純電動電機驅動系統控制原理探究

摘 要：近年來純電動汽車快速涌入人們的生活，也被大家逐漸接受，然而車輛的續駛里程短是用戶面臨的主要問題，純電動汽車的電機驅動系統的動力輸出直接影響到汽車的動力性能，其耗能直接影響到汽車的續駛里程。本文研究了純電動汽車電驅動系統控制策略，對車輛續航里程的影響因素及電驅動系統的故障檢修提供了理論依據。

關鍵詞：新能源汽車;純電動汽車;電機驅動系統;控制策略

1 引言

雖然2018年的中國車市在連續增長28年后迎來首次同比下滑，但是在新能源汽車領域卻繼續保持高速增長勢頭，根據中汽協統計數據顯示1-12月新能源汽車全年產銷分別達到了127萬輛和125.6萬輛，同比增長分別為59.9%和61.7%。新能源汽車中占比最大的純電動車（轎車、SUV、MPV）2018年1-12月累計銷量746947臺，比2017年同比增長64.6%。從以上數據分析可知新能源汽車發展空間巨大，純電動汽車仍然處于絕對主導的地位。[1]

然而，純電動汽車作為機械、電子、能源、汽車、信息技術、計算機等多種高新技術集成的典型產品，正在向著智能化、數字化、輕量化和共享化方向發展，近年來純電動汽車的關鍵技術的開發和研究取得了很大的進展，然而還存在一些難題亟需解決：

（1）一次充滿電后續航里程短;

（2）交流充電時間長，一般充滿電需要6-8小時;

（3）動力性不夠理想;

（4）電池的循環壽命較短，更換頻繁且價格較高。

由此可見電機驅動系統是提高汽車動力性能和續航里程的可靠保證。

2 純電動汽車電機驅動系統結構

電機驅動系統是純電動汽車的3大核心部件之一，是車輛行駛的執行機構，其特性決定了車輛的主要性能指標，直接影響車輛的動力性、經濟性和舒適性。驅動電機系統主要由驅動電機、電機控制器及冷卻系統3大部分組成。其結構原理如圖1所示：

2.1 驅動電機

目前適合作為純電動汽車的驅動電機種類較多，如直流電機、永磁同步電機、三相異步電機和開關磁阻電機等，現在電動汽車上90%左右使用的是永磁同步電機，該類型電機具備效率高、體積小、重量輕及可靠性高等優點。

永磁同步電機基本組成除了定子、轉子（永磁）、前后端蓋等元件以外，還使用了溫度傳感器來檢測電機繞組的溫度，使用了旋轉變壓器來檢測電機轉子的位置及轉速，以便對電機的工況進行更好的控制。

2.2 電機控制器

電機控制器的主要作用是實現對驅動電機的控制。工作過程是將動力電池提供的直流電經逆變器逆變成電機需要的三相交流電，并通過控制動力電機三相輸入電流的頻率、電壓，配合電機轉速傳感器與溫度傳感器的反饋值，實現對電機的控制，最終實現整車的前進、倒退以及能量的回收，電機控制器電路原理如圖2所示。

2.3冷卻系統

純電動汽車冷卻的功用是為車載充電機、電機控制器和驅動電機進行散熱，保證其在最適宜的溫度下工作。冷卻系統主要由水泵、散熱器、膨脹水箱、風扇、管路、控制單元和溫度傳感器等組成。冷卻液的流動方向是溫度較高的冷卻水經散熱器冷卻后進入到車載充電機，再進入電機控制器最最后經電機進入到散熱器進行冷卻。如圖1所示。

3 電驅動系統控制策略

3.1 電機控制器的控制策略

（1）驅動。逆變器把動力電池提供的直流電逆變為電壓頻率可調的三相交流電，供電動機使用，驅動汽車運行。

（2）運行速度控制：根據駕駛員對車輛的操控輸入（如加速踏板），并向車載充電機發送相應的指令，電機控制器控制模塊采用PWM控制改變逆變器輸出的三相交流電的電壓和頻率就可以改變電機的轉速，從而對汽車進行調速。

（3）運行方向控制：通過改變逆變器中IGBT的導通順序就可以改變輸出三相交流電的相序，即改變了三相異步電動機定子三相繞組所接交流電的相序，三相異步電動機反轉，從而改變汽車的運行方向。

3.2 冷卻系統的控制策略

（1）當控制器監測到驅動電機溫度大于等于45 ℃，小于50℃時，冷

卻風扇低速檔啟動;當溫度大于等于50℃時，冷卻風扇高速啟動;當溫度降至

40℃時，冷卻風扇停止工作;當溫度大于120℃小于等于140℃時，車輛降功率、

運行;當溫度大于140℃時，停機。

（2）當控制器監測到電機控制器散熱基板溫度大于等于75℃時，冷卻風扇低速啟動。當溫度高于80℃時，冷卻風扇高速啟動;溫度降至75℃時，冷卻風扇停止工作。當溫度在75℃與85℃之間時，車輛降功率運行;當溫度高于85℃時，車輛進行超溫保護，即停機。

4 結語

本文闡述了純電動汽車的電機驅動系統控制原理，可方便電動車用戶了解純電動的驅動系統的組成及工作過程，以便更好的使用車輛;也便于維修服務人員對電機驅動系統常見故障進行判斷分析參考。

參考文獻：

[1] 王麗琴，孔博.淺談純電動汽車驅動電機及控制系統[J].山東工業技術.2019

[2] 北汽新能源.EV160-EV200用戶手冊[G].2015：53-58.

[3] 羅龍飛，袁守華.電動汽車驅動電機及其控制系統應用概述[J]. 汽車使用技術，2014（04）

[4] 樂智.純電動汽車電機驅動系的冷卻系統設計與研究[D]河北工業大學，2010

作者簡介：

周偉偉，女，中級工程師、講師，1984年12月出生、碩士學位，單位：淄博職業學院汽車工程系，單位所在地：山東淄博