電機(jī)驅(qū)動(電機(jī)驅(qū)動控制器)

新能源汽車有幾種電機(jī)驅(qū)動

【太平洋汽車網(wǎng)】新能源汽車有4種電機(jī)驅(qū)動，電動汽車經(jīng)常采用的驅(qū)動電機(jī)有直流電機(jī)、異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)四類。電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)是新能源汽車車輛行使中的主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)，其驅(qū)動特性決定了汽車行駛的主要性能指標(biāo)，它是電動汽車的重要部件。電動汽車的整個驅(qū)動系統(tǒng)包括電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)與其機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)兩個部分。

什么是電機(jī)？

所謂電機(jī)，就是將電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的一種電力元器件。

當(dāng)電能被轉(zhuǎn)換成機(jī)械能時，電機(jī)表現(xiàn)出電動機(jī)的工作特性；當(dāng)機(jī)械能被轉(zhuǎn)換成電能時，電機(jī)表現(xiàn)出發(fā)電機(jī)的工作特性。大部分電動汽車在剎車制動的狀態(tài)下，機(jī)械能將被轉(zhuǎn)化成電能，通過發(fā)電機(jī)來給電池回饋充電。

電動機(jī)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)及分類電動汽車經(jīng)常采用的驅(qū)動電機(jī)有直流電機(jī)、異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)四類。最早應(yīng)用于電動汽車的是直流電機(jī)，這種電機(jī)的特點(diǎn)是控制性能好、成本低。隨著電子技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展，異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)表現(xiàn)出比直流電機(jī)更加優(yōu)越的性能，這些類型的電機(jī)正在逐步取代直流電機(jī)。

下表是電動汽車常用的四種驅(qū)動電機(jī)性能比較：

★直流電動機(jī)優(yōu)點(diǎn)：成本低、易控制、調(diào)速性能良好缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、轉(zhuǎn)速低、體積大、維護(hù)頻繁特性：在電動汽車發(fā)展早期，直流電機(jī)被作為驅(qū)動電機(jī)廣泛應(yīng)用，但是由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致它的瞬時過載能力和電機(jī)轉(zhuǎn)速的提高受到限制，長時間工作會產(chǎn)生損耗，增加維護(hù)成本。此外，電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時電刷冒出的火花使轉(zhuǎn)子發(fā)熱，會造成高頻電磁干擾，影響整車其他電器性能。因此，目前電動汽車行業(yè)已經(jīng)基本將直流電動機(jī)淘汰。

（圖/文/攝：太平洋汽車網(wǎng)問答叫獸）

驅(qū)動電機(jī)基礎(chǔ)知識

電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)是純電動轎車中的關(guān)鍵系統(tǒng)，純電動轎車的運(yùn)行性能主要取決于電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的類型和性能。純電動轎車的驅(qū)動系統(tǒng)一般由整車控制器、電機(jī)、逆變器、DC- DC、減速器以及驅(qū)動輪構(gòu)成。典型的純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)，如圖 1 所示。

電機(jī)系統(tǒng)作為純電動汽車的唯一動力源，承擔(dān)著電動汽車加速、減速、爬坡、高速勻速行駛等復(fù)雜工況的動力需求。同時汽車的工作環(huán)境惡劣，可靠性要求極高。
純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)要求 ：

項(xiàng)目 | 直流電機(jī) | 交流電機(jī) | 永磁同步電機(jī) | 開關(guān)磁阻電機(jī)
----|------|----|-----
比功率|低|中|高|較高
峰值效率（%）|85 89|94 95|95 97|85 90
負(fù)荷效率（%）|88 91|79 85|90 92|78 86
轉(zhuǎn)速范圍（rpm）|4000 8000|9000 15000|4000~10000|>15000
可靠性|差|好|中|好
功率密度|低|中|最高|中
過載能力（%）|200|300 500|300|300 500
成本（￥/kw）|高|低|高|低于感應(yīng)電機(jī)
控制操作性能|最好|好|好|好
控制器成本|低|高|高|一般
輸出功率相對成本（元/kw）|1.0|0.8 1.2|1 1.5|0.6~1.0
近十年來,電動車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)主要是開發(fā)系列化的交流異步電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、永磁無刷電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)和開關(guān)磁阻電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。與原來的直流有刷電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)相比,以上驅(qū)動系統(tǒng)具有明顯優(yōu)勢,其突出優(yōu)點(diǎn)是體積小,質(zhì)量輕,調(diào)速范圍廣,可靠性高。上表給出了各種電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的性能比較。目前,美國的汽車公司大多采用高速、高效的交流異步電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng),日本的汽車公司基本上采用永磁同步電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。

