电机控制器技术标准.doc

Q/BYDQ-L06.004-2004 Q/BYDQ- F3e 牵引电机控制器技术标准 2006-02发布 2006-实施比亚迪股份有限公司 发布 1F3e 牵引电机控制器技术标准编 制： 杨广明 日期： 2006-02-06 校 核： 日期：审 查： 日期：标准检查： 日期：批 准： 日期： 版号:A 修改号:0修 改记录标记处数修改人修改原因生效日期批准人Q/BYDQ-L06.080-2005目 录前言1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 工作制和定额15 技术条件26 检验方法 97 检验规则 138 产品的标志、包装、贮存和保管 13前言本标准的编制按照GB/T 18488.1-2001 、GB/T 18488.2-2001和QC/T 413-2002的要求进行。本标准由比亚迪股份有限公司提出。本标准由电动汽车研究所所长批准。本标准由比亚迪股份有限公司汽车标准化办公室归口。本标准起草单位：比亚迪股份有限公司电动汽车研究所电控与电机系统研究部。本标准主要起草人：杨广明本标准于2006年3月首次发布。14F3e 牵引电机控制器技术标准1 范围本标准规定了F3e 牵引电机控制器的技术条件、检验方法、检验规则、标志、包装、贮存和保管。本标准仅涉及F3e 牵引电机控制器的功能，外观，机构机械性能及电气性能。本标准适用于比亚迪股份有限公司生产的F3e牵引电机控制器，也可以作为该公司生产/采购的电动汽车牵引电机控制器的通用检测标准。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。凡本标准引用其内容并有明确规定的条款，以本标准为准。QC/T 413-2002 汽车电气设备基本技术条件GB/T 18488.1-2001 电动汽车用电机及其控制器技术条件GB/T 18488.2-2001 电动汽车用电机及其控制器试验方法GB/T 12668-1990 交流电动机半导体变频调速装置总技术条件GB/T 4942.2-1993 低压电器外壳防护等级 GB 14023-2000 车辆、机动船和由火花点火发动机驱动的装置的无线电骚扰特性的限值和测量方法GB/T 17619-1998 机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值测量方法3 术语和定义牵引电机控制器 控制牵引电机与电源之间能量传输的装置，它是由外界控制信号接口电路、电机控制电路和驱动电路组成的。4 工作制和定额4.1 工作制4.1.1 连续工作制控制器在恒定负载下运行至热稳定状态。 4.1.2 短时过载的周期工作制控制器在额定负载下运行时，允许施加周期性过载，过载的倍数及每次过载持续时间、间隔时间以及整个运行时间应在产品标准中规定。4.1.3 ISO城市工况及市郊工况具体要求制定按GB/T18488.1-2001之4.1.3执行。4.2 定额4.2.1 电机的功率 30kW 4.2.2 控制器输出容量 60kVA 4.3 电源的电压等级 288V4.4 电机及控制器的整体效率按GB/T18488.1-2001之4.4执行。5 技术条件5.1 接插件5.1.1 接插件外形及针脚编号接插件外形及针脚编号应符合图1规定。1号脚9号脚图15.1.2 接插件针脚定义接插件针脚定义应符合表1的规定。表1针脚编号针脚代号针 脚 定 义备 注1SIN+ 正弦+2SIN- 正弦-3 COS+ 余弦+4 COS- 余弦-5EXCOUT励磁+6 /EXCOUT 励磁-7AGND 旋变屏蔽地8GND0电机过温屏蔽地9IN_ENACHINE电机过温5.1.3接插件外形及针脚编号 接插件外形及针脚编号应符合图2规定。1号脚9号脚5.1.4 接插件针脚定义接插件针脚定义应符合表2的规定。表2针脚编号针脚代号针 脚 定 义备 注1 5V5+5V电源2DC_GAIN2油门深度23GND55V电源地45V55V电源5GND55V电源地6DC_GAIN1 油门深度17GND5 油门的屏蔽地8IN-FULL预充满9GND0预充满屏蔽地5.1.5 接插件外形及针脚编号 接插件外形及针脚编号应符合图3规定。1号脚9号脚图35.1.6 接插件针脚定义接插件针脚定义应符合表3的规定。