1500mm±75mm。
展開 行業應用方案 | 電機與驅動控制系統
Ansys解決方案
Ansys電機與驅動控制系統解決方案遵循真實的電機開發設計流程，從快速的概念設計、具體的細節優化、到最后的機電系統集成，從電機的本體電磁性能、控制性能到電機的散熱、NVH、聲品質、電驅動系統都有相應的解決方案。
某純電動汽車驅動系統24階振動噪聲的分析與優化
1.1 來源
當前純電動汽車越來越多地采用水冷驅動電機系統，取消散熱風扇，也就沒有了由于風扇轉動使空氣流動、撞擊、摩擦而產生的空氣噪聲，主要表現在以下幾個方面：①驅動電機電磁噪聲，驅動電機作為聲源，電磁噪聲是由電機本身的結構特性、氣隙磁場、電磁力波、電機控制器驅動電機帶負載時電流的急速增大或減小等因素造成的。另外驅動電機的電磁噪聲也受電機控制器的控制策略、IGBT的開關頻率的影響。②傳動系統機械噪聲，傳動系統機械噪聲的主要來源是齒輪嚙合噪聲、花鍵嚙合噪聲、驅動電機轉子不平衡、軸承噪聲、裝配偏心產生的噪聲等。③扭轉振動和噪聲，經常發生在車輛加速或減速的過程中某一速度段車輛有抖動噪聲，典型的表現為加速共振特性，這是由于當驅動電機裝配在整車上時，驅動電機與減速器、驅動電機與懸置、傳動軸等驅動系統零部件組合為一體形成新的模態，驅動電機的輸出扭矩激勵頻率是隨速度變化的，當同動力總成傳動系統固有頻率接近時，產生共振，強化了局部的振動噪聲。
1.2 傳遞路徑
驅動電機振動噪聲的傳播路徑一般分為兩類，如圖1所示，一類是從驅動電機本體機殼、端蓋傳導出來的振動噪聲通過懸置系統傳遞到車身及車內，另一類是通過驅動電機轉子軸系傳遞到傳動軸、懸架系統、車身及車內。
圖1 驅動電機振動噪聲傳播路徑
1.3 優化途徑
純電動汽車驅動電機系統振動噪聲優化一般從以下幾個方面入手：①降低激勵源，中低速時風噪和路噪比較小，車內外噪聲主要來源于驅動電機，降低驅動電機電磁噪聲應從設計階段開始控制。
展開 某純電動汽車驅動系統24階振動噪聲的分析與優化
作者：馬敬丨湖南獵豹汽車股份有限公司
本文分析了純電動汽車驅動系統振動噪聲來源、傳遞路徑及優化路徑，并以某純電動汽車蠕行起步階段驅動系統24階噪聲為研究對象，提出了優化扭矩控制策略方案，有效減弱了蠕行起步階段驅動電機系統24階振動噪聲。
1 純電動汽車驅動系統噪聲來源與優化路徑
動力輸出裝置的電動化使得整車內外的噪聲趨于減小。近些年來，國內外學者已經有大量的研究表明電動汽車驅動電機系統的電磁噪聲是車內外主要的噪聲來源。文獻［1］定性分析了低次徑向力波是引起電磁振動和噪聲的主要來源。文獻［2］從極槽配合與永磁體削角的角度計算分析了更改電機參數對電機電磁噪聲的影響規律。文獻［3］從優化驅動電機定子沖片結構設計、提升槽滿率角度并整車驗證改善了電機本體的振動噪聲。文獻［4］從驅動電機的生產工藝方面入手探討了降低電機振動噪聲的措施。文獻［5］對電動汽車動力總成的振動噪聲的特性進行了研究，將驅動電機放置在系統中同減速器、懸置、傳動軸等作為一個整體研究及解決振動噪聲問題，單單只分析驅動電機、減速器已不再合理。
展開 
某純電動汽車驅動系統24階振動噪聲的分析與優化
作者：馬敬丨湖南獵豹汽車股份有限公司
本文分析了純電動汽車驅動系統振動噪聲來源、傳遞路徑及優化路徑，并以某純電動汽車蠕行起步階段驅動系統24階噪聲為研究對象，提出了優化扭矩控制策略方案，有效減弱了蠕行起步階段驅動電機系統24階振動噪聲。
1 純電動汽車驅動系統噪聲來源與優化路徑
動力輸出裝置的電動化使得整車內外的噪聲趨于減小。近些年來，國內外學者已經有大量的研究表明電動汽車驅動電機系統的電磁噪聲是車內外主要的噪聲來源。文獻［1］定性分析了低次徑向力波是引起電磁振動和噪聲的主要來源。文獻［2］從極槽配合與永磁體削角的角度計算分析了更改電機參數對電機電磁噪聲的影響規律。文獻［3］從優化驅動電機定子沖片結構設計、提升槽滿率角度并整車驗證改善了電機本體的振動噪聲。文獻［4］從驅動電機的生產工藝方面入手探討了降低電機振動噪聲的措施。文獻［5］對電動汽車動力總成的振動噪聲的特性進行了研究，將驅動電機放置在系統中同減速器、懸置、傳動軸等作為一個整體研究及解決振動噪聲問題，單單只分析驅動電機、減速器已不再合理。