異步電動機(jī)其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,堅(jiān)固耐用,成本低廉,運(yùn)行可靠,低轉(zhuǎn)矩脈動,低噪聲,不需要位置傳感器,轉(zhuǎn)速極限高。

異步電動機(jī)矢量控制調(diào)速技術(shù)比較成熟,使得異步電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢,因此被較早應(yīng)用于電動車的驅(qū)動系統(tǒng),目前仍然是電動車驅(qū)動系統(tǒng)的主流產(chǎn)品(尤其在美國),但己被其他新型無刷永磁牽引電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)逐步取代。

最大缺點(diǎn)是驅(qū)動電路復(fù)雜,成本高;相對永磁電動機(jī)而言,異步電動機(jī)效率和功率密度偏低。

永磁無刷電動機(jī)可采用圓柱形徑向磁場結(jié)構(gòu)或盤式軸向磁場結(jié)構(gòu),由于具有較高的功率密度和效率以及寬廣的調(diào)速范圍,發(fā)展前景十分廣闊,在電動車輛牽引電機(jī)中是強(qiáng)有力的競爭者,已在國內(nèi)外多種電動車輛中獲得應(yīng)用。

內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)也稱為混合式永磁磁阻電動機(jī)。該電機(jī)在永磁轉(zhuǎn)矩的基礎(chǔ)上疊加了磁阻轉(zhuǎn)矩,磁阻轉(zhuǎn)矩的存在有助于提高電機(jī)的過載能力和功率密度,而且易于弱磁調(diào)速,擴(kuò)大恒功率范圍運(yùn)行。內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論正在不斷完善和繼續(xù)深入,該電機(jī)結(jié)構(gòu)靈活,設(shè)計(jì)自由度大,有望得到高性能,適合用作電動車高效、高密度、寬調(diào)速牽引驅(qū)動。這些引起了各大汽車公司同行們的關(guān)注,特別是獲得了日本汽車公司同行的青睞。當(dāng)前,美國汽車公司同行在新車型設(shè)計(jì)中主要采用內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)。

表面凸出式永磁無刷直流電機(jī)也稱為永磁轉(zhuǎn)矩電動機(jī),相對內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)而言,其弱磁調(diào)速范圍小,功率密度低。該結(jié)構(gòu)電機(jī)動態(tài)響應(yīng)快,并可望得到低轉(zhuǎn)矩脈動,適合用作汽車的電子伺服驅(qū)動,如汽車電子動力方向盤的伺服電機(jī)。

無位置傳感器永磁同步電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)也是當(dāng)前永磁同步電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)研究的一個熱點(diǎn),將成為永磁同步電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢之一,具有潛在的競爭優(yōu)勢。

永磁同步電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)低速時常采用矢量控制,高速時用弱磁控制。

從20世紀(jì)os年代開關(guān)磁阻電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)問世后,打破了傳統(tǒng)的電機(jī)設(shè)計(jì)理論和正弦波電壓源供電方式;并隨著磁阻電機(jī),永磁電機(jī)、電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,交流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)入一個新的黃金時代;新的電機(jī)拓樸結(jié)構(gòu)與控制方式層出不窮,推動了新一代機(jī)電一體化電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)迅猛發(fā)展。高密度、高效率、輕量化、低成本、寬調(diào)速牽引電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)已成為各國研究和開發(fā)的主要熱點(diǎn)之一。

