电机驱动系统功能及原理

驱动电机及驱动电机控制器是新能源汽车行驶系统中的核心元件，其决定了车辆的主要性能指标，对新能源汽车整车行驶的动力性、经济性、操控稳定等性能有着重要的影响。

电机控制器从整车控制器获得整车的扭矩需求，从动力电池包获得电能，经过自身逆变器的调制，获得控制电机所需要的电流和电压，提供给电机，使得电机的转速和转矩满足整车行驶需求。

1.驱动电机

（1）驱动电机组成及作用

永磁同步电机分为正弦波永磁同步电机和方波驱动的永磁同步电机，其作用主要为车辆行驶提供驱动力，是电动汽车的动力装置。

永磁同步电机主要由定子和转子、端盖、轴承、旋转变压器等部件组成。

（2）永磁同步电机的工作原理

永磁同步电机中的永磁是指电机的转子是永磁铁（永磁体），同步是指转子频率与定子频率是一样的，电机是指将电能转化为机械能的装置。

永磁同步电机是通过电转磁的方式，让外圈磁场旋转起来，定子外圈磁场旋转起来就能通过磁场的异性相吸、同性相斥的原理让里面的转子永磁体跟随着旋转。

2.电机控制器

（1）驱动电机控制器结构

电机控制器内部包含1个逆变器（DC/AC）和1个直流转换器（DC/DC）；逆变器由IGBT、直流母线电容、驱动和控制电路板组成，实现直流（可变的电压、电流）与交流（可变的电压、电流、频率）之间的转变。直流转换器由高低压功率器件变压器、电感、驱动和控制电路板等组成，实现直流高压向直流低压的能量传递。电机控制器还包含冷却器（通过冷却液）给电子功率器件散热。

（2）驱动电机控制器功能

电机控制器安装在前舱内，采用CAN通讯控制，控制着动力电池组到电机之间能量的传输，同时采集电机位置信号和三相电流检测信号，控制驱动电机运行。

电机控制器是一个既能将动力电池中的直流电转换为交流电以驱动电机，同时具备将车轮旋转的动能转换为电能（交流电转换为直流电）给动力电池充电的设备。

其主要原理为：电动机接通电源，产生电流，构建了磁场。交变的电流产生了交变的磁场，当绕组在物理空间上呈一定角度布置时，将产生圆形旋转磁场。运动是相对的，等于该磁场被其空间作用范围内的导体进行了切割，于是导体两端建立了感应电动势，通过导体本身和连接部件，构成了回路，产生了电流，形成了一个载流导体。该载流导体在旋转磁场中将受到力的作用，这个力成为电动机输出扭矩中的力。

当电动汽车减速和制动时，即切除电源时，电动汽车电机惯性转动，此时通过电路切换，往转子中提供相比而言功率较小的励磁电源，产生磁场，该磁场通过转子的物理旋转，切割定子的绕组，于是定子感应出电动势，也成逆电动势，此时电动机相当于发电机的功能，所产生的电流通过功率变化器接入蓄电池，即为能量回馈，至此制动能量回收过程完成。

（3）工作特性

VCU根据加速踏板位置、制动和档位以及从各系统接收到的扭矩限制信号等计算得出电机扭矩命令请求信号。

驱动

在行车READY（OK）下，VCU通过目标扭矩控制MCU驱动车辆。

制动优先

VCU同时检测到加速踏板APS、制动踏板BPS输入信号同时有效时，制动功能优先，VCU仅响应制动请求。

充电止动

当检测到快充或慢充任一充电连接信号有效时，并且电机转速小于设定值，VCU控制电机控制器扭矩输出一直为0，同时发送MCU使能为0。

电机系统转矩控制

行车高压上电完成后，VCU发送使能信号给MCU，车辆进入驱动就绪状态。

VCU根据加速踏板开度信号、制动踏板、档位信号、车速信号（电机转速信号）、电池状态、电机状态，计算得出驾驶员请求扭矩。

VCU通过CAN信息发送电机正反信号与扭矩命令信号给MCU，MCU控制电机驱动车辆。