电动汽车电机控制器方案设计说明书资料
电动汽车电机控制工作原理及优化方案
新能源汽车的三电是指：动力电池、驱动电机、整车电控。
三电是新能源汽车的核心，在动力电池技术的发展上，不时有新技术与新热点出现。
在电控领域，我们的发展一直处于比较初级的阶段。
电控效率的提升，能显著提升纯电动汽车的整车经济性。
电控，广义上电控有整车控制器、电机控制器与电池管理系统。
本文介绍电机控制的的工作原理及优化方案。
01电机控制器电机控制器是连接电机与电池的神经中枢，用来调校整车各项性能，足够智能的电控不仅能保障车辆的基本安全及精准操控，还能让电池和电机发挥出充足的实力。
02电机控制器的工作过程电机控制器单元的核心，便是对驱动电机的控制。
动力单元的提供者--动力电池所提供的是直流电，而驱动电机所需要的，则是三项交流电。
因此，电控单元所要实现的，便是在电力电子技术上称之为逆变的一个过程，即将动力电池端的直流电转换成电机输入侧的交流电。
为实现逆变过程，电控单元需要直流母线电容，IGBT等组件来配合一起工作。
当电流从动力电池端输出之后，首先需要经过直流母线电容用以消除谐波分量，之后，通过控制IGBT的开关以及其他控制单元的配合，直流电被最终逆变成交流电，并最终作为动力电机的输入电流。
如前文所述，通过控制动力电机三项输入电流的频率以及配合动力电机上转速传感器与温度传感器的反馈值，电控单元最终实现对电机的控制。
下图是一个典型的纯电动汽车动力系统电气图，其中蓝色线是低压通讯线，所有通讯、传感器、低压电源等等都要通过这个低压接头引出，连接到整车控制器和动力电池管理系统。
红色线为高压动力线。
两对高压接口。
一对输入接口，用于连接动力电池包高压接口；另外一对是高压输出接口，连接电机，提供控制电源。
电机工作原理的不同，直接影响调控过程的复杂程度和精确性。
按照控制从易到难排列，分别是直流无刷电机，永磁同步电机，开关磁阻电机，异步电动机。
电控的难易，既包括硬件系统设计的规模大小、造价高低，也包括软件算法实现的控制精度高低和为了达到这个精度所采用的策略和方法的鲁棒性的好坏。
凯利KBL系列大功率电动汽车 无刷电机控制器用户手册说明书
凯利KBL系列大功率电动汽车无刷电机控制器用户手册适用的产品型号:KBL72601E EKBL36101X X KBL72601KBL24101X X KBL36101KBL24101KBL24151KBL36151X X KBL96151KBL24151X X KBL36151KBL242KBL362221X KBL96201KBL242221X KBL362KBL36301X X KBL96251KBL24301KBL24301X X KBL36301KBL72101X X KBL96351EKBL48101X X KBL72101KBL48101KBL48151X X KBL72151KBL72151X XKBL48151KBL722221XKBL482221X KBL722KBL482KBL72301X XKBL48301X X KBL72301KBL48301KBL72401E EKBL48401KBL48401E E KBL72401KBL48501KBL48501E E KBL72501KBL72501E E版本3.32013年4月目录第一章概述 (2)第二章主要特性和规格 (3)2.1基本功能 (3)2.2特性 (4)2.3规格 (4)2.4型号 (5)第三章安装方法 (5)3.1安装控制器 (5)3.2连线 (8)3.3连接计算机串口 (13)3.4安装时检查 (13)第四章维护 (14)4.1清理 (14)4.2配置 (14)表1:LED错误代码 (15)联系我们: (18)1第一章概述本手册主要介绍凯利公司KBL系列电动车无刷控制器产品的特性，安装使用方法以及维护等方面的知识。
用户在使用凯利控制器之前，请详细阅读本手册，这会帮助您正确的安装和使用凯利控制器。
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凯利KBL系列电动车控制器是凯利公司为中小型电动车辆提供的一种高效、平稳和容易安装的电动车控制器。
电动汽车用电机控制器的设计方法
矩 而不是功率 及散热能力 。