SRD開關(guān)磁阻電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊牢固,適合于高速運(yùn)行,并且驅(qū)動電路簡單、成本低、性能可靠,在寬廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)效率都比較高,而且可以方便地實(shí)現(xiàn)四象限控制。這些特點(diǎn)使SRD開關(guān)磁阻電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)很適合電動車輛的各種工況下運(yùn)行,是電動車輛中極具有潛力的機(jī)種。SRD的最大缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩脈動大,噪聲大。此外,相對永磁電機(jī)而言,功率密度和效率偏低;另一個缺點(diǎn)是要使用位置傳感器,增加了結(jié)構(gòu)復(fù)雜性,降低了可靠性。因此無傳感器的SRD也是未來的發(fā)展趨勢之一。

永磁式開關(guān)磁阻電動機(jī)也稱為雙凸極永磁電動機(jī),永磁式開關(guān)磁阻電動機(jī)可采用圓柱形徑向磁場結(jié)構(gòu)、盤式軸向磁場結(jié)構(gòu)和環(huán)形橫向磁場結(jié)構(gòu)。該電機(jī)在磁阻轉(zhuǎn)矩的基礎(chǔ)上疊加了永磁轉(zhuǎn)矩,永磁轉(zhuǎn)矩的存在有助于提高電機(jī)的功率密度和減小轉(zhuǎn)矩脈動,以利于它在電動車輛驅(qū)動系統(tǒng)中應(yīng)用。

轉(zhuǎn)子磁極分割型混合勵磁結(jié)構(gòu)同步電機(jī)這一概念一提出就引起國際電工界和各大汽車公司研發(fā)中心的極大關(guān)注。轉(zhuǎn)子磁極分割型混合勵磁結(jié)構(gòu)同步電動機(jī)具有磁場控制能力,類似直流電動機(jī)的低速助磁控制和高速弱磁控制,符合電動車輛牽引電動機(jī)低速大力矩和恒功率寬調(diào)速的需求。目前該電機(jī)的研究處于探索階段,電機(jī)的機(jī)理和設(shè)計(jì)理論有待于進(jìn)一步深入研究與完善,作為候選的電動車輛牽引電動機(jī)具有較強(qiáng)的潛在的競爭優(yōu)勢。

開關(guān)磁阻性能好，優(yōu)點(diǎn)明顯同時缺點(diǎn)也非常明顯，相關(guān)知識可參考以下鏈接。
開關(guān)磁阻電機(jī)基本介紹: 開關(guān)磁阻電機(jī)基礎(chǔ)知識 、 百度百科：開關(guān)磁阻電機(jī) 、 開關(guān)磁阻電機(jī)特點(diǎn)及應(yīng)用

在上表中我們可以看出交流異步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：可靠性高，過載能力強(qiáng)、成本稍低，缺點(diǎn)是：功率密度相對較低、效率較低。永磁同步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：效率高、功率密度高，缺點(diǎn)是：可靠性稍低，過載能力較低，成本較高。
針對這兩類電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)個人認(rèn)為：
1）交流異步電機(jī)比較適合用在大巴車、物流車等對安裝布置空間不敏感，要求過載能力強(qiáng)的車型上。
2）永磁同步電機(jī)比較適合用在乘用車上，乘用車對安裝布置空間要求高，一般不會產(chǎn)生過載。

如上表所示感應(yīng)電機(jī)的損耗主要包括：轉(zhuǎn)子銅損、雜散損耗、定子銅損（磁通電流）、定子銅損（轉(zhuǎn)矩電流）、摩擦和風(fēng)阻損耗、定子鐵損這幾部分組成。相同功率的永磁電機(jī)相比感應(yīng)電機(jī)沒有轉(zhuǎn)子銅損和定子銅損（磁通電流）因此永磁電機(jī)相比感應(yīng)電機(jī)效率更高。

交流異步電機(jī)只使用鐵和銅材料組成不使用永磁材料， 永磁材料 溫度特性差(一般80℃經(jīng)過特殊處理的能夠達(dá)到200℃)，且易于粉化腐蝕，必須通過調(diào)整其化學(xué)成分和采取表面處理方法使之得以改進(jìn)，才能達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的要求。相比交流異步電機(jī)永磁同步電機(jī)在耐溫性能差和高轉(zhuǎn)速下永磁容易產(chǎn)生機(jī)械損傷，因此永磁同步電機(jī)相比交流異步電機(jī)可靠性要差。
同時由于永磁同步電機(jī)磁場是由永磁體產(chǎn)生如不采取弱磁控制磁場強(qiáng)度是“恒定的”如果電機(jī)處于高轉(zhuǎn)速下，電機(jī)的反電動勢很可能會超過控制器的最高輸出電壓造成控制器損壞。因此在電機(jī)高速運(yùn)行時會進(jìn)行弱磁控制降低反電動勢，以提高電機(jī)轉(zhuǎn)速。

