新能源汽车电机控制系统的作用

【太平洋汽车网】电机控制系统主要由电机控制器、驱动电机、电子换挡操纵装置、加速踏板组成，还包括高压电线、信号线和冷却系统。

新能源汽车电机驱动系统包括电力电子变换器以及相应的控制器。电力电子变换器由固态器件组成，主要作用是将大量能量从电源传递给电机输入端。

控制器通常由微控制器或数字信号处理器和相关的小信号电子电路组成，其主要作用是处理信息以及产生电力变换器半导体开关器件所需的切换信号。电机驱动系统主要部件、储能装置以及电机之间的关系。

新能源汽车电机驱动系统框图功率变换器包括直流变换器和交流变换器，直流变换器用于驱动直流电机，直流变换器用于驱动交流电机。功率变换器是由大功率、快速响应的半导体器件组成。电机驱动系统的电力电子电路中的固态器件的作用是作为通或断的电子开关将恒定电压变换为可变频、可变压的电源。

所有的功率器件都有一个控制输入门极（或栅极或基极）功率器件根据控制器输出的控制信号导通或者关断。在过去的20多年，功率半导体技术迅猛发展，使得直流和交流电机驱动系统朝着小型、高效和可靠的方向快速发展。在纯电动汽车及混合动力汽车电机驱动系统中，最常用的功率器件是IGBT。IGBT的电压、电流范围以及开关频率完全满足电驱动系统的要求。

DC/DC及DC/AC变换器的作用新能源汽车驱动系统控制器管理和处理系统信息以控制电驱动系统的功率流向。控制器根据驾驶员的输入指令进行动作，同时要遵循电机的控制算法。经过几十年的发展，各种电机都有很多种控制算法。在这些控制算法中，有些是用于高性能驱动系统的，另外一些是用于要求较低的调速驱动系统。

电力牵引用的电驱动系统需要响应快、效率高，因此其被归类为高性能驱动系统的范畴。这些电机驱动系统控制算法是计算密集型的，需要快速的处理器及相当多的反馈信号接口。现在的处理器基本都是数字信号处理器，取代了原来的模拟信号处理器。

与模拟信号处理器相比，数字信号处理器不仅可以降低漂移和误差，同时短时间内处理复杂算法的能力方面性能也有了较大的提高。控制器实际上是一个嵌入式系统，其中微处理器、数字信号处理器通过外围接口电子模块进行信号处理。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

电力驱动系统包括电子控制器、功率转换器、电动机、机械传动装置和车轮，其功用是将存储在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能，并能够在汽车减速制动时，将车轮的动能转化为电能充入蓄电池。电源系统包括电源、能量管理系统和充电机，其功用主要是向电动机提供驱动电能、监测电源使用情况以及控制充电机向蓄电池充电。

纯电动汽车系统：辅助系统

辅助系统包括辅助动力源、动力转向系统、导航系统、空调器、照明及除霜装置、刮水器和收音机等等，借助这些辅助设备来提高汽车的操纵性和乘员的舒适性。

纯电动汽车系统：电池包系统

电池包系统，包括电池包和管理系统，即battery package 和 BMS ，是电动车的能量源，现在的电池芯主流是磷酸铁锂子电池，三元锂离子电池等。

好了，小编今天的介绍到这里就要和大家说再见了，不知道大家觉得小编今天对纯电动汽车的系统介绍，能否让你对它有了一定的认识与了解呢。

在驾驶新能源汽车的时候，我们所使用的动力并不是来自汽油燃烧产生的动力，而是由燃料电池与蓄电池混合动力一起驱动汽车行驶的。这也是新能源汽车比传统的燃油汽车节能环保的地方。

既然是汽车，我们就少不了要跟汽车的动力系统打交道，也只有了解了能源汽车的动力系统，我们才能更好的驾驶汽车，不损害我们的汽车。

新能源汽车的燃料电池电动汽车能量是有控制策略的，会随着动力系统的结构形式不同而有所不同，但新能源的能量控制策略有三大基本控制目标，这就是汽车动力性、汽车经济性和汽车续驶里程三种。

在新能源汽车的行驶过程中，燃料电池与蓄电池一起提供混合动力一起行驶，动力系统控制器需要时刻的根据汽车的功率需求及电池管理系统所提供的动力电池SOC，来决定能量在燃料电池系统和动力电池系统之间的分配。也就是需要根据油门踏板、制动踏板、以及档位等相关的信息计算出新能源汽车在此时所需要的转矩以及需求功率，然后在根据相关的需求提供最优化的能量分配。

经过这样的程序，将燃料电池与动力电池的输出经过电机控制器控制，转化为驱动电机的功率输出，从而能够驱动车辆行驶。

看起来新能源汽车的动力并不是像燃油汽车那样只依靠单一的动力去驱动的，但是，无论是燃料电池还是蓄电池，在冬天的时候还是不如燃油汽车有强劲的输出动力，而且，到了一定的年限，新能源汽车所需更换的电池的费用，也能让人抓狂到想买一辆新的能源汽车。嗯，称呼新能源汽车为一次性汽车，感觉还是有点小形象的。

既然新能源汽车的动力系统是被控制的，那么必然的会存在相应的控制策略。只有这样我们的新能源汽车才能正常的行驶并且发挥出其最优秀的性能，那么，新能源汽车的控制策略又有哪些呢？

最常用的控制策略有三个，分别是On/Off控制策略、功率跟随控制策略、顺势优化最佳能耗控制策略等，这都是最常见的是那样控制策略，

电池、电机、电控是新能源汽车的三大核心部件，电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行驶中的主要执行结构，其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标，它是电动汽车的重要部件。电机驱动系统主要由电动机、功率转换器、控制器、各种检测传感器以及电源等部分构成。