展開 基于AUTOSAR的電機驅動系統報告
純電動汽車和混合動力汽車是新能源汽車產業發展的重要方向，同時，泛亞“電動化、智能化、網聯化、數字化”戰略的提出，使得未來車載汽車電子電氣架構系統的開發越來越復雜。汽車開放系統架構 AUTOSAR 代表的層次化、模塊化、平臺化技術則是汽車電子軟件開發的重要趨勢。在電動汽車的三大電控系統中（電機控制、電池管理、整車控制），電機控制作為核心之一，其軟件架構的研究設計對于汽車電控系統的開發有重要意義。本報告以電動汽車用驅動電機作為研究對象，以 AUTOSAR 開發架構為基礎，對電機驅動控制系統軟件架構設計與開發進。
一、電動汽車的電機控制軟件基于 AUTOSAR開發的意義
在電動汽車的三大電控單元中，電機驅動控制作為其中的核心，其性能高低對汽車動力性和操縱性有直接的影響。和傳統電機調速系統和伺服電機系統相比較，車用驅動電機系統的開發除了高功率密度、寬調速范圍等性能需求外，對于安全性和可靠性也有著更高的要求。提高車用電機控制軟件的可復用性，增強系統軟件的可配置性，改善系統軟件的可靠性與穩定性對于車用電機控制系統開發有著重要意義。
二、旋變解碼研究
對于電機矢量控制而言，往往需要獲取電機的轉子位置角度，角度的測量常用的方法有磁性編碼器、光電碼盤、電渦流傳感器和旋轉變壓器等。
展開 基于AUTOSAR的電機驅動系統報告
來源 | 電動知家
知圈 | 進“車載芯片社群”請加微信13636581676，備注芯片
前言
純電動汽車和混合動力汽車是新能源汽車產業發展的重要方向，同時，泛亞“電動化、智能化、網聯化、數字化”戰略的提出，使得未來車載汽車電子電氣架構系統的開發越來越復雜。汽車開放系統架構 AUTOSAR 代表的層次化、模塊化、平臺化技術則是汽車電子軟件開發的重要趨勢。在電動汽車的三大電控系統中（電機控制、電池管理、整車控制），電機控制作為核心之一，其軟件架構的研究設計對于汽車電控系統的開發有重要意義。本報告以電動汽車用驅動電機作為研究對象，以 AUTOSAR 開發架構為基礎，對電機驅動控制系統軟件架構設計與開發進行探究，并在此基礎上對電機過調制控制算法以及旋變軟解碼技術進行詳細研究。
電動汽車的電機控制
軟件基于AUTOSAR開發的意義
在電動汽車的三大電控單元中，電機驅動控制作為其中的核心，其性能高低對汽車動力性和操縱性有直接的影響。和傳統電機調速系統和伺服電機系統相比較，車用驅動電機系統的開發除了高功率密度、寬調速范圍等性能需求外，對于安全性和可靠性也有著更高的要求。
展開 2017.05.10-上海-電機驅動系統專題技術交流會
數字化功能樣機仿真及試驗解決方案（2017年5月10日，上海）
亮點：
全面介紹電機驅動系統研發流程中的關鍵技術及應用
貫穿系統早期設計、詳細設計仿真試驗、控制系統開發、臺架試驗各階段
豐富的應用案例講解及演示
隨著多電系統在各領域的廣泛應用，電機驅動系統的開發及其在系統集成后的性能日益突顯。為幫助廣大中國用戶全面了解電機驅動系統性能開發中的核心技術及其它應用。Siemens PLM Software特舉辦為期一天的專題技術交流會。會議以電機的性能開發為主線，包括在電機開發中關心的系統設計、選型、電磁、熱分析、振動噪聲、結構動力學特性、疲勞，電機控制系統開發、性能臺架試驗等。
此次Siemens PLM Software專題交流會，我們與您分享創新性的面向工程的解決方案，并邀請電機行業用戶專家做專題報告，期待您的參與。
展開 