驅(qū)動電機(jī)是什么？

電機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，電機(jī)具有能相對運(yùn)動的部件，是一種依靠電磁感應(yīng)而運(yùn)行的裝置，其中發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能；電動機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。在電動汽車中，為車輛行駛提供驅(qū)動力的電動機(jī)稱為驅(qū)動電動機(jī)，驅(qū)動車輛以外的電動機(jī)稱為輔助電動機(jī)。

電控系統(tǒng)是電動車的大腦，指揮著電動汽車的電子器件的運(yùn)行。電池是電動車的血液，提供源源不斷的電力。那么，驅(qū)動電機(jī)就是電動車的心臟，提供“全身”動力，把電能轉(zhuǎn)化為動能，驅(qū)動電動車運(yùn)行，決定著電動汽車的性能。如果沒有了驅(qū)動電機(jī)總成，那么電動車就等于報廢了，有再多能量也動不了。

新能源汽車電機(jī)驅(qū)動平衡機(jī)

電動汽車出現(xiàn)由研發(fā)向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型的跡象，骨干汽車企業(yè)和動力蓄電池、驅(qū)動電機(jī)、控制器等核心部件生產(chǎn)企業(yè)在幾年的推廣、示范工作中發(fā)展壯大，推出了一系列滿足性能要求的產(chǎn)品。但是作為共性關(guān)鍵技術(shù)的驅(qū)動電機(jī)、電池等關(guān)鍵零部件技術(shù)，其可靠性、成本、耐久性等主要指標(biāo)尚不能滿足電動汽車發(fā)展的需求，成為電動汽車發(fā)展的主要制約因素。

新能源汽車電機(jī)驅(qū)動平衡機(jī)

雖然是新興產(chǎn)業(yè)，但是汽車廠家對汽車驅(qū)動電機(jī)的要求可謂較為嚴(yán)苛，集智汽車驅(qū)動電機(jī)平衡機(jī)的作用那就更加不可忽視了。我們都知道哪怕工件做的再規(guī)范，都可能因?yàn)楦鞣N原因?qū)е麓嬖谝恍┘?xì)微的誤差，一旦這種存在些微不平衡的轉(zhuǎn)子在進(jìn)行一段時間的工作之后，還會產(chǎn)生一些質(zhì)量、性能、安全方面的隱患。

新能源汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)作用是什么

【太平洋汽車網(wǎng)】驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)是純電動汽車三大核心部件之一，是電動汽車的動力來源。驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)是直接將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的部分，決定了電動汽車的性能指標(biāo)。驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)由驅(qū)動電動機(jī)（DM）和驅(qū)動電機(jī)控制器（MCU）構(gòu)成，通過高低壓線束、冷卻管路，與整車其他系統(tǒng)作電氣和散熱連接。

整車控制器根據(jù)加速踏板、制動踏板、擋位等信號通過CAN網(wǎng)絡(luò)向電機(jī)控制器驅(qū)動電車控制器發(fā)送指令，實(shí)時調(diào)節(jié)驅(qū)動電機(jī)的扭矩輸出，以實(shí)現(xiàn)整車的怠速、加速、能量回收等功能。

電機(jī)控制器能對自身溫度、電機(jī)的運(yùn)行溫度、轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并把相關(guān)信息傳遞給整車控制器VCU，進(jìn)而調(diào)節(jié)水泵和冷卻風(fēng)扇工作，使電機(jī)保持在理想溫度下工作。

二、汽車驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的組成部分：

1、驅(qū)動電動機(jī)：

（1）永磁同步電機(jī)：一種典型的驅(qū)動電機(jī)，具有效率高、體積小、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，是動力系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能載體。它依靠內(nèi)置旋轉(zhuǎn)變壓器、溫度傳感器，來提供電機(jī)的工作狀態(tài)信息，并將電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信息實(shí)時發(fā)送給MCU。