表3针脚编号针脚代号针 脚 定 义备 注1 5V5 5V电源2DC_BREAK 1 刹车深度13GND5 5V电源地4 5V5 5V电源5DC_BREAK 2 刹车深度26GND5 5V电源地7GND5刹车深度屏蔽地8IN_FEET_BREAK 脚刹开关信号9GND0脚刹开关屏蔽地5.1.7 接插件外形及针脚编号 接插件外形及针脚编号应符合图4规定。1号脚9号脚图45.1.8 接插件针脚定义接插件针脚定义应符合表4的规定。表4针脚编号针脚代号针 脚 定 义备 注1IN_PP档2IN_RR档3IN_NN档4IN_DD档5IN_BB档6IN_HAND_BRAKE手刹7GND0手刹屏蔽地8GND0档位屏蔽地9空脚5.1.9 接插件外形及针脚编号 接插件外形及针脚编号应符合图5规定。1号脚4号脚图55.1.10 接插件针脚定义接插件针脚定义应符合表5的规定。表5针脚编号针脚代号针 脚 定 义备 注1INSGNDCAN地2CANLCAN低3CANHCAN高4空脚5.1.11 接插件外形及针脚编号 接插件外形及针脚编号应符合图6规定。1号脚4号脚图65.1.12 接插件针脚定义接插件针脚定义应符合表6的规定。表6针脚编号针脚代号针 脚 定 义备 注1 12V1外部提供的+12V电源2GND1外部电源 12V地3 12V1外部提供的+12V电源4GND1外部电源 12V地5.2 功能要求5.2.1 控制永磁同步电机正、反转 档位手柄置于D档时控制电机正转，档位手柄置于R档时控制电机反转。 5.2.2 控制永磁同步电机加、减速 在控制器控制电机运行时，油门开度增大电机转速变快，油门开度减小电机的转速变慢。5.2.3 控制永磁同步电机启动、停止 当档位手柄置于D档或R档时电机启动，在踩脚刹踏板或拉驻车手柄或档位手柄置N档或P档时电机停止。5.2.4 CAN通信 通过CAN总线能接收控制指令和发送电机参数，及时把档位信息、电机转速、电机电流、旋转方向传给相关ECU.接受其他ECU传递的信息，如电压、电量等信息。5.2.5 检测永磁同步电机转子的位置 根据旋转变压器采集的电机转子位置角度实现转子磁场定向的矢量控制。5.2.6 过流、过压、过温保护 当电机过温、散热器过温、功率器IPM过流、过压、过温时发出保护信号，停止控制器运行。5.2.7 刹车制动与能量回馈 刹车时能实现电机的制动、能量回馈。5.3 性能要求5.3.1 电气特性表电气特性如表7。表7特性名称符号参数单位标称电压V标12Vdc动力电压V标288Vdc12V工作电流A标3A母线电流A标400A峰值电流A标600A注：a） 动力电压为动力电池组的额定电压 b）母线电流为控制器允许的直流侧的最大工作电流。 c）峰值电流为控制器交流侧相电流允许的最大工作电流5.3.2 极限参数表极限参数如表8表8特性名称最小推荐最大工作电压11V12 V15 V动力电压200V288V350V 注：本组参数仅适应80节电池供电的动力系统5.4 温度 当周围环境温度在-20+40时，控制器能长时间连续运行。5.5 湿度 控制器在相对湿度不超过100%的情况下能正常工作，控制器应在其表面温度低于露点的情况下，即控制器表面产生冷凝也能安全工作。5.6 盐雾按GB/T18488.1-2001之5.3执行。5.7定频震动和扫频震动根据控制器的安装部位，控制器应经受上下、左右、前后三个方向的定频振动试验和上下方向的扫频振动试验。其他方向还需要作扫频振动试验的，应在具体的产品标准中规定。5.8 控制器壳体机械强度 控制器壳体应能承受30cmX30cm的面积上加l00kg重力，而不发生明显的塑性变形。5.9 防水、防尘 当淋浴、高压水冲洗时，控制器的构造、安装和通风的方式应保证控制器不出现损坏。控制器应符合GB/T4942.2中的IPX5产品防护等级要求。5.10 温升限值 控制器中各部位的温升应符合GB/T 12668-1990中4.3.15的要求。5.11耐电压控制器的各带电电路对地(外壳)和彼此无电连接的电路之间介电强度，应能耐受GB/T 12668-1990中4.3.14所规定的试验电压，持续时间为1min。5.12 电压波动 控制器必须能在电源电压为120%额定电压值下安全承受最大电流。另外，控制器在电源电压降为90%额定电压时，应能在最大电流下运行(不要求连续运行)。5.13 峰值功率按产品规定的持续时间，控制器的最大输出功率应达到产品指标中规定的峰值功率值。5.14 噪声 应符合GB/T18488.1-2001之5.16之要求。5.15 安全接地检查 控制器中能触及的金属部件与外壳接地点处的电阻应不大于0.1。