新能源汽车电机与控制器课件：电动汽车电驱动系统

电动汽车电驱动系统电动汽车驱动电机系统由驱动电动机（DM）、驱动电机控制器（MCU）、变（减）速器等构成电动汽车驱动电机系统构成电机控制器驱动电机控制器，简称MCU（MotorControlUnit），它是新能源汽车电驱动系统控制单元。电机控制器组成电机控制器的主体部分包括控制电路、功率模块、驱动电路、散热器、电流传感器和直流母排、滤波组件、母线电容、交流铜排等。电机控制器组成功率电路：主要包括功率模块、电容器、功率母排等；控制电路：是电机控制器MCU的控制中枢；驱动电路：将微控制器发出的控制信号转换为驱动功率变换器的驱动信号；散热器：主要通过传导散热方式对发热元件进行冷却；电流传感器：用以检测电机工作的实际电流（包括母线电流、三相交流电流）驱动电机位置传感器1.电磁式位置传感器电磁式位置传感器的定子由磁芯（6凸极、高频导磁材料）、3个高频励磁绕组Win、3个输出绕组WA、WB、WC组成，输入与输出相间排列。转子由120°扇形磁芯和非导磁衬套组成，如图8-2所示。输入绕组中通以高频激磁电流，当转子扇形磁芯处在输出绕组下面时，输入和输出绕组通过定、转子磁芯耦合，输出绕组中则感应出高频信号，经滤波整形和逻辑处理后，即可控制逆变器开关管。2光电码盘式传感器光电转换将输出轴的角位移量转换成脉冲或数字量的传感器3.旋转变压器旋转变压器简称旋变，旋转变压器属于电磁式位置检测传感器。旋转变压器使用最为广泛，是一种用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度的电磁式传感器，由定子和转子组成，如图8-5所示。于可变磁阻式旋变而言，初级绕组和次级绕组均位于定子上，两个定子次级绕组机械错位90°，转子的特殊设计使得次级耦合出的电压随着角位置变化而发生正弦变化。可以看出随着转子角度发生变化（0~360°），输出绕组的高频电压信号明显受到了转子位置的调制。需要采用合适的解算器从两相输出绕组电压中解算出转子的位置信息。4.霍尔位置传感器霍尔效应霍尔效应：置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场。三相无刷直流电机霍尔位置传感器安装

位置信号与电动势关系用三路高低电平判断转子在哪个区间霍尔位置传感器5.硬件设计-电流检测为霍尔电压系数，为霍尔传感器励磁电流。霍尔式电流传感器&2.2减速器

减速器是位于驱动电机之后的传动装置，用来降低驱动电机轴的转速并增大扭矩。减速器主要由传动零件（齿轮或蜗杆）、轴、轴承、差速器、箱体及其附件组成。电机轴承轴承是汽车驱动电机及减速器的关键部件速度：驱动电机转速高达20000r/min,轴承dmn值达到80万以上，比普通工业电机速度高很多。温度：-40~150℃轴承稳定运转，无啸叫；长期工作温度110~120℃；寒冷地区启动温度-30~-20℃，启动力矩小，噪声低。润滑：要求润滑脂低温性能优异、耐高温、抗振动、节能高效、长寿命。振动、噪声：为保证乘车的舒适性，电机的振动噪声水平要低，保证车内的安静。电蚀：由于绕组的不平衡，造成转子间存在电位差，形成电流；逆变器高频电压造成的电流泄露都可能导致轴承产生电蚀，导致轴承的失效。寿命：保证与整车质保同寿5~8年或10~16万公里。DC-DC

转换器DC-DC按电压等级变换关系分升压电源和降压电源两类车载充电机的作用，是在交流充电时，将外界的三相交流电转化为直流电，为动力电池充电。车载充电机（OBC）&3电驱动系统的冷却技术

电机的绝缘等级绝缘等级允许最高温度

/℃AEBFHC105120130155180＞180&3.1电机的温升和温升限值1.绝缘材料的等级2.温升限度电机某部分的温度和周围冷却介质的温度之差称为该电机的温升，用来表征电机发热和散热的情况。如电机采用A级绝缘，计算其温升限度。A级绝缘容许温升105℃，一年中环境最高温度按40℃，电机相对于环境的温升限度为105-40=65K。1.自然冷却自然冷却依靠电机铁芯自身的热传递，散去电机产生的热量，热量通过封闭的机壳表面传递给周围介质，其散热面积为机壳的表面，为增加散热面积，机壳表面可加冷却筋。◆冷却方式

(1)自扇冷式

电动机在转子装有风扇，转子转动时，利用风扇强迫空气流动而有效地带走电动机内部产生的热量，使电动机的散热能力大大增强。(2)他扇冷式

电动机也用风扇进行冷却，冷却风扇不是由电动机自身驱动，而是由另外的动力装置独立驱动。◆冷却方式2.风冷电机出水管电机进水管3.液冷液冷技术是主流的散热方式，包括水冷和油冷，水冷将水通过管道引入定子或转子空心导体内部，通过循环水不断的流动，以降低壳壁的温度，从而带走电机转子和定子工作时所产生的热量。4.油冷油冷电机路线逐渐兴起。油本身因为局部不导磁、不易燃、不导电、导热好的特性，对电机磁路无影响，散热效率更高。机油滤芯机油泵机油散