（2）旋轉(zhuǎn)變壓器：檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，經(jīng)過電機(jī)控制器內(nèi)旋變解碼器解碼后，電機(jī)控制器可獲知電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)子位置，從而控制相應(yīng)的IGBT功率管導(dǎo)通，按順序給定子三個線圈通電，驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

（3）溫度傳感器：作用是檢測電機(jī)繞組溫度，并提信息供給MCU，再由MCU通過CAN線傳給VCU，進(jìn)而控制水泵工作、水路循環(huán)、冷卻電子扇工作，調(diào)節(jié)電機(jī)工作溫度。

2、驅(qū)動電機(jī)控制器：

（1）驅(qū)動電機(jī)控制器對所有的輸入信號進(jìn)行處理，并將驅(qū)動電機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給整車控制器。驅(qū)動電機(jī)控制器內(nèi)含故障診斷電路，當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)異常時，達(dá)到一定條件后，它將會激活一個錯誤代碼并發(fā)送給VCU整車控制器，同時也會儲存該故障碼和相關(guān)數(shù)據(jù)。

（2）驅(qū)動電機(jī)控制器主要依靠電流傳感器、電壓傳感器和溫度傳感器來進(jìn)行電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測，根據(jù)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行電壓、電流的調(diào)整控制以及其它控制功能的完成。

（3）電流傳感器用于檢測電機(jī)工作實(shí)際電流，包括母線電流、三相交流電流。

（4）電壓傳感器用于檢測供給電機(jī)控制器工作的實(shí)際電壓，包括動力電池電壓、12V蓄電池電壓。

（5）溫度傳感器用于檢測電機(jī)控制系統(tǒng)的工作溫度，包括IGBT模塊的溫度。

三、新能源汽車驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的工作過程：

1、D擋加速行駛駕駛員掛D擋并踩加速踏板，此時擋位信息和加速信息通過信號線傳遞給整車控制器，整車控制器把駕駛員的操作意圖傳遞給驅(qū)動電機(jī)控制器，再由驅(qū)動電機(jī)控制器結(jié)合旋變傳感器信息（轉(zhuǎn)子位置），進(jìn)而向永磁同步電動機(jī)的定子通入三相交流電，三相電流在定子繞組的電阻上產(chǎn)生電壓降。

（圖/文/攝：太平洋汽車網(wǎng)問答叫獸）

電機(jī)驅(qū)動模塊是什么

電機(jī)的驅(qū)動模塊通常有晶體管模塊、晶閘管（可控硅）模塊、IGBT模塊，當(dāng)然對于小型微特電機(jī)也用集成驅(qū)動模塊。

驅(qū)動電路的基本任務(wù)，就是將信息電子電路傳來的信號按照其控制目標(biāo)的要求，轉(zhuǎn)換為加在電力電子器件控制端和公共端之間，可以使其開通或關(guān)斷的信號。對半控型器件只需提供開通控制信號，對全控型器件則既要提供開通控制信號，又要提供關(guān)斷控制信號，以保證器件按要求可靠導(dǎo)通或關(guān)斷。

擴(kuò)展資料：

傳統(tǒng)的單元測試包括了驅(qū)動模塊（driver） 和樁模塊（stub）。驅(qū)動模塊的目的很單純，就是為了訪問類庫的屬性和方法，來檢測類庫的功能是否正確；

Normal 0 0 2 fal fal fal EN-US KO X-NONE MicrosoftInternetExplorer4 如果被測試模塊中的函數(shù)是提供給其他函數(shù)調(diào)用的，在設(shè)計(jì)測試用例時就應(yīng)該設(shè)計(jì)驅(qū)動模塊（Driver）。

舉例來說：驅(qū)動模塊（Driver）可以通過模擬一系列用戶操作行為，比如選擇用戶界面上的某一個選項(xiàng)或者按下某個按鈕等，自動調(diào)用被測試模塊中的函數(shù)。驅(qū)動模塊（Driver）設(shè)置，使對模塊的測試不必與用戶界面真正交互。