5.16控制器的过载能力在额定输出电流下连续工作，允许加非周期性过载，过载的倍数和持续时间在产品中规定。5.17 控制器的保护功能控制器应具有过电流、过电压、欠电压和过温的保护功能。5.18 馈电要求在电机因惯性旋转或被拖动旋转时，电机运行于发电机状态。电机通过控制器应能给125%额定电压的电压源充电。馈电电流的大小和馈电效率在产品指标中规定。5.19 最高工作转速在额定电压时，控制器控制电机带载运行所能达到的最高转速。带载的大小和最高工作转速值在产品指标中规定。5.20 热态绝缘电阻按GB/T18488.1-2001之5.24执行。5.21 接触电流控制器应具有良好的绝缘性能。在正常工作时，其热态接触电流应不大于5mA。5.22 电机转矩一转速特性及效率控制器应达到具体产品要求的转矩-转速特性以及具体产品所提出的效率。5.23 电磁兼容性5.23.1 电磁辐射控制器在运行中所产生的电磁辐射不得超过GB 14023-2000中第4章所规定的辐射干扰允许值。5.23.2 电磁辐射抗扰性按GB/T 17619-1998中第4章规定的测量方法和表1规定的抗扰性电平进行试验，控制器在正常使用条件下能正常工作。5.24 耐久性 在额定负载和额定转速的运行条件下，保证控制器在第一次使用时的无故障工作时间为3000h。5.25 外观质量要求控制器外观要符合图子要求，表面要光滑，没有毛刺和裂纹。5.26 产品机构机械性能要求5.26.1 壳体、各零部件之间的连接应牢固可靠。5.26.2 壳体、各零部件应满足产品图纸中的尺寸和技术要求；各零部件的装配尺寸应符合产品图纸。6 检验方法6.1 检验准备6.1.1 测量仪器的选择6.1.1.1 仪器准确度测量电压、电流平均值可采用磁电式仪表或能读出平均值的其他仪表，包括数字式仪表。试验时，采用的电气测量仪器、仪表的准确度应不低于0. 5级(兆欧表除外)，直流分流器准确度应不低于0.2级。数字式转速测量仪的准确度应不低于0.1%士1个字;转矩测量仪及测功机的准确度应不低于1%(直测效率时应不低于0.5%)测力计准确度应不低于0.5级，温度计的误差在士1C以内。选择仪表时，应使测量值位于20%95%仪表量程范围内。6.1.1.2 测量要求a)在电流表量程允许的范围内，尽可能不采用分流器。在用分流器测量电流时，测量线的电阻应按所用毫伏表选配。b)试验时，各仪表的读数应同时读取。6.1.1.3 控制器输人功率的测量测量电机控制器输人功率采用从电源供电的电机控制器输入端的电压和电流的测量值。输人功率用电压乘电流来计算，电压应在控制器接线端子处量取。6.1.2试验电源所使用的直流电源应符合所用电池的电压和电流特性。在使用直流电源时，应注意电源的输出阻抗要与规定的电池阻抗尽可能相等。6.1.3 布线测试中的布线应与车辆中的布线相近。如果布线不可避免地与车辆中布线不同，应注意控制器的外线路阻抗与车辆中布线的阻抗尽可能相等6.1.4 冷却装置控制器的冷却效果应与车辆中具体使用条件相似，控制器冷却装置的型号应记录于电动汽车电机功率参数测试报告中。6.2 常规检验6.2.1 电机空载转速电机及控制器在额定电压条件下运行，测量电机空载转速值。6.2.2 控制器壳体机械强度按GB/T 18488.1-2001中5. 5要求进行，检查壳体是否有明显的塑性变形。6.2.3 耐电压按GB/T18488.2-2001之4.6执行。6.2.4 噪声按GB/T18488.2-2001之4.8执行。6.2.5 电压波动按GB/T 18488.1-2001中5.12的规定，检查控制器能否正常运行。6.2.6 电机控制器的过载能力按GB/T 18488.1-2001的5.19中规定检测。6.2.7 电机控制器保护功能对电机控制器的过电流、过电压、欠电压和过温的保护功能进行测试。6.2.8 安全接地检查测量控制器中能触及的金属部件与外壳接地点处的电阻。6.3 型式检验6.3.1 环境试验6.3.1.1温度、湿度和热态绝缘电阻a)环境条件温度为+40C，相对湿度为95%的条件下进行试验，试验时间48h在湿热试验后，测量控制器的绝缘电阻值b)将控制器放人低温箱内，使箱内温度降至-20C，至少保持30 min后。在低温箱内通电后检查控制器能否正常运行4h。6.3.1.2 定频振动和扫频振动a)定频振动将控制器固定在振动台上，定频振动频率为67Hz，加速度为110 m/s2。试验时间:上下方向为4h，左右方向为2h，前后方向为2h。