驱动作为新能源汽车核心部件之一，其重要性不言而喻。相比传统工业电机，新能源汽车驱动电机有更高的技术要求。

【太平洋汽车网】主要控制车辆行驶和安全并兼顾信号附加驱动，如一些必要的输入和输出信号以及一些信号级驱动负载和使能控制功能等，很少涉及高压控制集成、高压附件应用功率控制。

当前市面上出现的新能源汽车主要有纯电动汽车、燃料电池汽车和混合动力电池汽车，针对不同的车辆对象，匹配不同的控制方案和策略。目前一般的整车控制系统主要指车辆控制器或称为整车控制器。

比如空调PTC加热方面，基本都是PTC厂家开发应用，但是这块PTC控制功率可达到5kW左右，里程上至少20km，对电动汽车整车能源管理和功耗影响巨大。因此，整合此两类产品功能集成控制，结合电和车系统来控制实现整车控制器系统开发。

整车控制器的功能本文主要针对应用领域开发的一种整车控制器，集成了PTC控制器全部功能。PTC控制器是应用于乘客舱加热的高压附件，通过整车控制器集成统一管理低压、高压系统供电和控制并通过输出PWM信号对PTC加热的IGBT进行驱动输出，通过对PWM信号的控制进行PI调节，实现恒功率加热和自动控制功能，应用此功能对应一般纯电动乘用车的自动空调系统。

低压系统分为车辆控制基本信号和PTC驱动控制系统PWM信号，这个PWM信号依据算法学习匹配采集必要的车外温、车内温、功率、电流等因数，输出200~500Hz的PWM占空比信号，信号的频率依据IGBT的功耗和温升等因数来设定，通过一定的测试确定具体的频率点。

整车控制器采集来自驾驶人的车速指令需求信号后，通过外部传感器采集必要的加速踏板、档位、制动、点火、高压检测、绝缘监控、环路互锁等信号，依据转矩请求指令、ABS轮速信号、电动机转速信号及驱动输出必要的负载状态，来驱动使能信号控制车辆起动和运行，并通过必要的CAN通信获取CLMpower请求信号，启动需求的PTC加热功能。

此信号控制具体说来：基本的外部输入采集信号如加速踏板、变速器档位、KL30/KL15等电源信号和制动信号等，外部包含温度、电流、真空泵采集等传感器信号、外部PWM采集信号等，如ABS传感器信号，输出主要是驱动负载的继电器控制信号如倒车灯、环路互锁、DCDC使能、coolingpump、brakepump、batterycontactor、EACrelay及fan等负载，使能命令信号如电动机工作使能信号、PTCenable等，PWM驱动信号如泵或三通阀等一些信号，针对驱动信号控制器对象PWM信号，有些给档位电动机和PTC加热的也纳入PWM控制。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

【太平洋汽车网】电机控制器：控制动力电源与驱动电机之间能量传输的装置，由控制信号接口电路、驱动电机控制电路和驱动电路组成。从功能上来讲，新能源电动汽车控制器将新能源电动汽车动力电池的直流电转换成驱动电机的交流电，通过通讯系统与整车控制器进行通讯，控制车辆所需的速度和动力。

电机控制器。

一、技术电池技术、电机驱动及其控制技术、能量管理技术以及电动汽车整车技术为电动汽车四大关键技术。电控系统用于控制电池、电机等组件，其功能包括：电池管理，发动机、电动机能量管理等。

电控系统由ECU等控制系统、传感器等感应系统、驾驶员意图识别等子系统组成。电控系统的材料成本占比不高，但需要经过多次试验才能掌握关键算法，尤其是混合动力汽车涉及油、电混合的控制策略，技术壁垒较高。

电机控制器作为新能源汽车中连接电池与电机的电能转换单元，是电机驱动及控制系统的核心，主要包含IGBT功率半导体模块及其关联电路等硬件部分以及电机控制算法及逻辑保护等软件部分。

电机驱动控制系统（包括驱动电机和电机控制器）是新能源汽车车辆行使中的主要执行结构，控制和驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标。

一般来讲，电机控制器的主要由如下几部分组成：

1、电子控制模块（）包括硬件电路和相应的控制软件。硬件电路主要包括微处理器及其最小系统、对电机电流，电压，转速，温度等状态的监测电路、各种硬件保护电路，以及与整车控制器、电池管理系统等外部控制单元数据交互的通信电路。控制软件根据不同类型电机的特点实现相应的控制算法。

2、驱动器（Driver）将微控制器对电机的控制信号转换为驱动功率变换器的驱动信号，并实现功率信号和控制信号的隔离。

3、功率变换模块（PowerConverter）对电机电流进行控制。电动汽车经常使用的功率器件有大功率晶体管、门极可关断晶闸管、功率场效应管、绝缘栅双极晶体管以及智能功率模块等。

目前，电动汽车电机控制器多采用三相全桥电压型逆变电路拓扑，部分产品前置双向DC/DC变换器，以增大电机端输入交流电压，提升高转速下的输出功率，降低电机设计与生产成本。传统控制器中直流支撑电容器体积庞大、耐高温性能较差。

为减小直流支撑电容器体积甚至取消直流支撑电容器，新型变换器电路拓扑和控制方法成为电动汽车应用研究的新热点，但尚处于实践探索阶段。目前电动汽车用变流器的研发重点仍然多集中在电力电子集成方面。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）