项目三 驱动电机系统 任务四 认知驱动电机控制器

新能源汽车技术项目三驱动电机系统任务四认知驱动电机控制器任务四认知驱动电机控制器一、电机控制器的分类1.直流电机控制器电机控制器一般采用脉宽调制(PWM)斩波控制方式，控制技术简单、成熟、成本低，但效率低、体积大等缺点。2.交流感应电机控制器电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频调速方式实现电机调速，采用矢量控制或直接转矩控制策略实现电机转矩控制的快速响应。3.交流永磁电机控制器包括正弦波永磁同步电机驱动系统和梯形波无刷直流电机驱动系统，其中正弦波永磁同步电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频调速方式实现电机调速；梯形波无刷直流电机控制通常采用“弱磁调速”方式实现电机的控制。4.开关磁阻电机驱动系统开关磁阻电机驱动系统的电机控制一般采用模糊滑模控制方法。目前纯电动汽车所用电机均为永磁同步电机，交流永磁电机采用稀土永磁体励磁，与感应电机相比不需要励磁电路，具有效率高、功率密度大、控制精度高、转矩脉动小等特点。任务四认知驱动电机控制器二、电动控制器的相关术语（1）额定功率在额定条件下的输出功率。（2）峰值功率在规定的持续时间内，电机允许的最大输出功率。（3）额定转速额定功率下电机的转速。（4）最高工作转速相应于新能源汽车最高设计车速的电机转速。（5）额定转矩电机在额定功率和额定转速下的输出转矩。（6）峰值转矩电机在规定的持续时间内允许输出的最大转矩。（7）电机及控制器整体效率电机转轴输出功率除以控制器输入功率再乘以100%。任务四认知驱动电机控制器三、电机控制器功能1)控制驱动电机正向、反向驱动或发电。2)控制驱动电机的动力输出,同时对驱动电机进行保护。3)通过CAN总线与其他控制模块通信,接收并发送相关的信号,间接控制车上相关系统正常运行。4)制动能量回馈控制。5)自身内部故障的检测和处理。6)采集加速踏板位置传感器和制动踏板位置传感器信号。任务四认知驱动电机控制器四、电机控制器的原理新能源汽车的电机驱动控制过程是驾驶人将各种操作指令传递到整车控制器(VehicleControlUnit,VCU)后,整车控制器根据收到的各种指令进行综合分析,再控制电机控制器响应并反馈信息,实时调整驱动电机输出,以实现整车的怠速、行驶、倒车、停车、制动能量回收等功能。电机控制器作为整个制动系统的控制中心，它由逆变器和控制器两部分组成。逆变器接收电池输送过来的直流电电能，逆变成三相交流电给汽车电机提供电源。控制器接受电机转速等信号反馈到仪表，当发生制动或者加速行为时，控制器控制变频器频率的升降，从而达到加速或者减速的目的,如图3-13所示。图3-13电机控制器原理图任务四认知驱动电机控制器五、电机控制器结构电机控制器模块主要由控制主板、逆变器(IGBT模块)、超级电容器等部件组成,如图3-17所示的比亚迪e5电机控制器。大容量薄膜电容用于快速吸收回馈制动能量,也可作为大功率放电下的辅助动力源；IGBT模块则通过脉冲宽度调制(PWM)的方式控制IGBT开关,在驱动行驶时将高压直流电转换为交流电给驱动电机,或者在减速制动时进行能量回收,将交流电转化为高压直流电给动力蓄电池补充充电；电机控制器主要是根据不同工况,控制电机的正反转、功率、转矩和转速等。图3-17比亚迪e5电机控制器任务四认知驱动电机控制器六、电机控制器工作模式新能源汽车工作模式有D位加速行驶、减速制动、R位倒车等。1.D位行车驾驶人挂入D位并踩加速踏板,档位与加速信息通过信号线传递给整车控制器。整车控制器相应信号通过CAN总线传递给电机控制器,电机控制器参考旋变传感器信息,向永磁同步电机通入三相交流电使其开始运作。随着加速踏板信号的不断增大,电机控制器控制IGBT导通频率上升,驱动电机的转矩随着电流的增大而增大。电机控制器始终保持恒定的驱动电机输出功率,并通过电流传感器和电压传感器,感知驱动电机当前功率、消耗电流与电压的大小,通过CAN网络传送给仪表,反馈给驾驶人及时了解车辆运行情况。任务四认知驱动电机控制器六、电机控制器工作模式2.R位行车当驾驶人挂入R位,倒档信号通过信号线传递给整车控制器,再通过CAN总线发送给电机控制器,此时电机控制器结合当前转子位置(旋变传感器)信息,通过IGBT模块改变三相交流电中W/V/U三相电的通电顺序,进而控制驱动电机反转。3.制动时能量回收当驾驶人松开加速踏板时,驱动电机在惯性的作用下仍在旋转,驱动电机依旧带动车轮转动。随着驱动电机转速的下降,车轮转速逐渐超过驱动电机,此时驱动电机转子被车轮带动旋转,驱动电机变为发电状态。蓄电池管理系统