试验后不会有机械上的损坏、变形和紧固部位的松动现象，通电后能正常工作。b)扫频振动按上下方向的扫频振动试验，扫频范围在25Hz-60Hz时，位移幅值0.78mm，每个周期15 min扫频次数14次。在60Hz - 200Hz时，加速度110m/s2，每个周期15min，扫频次数14次。试验后不会有机械上的损坏、变形和紧固部分的松动现象，通电后能正常工作。6.3.1.3 盐雾按GB/T18488.2-2001之5.1.3执行。6.3.2 温升按GB/T18488.2-2001之5.2执行。6.3.4 防水、防尘按GB/T18488.2-2001之5.3执行。6.3.5 控制器及电机转矩一转速特性及效率在额定电压和额定负载下运行，此时冷却装置应工作。当电机发热部件1h，内温度变化不超过2K时电机达到热平衡。测量控制器的输人功率、电机的输出转矩和转速。6.3.5.1 测试的起始和终止测量项目a)室温;b)起始和终止时间。6.3.5.2 测试中的测量项目a)控制器输人电压;b)控制器输人电流;c)控制器输人功率。功率应由瞬时运行参数测量得出，也可由直流输人电压和电流乘积得到;d)电机功率。电机转轴的输出功率: 。（1） 式中: P 电机输出功率,kW;T 电机输出转矩,Nm;N 电机转速，r/min,e)控制器和电机各部分温度;f)控制器和电机整体效率 。（2） 式中: 表示整体效率，%;E 控制器接线端子处的输人电压，V;I 控制器输人电流,A。在完成额定点的效率测量后，测试电机小于额定转速的恒转矩特性和大于额定转速的恒功率特性。整个电机转矩一转速特性的测量值应在十点以上。6.3.6 馈电在电机转速达到额定转速时，进行能量反饮(此时电机作为发电机状态运行)。检查电机及控制器能否给125%额定电压值的电源馈电。给电源馈电试验可采用三种方法:(1)直接在整车土试验测量馈电试验开始前的车速(V1)和馈电试验结束时的车速(V2),同时测量在馈电过程中电源两端的电压和输人电源的电流和时间。能量 W1=m(V12一V22)式中:m 汽车的质量,kg。馈电效率 式中:W2馈电试验中输给电源的能量。(2)用惯性轮装置试验测量馈电试验开始前惯性轮的角速度和馈电试验结束时的角速度同时测量在馈电过程中电源两端的电压和输人电源的电流和时间。能量 W1=J(+)式中:J 惯性轮的惯量。馈电效率 （3）用发电试验电机由原动机拖动，控制器接125%额定电压值的电源，在不同转速下进行发电试验。6.3.7 最高工作转速按GB/T 18488.2-2001中5.6的规定测试。6.3.8 振动按GB/T18488.2-2001之5.8执行。6.3.9 接触电流应在控制器温升试验后测量。试验电压为控制器最高额定电压的105%，接触电流应在控制器上易同时触及的金属零部件之内，控制器上易触及的金属零部件与地之间测量。6.3.10 峰值功率按产品规定的持续时间在冷却装置工作的情况下，将控制器的负载加大到产品所规定的过载倍数，测试控制器的峰值功率。并在运行结束时，测量环境温度和控制器的温度。检查控制器的温升是否超过GB/T 18488. 1-2001中6.3的限值。6.3.11 电磁兼容性6.3.11.1 辐射干扰试验按GB/T18488.2-2001之5.11.1执行。6.3.11.2 电磁抗扰性试验 按GB/T18488.2-2001之5.11.2执行。6.3.12 耐久性按GB/T18488.2-2001之5.12执行。6.3.13 标称电压的检验将工作电压设置在12 V0.5V，动力电压设在288V2V，重复5.2的方法，应能完全符合要求。6.3.14 极限参数的检验将工作电压分别设置在11 V和15V，动力电压分别设在 200V2V和350V2V重复5.2的方法应能完全符合要求。6.3.15 高低温适应度检验 将控制器放入温度为(75士2)的调温箱中保持4h,取出后在室温下放里2h,再将控制器放入温度为(-40士2)的调温箱内保持4h,取出后在室温下放置2h,随后对控制器进行测试，结果应符合5.2之规定。6.4 功能的检验6.4.1检查档位 接通控制电源，将档位手柄分别置于P、R、N、D、B位置处，用万用表测量输入控制器电路对应的引脚分别为低点平，且一个有效时，其它档位无效，可判定档位正确。6.4.2 检查手刹和脚刹 接通控制电源，将手刹和脚刹分别置于有效时，用万用表测量输入控制器电路对应的引脚分别为低点平，且一个有效时，其它无效