電機驅動系統功能及原理

驅動電機及驅動電機控制器是新能源汽車行駛系統中的核心元件，其決定了車輛的主要性能指標，對新能源汽車整車行駛的動力性、經濟性、安全性、操控穩定等性能有著重要的影響。

電機控制器從整車控制器獲得整車的扭矩需求，從動力電池包獲得電能，經過自身逆變器的調制，獲得控制電機所需要的電流和電壓，提供給電機，使得電機的轉速和轉矩滿足整車行駛需求。

1、驅動電機

（1）驅動電機組成及作用

永磁同步電機分為正弦波永磁同步電機和方波驅動的永磁同步電機，其作用主要為車輛行駛提供驅動力，是電動汽車的動力裝置。

永磁同步電機主要由定子和轉子、端蓋、軸承、旋轉變壓器等部件組成。

電機的溫度傳感器（熱敏電阻），熱敏電阻是纏繞在定子繞組里面，監測電機的溫度。

（2）永磁同步電機的工作原理

永磁同步電機中的永磁是指電機的轉子是永磁鐵（永磁體），同步是指轉子頻率與定子頻率是一樣的，電機是指將電能轉化為機械能的裝置。

永磁同步電機是通過電轉磁的方式，讓外圈磁場旋轉起來，定子外圈磁場旋轉起來就能通過磁場的異性相吸、同性相斥的原理讓里面的轉子永磁體跟隨著旋轉。

2、電機控制器

（1）驅動電機控制器結構

電機控制器內部包含1個逆變器（DC/AC）和1個直流轉換器（DC/DC）；逆變器由IGBT、直流母線電容、驅動和控制電路板組成，實現直流（可變的電壓、電流）與交流（可變的電壓、電流、頻率）之間的轉變。直流轉換器由高低壓功率器件變壓器、電感、驅動和控制電路板等組成，實現直流高壓向直流低壓的能量傳遞。電機控制器還包含冷卻器（通過冷卻液）給電子功率器件散熱。  

（2）驅動電機控制器功能

電機控制器安裝在前艙內，采用CAN通訊控制，控制著動力電池組到電機之間能量的傳輸，同時采集電機位置信號和三相電流檢測信號，精確地控制驅動電機運行。

電機控制器是一個既能將動力電池中的直流電轉換為交流電以驅動電機，同時具備將車輪旋轉的動能轉換為電能（交流電轉換為直流電）給動力電池充電的設備。

其主要原理為：電動機接通電源，產生電流，構建了磁場。交變的電流產生了交變的磁場，當繞組在物理空間上呈一定角度布置時，將產生圓形旋轉磁場。運動是相對的，等于該磁場被其空間作用范圍內的導體進行了切割，于是導體兩端建立了感應電動勢，通過導體本身和連接部件，構成了回路，產生了電流，形成了一個載流導體。該載流導體在旋轉磁場中將受到力的作用，這個力最終成為電動機輸出扭矩中的力。

當電動汽車減速和制動時，即切除電源時，電動汽車電機慣性轉動，此時通過電路切換，往轉子中提供相比而言功率較小的勵磁電源，產生磁場，該磁場通過轉子的物理旋轉，切割定子的繞組，于是定子感應出電動勢，也成逆電動勢，此時電動機相當于發電機的功能，所產生的電流通過功率變化器接入蓄電池，即為能量回饋，至此制動能量回收過程完成。

（3）工作特性

VCU根據加速踏板位置、制動和檔位以及從各系統接收到的扭矩限制信號等計算得出電機扭矩命令請求信號。

驅動

在行車READY（OK）下，VCU通過目標扭矩控制MCU驅動車輛。

制動優先

VCU同時檢測到加速踏板APS、制動踏板BPS輸入信號同時有效時，制動功能優先，VCU僅響應制動請求。

充電止動

當檢測到快充或慢充任一充電連接信號有效時，并且電機轉速小于設定值，VCU控制電機控制器扭矩輸出一直為0，同時發送MCU使能為0。

電機系統轉矩控制

行車高壓上電完成后，VCU發送使能信號給MCU，車輛進入驅動就緒狀態。

VCU根據加速踏板開度信號、制動踏板、檔位信號、車速信號（電機轉速信號）、電池狀態、電機狀態，計算得出駕駛員請求扭矩。

VCU通過CAN信息發送電機正反信號與扭矩命令信號給MCU，MCU控制電機驅動車輛。