常 用 交 流 无 刷 电 机 有 感 应 用永磁一 磁阻电机 内置式 。与第
就一个给定 电机而言 , 在不 考虑散热限制前提下
一 电机 的低速下最大力矩输 出 取决于逆变器 的电流能力
一 电机高速下输 出力矩的能力 受制于 逆 变器 的 电压
一 最大电机输 出功率 由逆变器 决定
混合动力系统功能是机 电能量
转换 。动力蓄 电池作 为电源或负
载 储电装置 发动机作为机械负
载或机械能源 电机 作 为双 向机
电能量转换装置 逆变器作 为交
流 、直 流 电能 转 换 装 置 , 控 制 器 作为上述能量转换的控制装置 。
其 工作模式 中电机可兼作电 动和发电运行 。
电动模式一 电机将电能转换成 机械能
附表列 出表面式永磁电机与永
暇组的固计翻承 功饭 行硬
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电机驱 动系统 的功率限制 因素 整个机 电系统 的功率转换 以串
联形 式 实现 。系统功率 由转换过 程中功率最小的环节决定 。
·动力蓄电池功率 由动力电池 电压 和 电流能 力决定
·逆变器功率 由功率半导体器 件 丁或 「 的电压和电流 能 力 以及散 热 能 力决定
·电机 功率 由 电机 散 热 能 力 决定 。
一代相 比 , 力矩密度提高 ,
汽车电动汽车用电机及控制器布置规范
电动汽车用电机及控制器布置规范1范團本标來规定了电功汽车用电札及揑制髀（以下简称电机及控制器）及梵村关附件的布宣形式和布宜原則。
本标准适应于本公司主产的混合动力.純电动等所有新能源车型32规范性引用文件下列文件对于本文件的应用足必不诃少的。
凡定注日期飽引用文件，仅JJf注日期的版本适HI于本文件.凡足不注日期的引用文件.Jt屋新版本（包特所有的惬改单）适用于本文件.Q/OC 1T108—2008整牛二维数核装配间腺设计3术语和定义Q/OC 1T108—2008界定的术语和定义适用于本标淮.4布直形式4 1分类电机及控制器布宜M简单分为前丘后巴担制器一般布宣在电机止上力“4.2纯电动汽车本公司研发的鈍电动汽车的电机布置一般为iiuS, It布宣形式知F：a）純电动汽车电机前置.电机与减連髀同轴布宣，与整车ZX平而垂宜•如P1L所示：b）纯电功汽车揑制番前至为了按线方便和缩垣找束长度，控制器布宣在电机按找盒位置的正上方与整车ZX平而垂Jfi,如图2所示.1ZX平面 1 "机」图1前萱电机布養形式I图2丽直控®!潇布直形式I4.3混合动力況车泡合动力汽车的电机布爲可以酋宜也可以后宣，梵布圧形式如下，EI）混含动力冼车电机前置.电机与发动机同轴布置与整车ZX平而垂宜，如图3所示：W 混合动力冼车控制为了按线方便和缩短绒束长度，同时翌•发劫机及其附件」控制帮布暨在电机上方与整年ZX平面垂乱如图4所示.c）混合动力汽车电机及控制雅后負.为了实现四驱功能.发动机两宜.电驱功桥后辰.电机及揑制器后置,电机与柴連蟹同轴布置与整车ZX平面垂宜.aapT) (KC ]zx*n 頁五亟ZXSRK I I掠邑兰J图3前直电机布直形式IT 图4前査控制器布査形式H 图5后査电机布査形式5布董要求对于电机、控制番及直附件的布宣，应保11ET柞川卑J并能满足整丰布宣的需要和整车性德的境挥; 应保证机船与发动机、变速器•底盘之何布笛和设计的合理性，电机及揑制器的通凤散热.隔音硏躲良好，与応他零部件最小间鹼合理、拆卸方便：同时还翌保证安裝工艺性、有足第的刚皮和强.1虹一般从以下几个方面进厅布置考出，u）砌、检念间隙要求】b）装配TK性更求；c）雉底方便性咎要求：d）安全碰撞要求】e）热力学布宜荃求：£）NVH性能要求；g）各系统性施要求- 6布丟原则6.1前査电机及控制器6.1.1纯电动汽车6.1.1.1純电动汽车电机及控制髀一般布置在汽车丽枪，空河相对比较宽裕，相关何隙要求见表匚表1纯电动前直电机及控制器间兔要求6.1.1.2“ 电机肘端盖安裝端面內与减速器安.装端面贴合，电机的钧孔、屮心线、螺蚊孔应分别与减連器对齐4b）电机按线盒优先考虑布置圧电机正上方「与地而平行；c）电机冷却水管优先考也柑負在电机中fiijffi hfiS,免近整丰散热番制,d）电机与纵梁应保证一定安全间隙.一般大于30 mm；e）电机悬宜安装点厮与恳置安螫孔对齐：f）考虑按线方便，揑制髀与电机的距离不应太近°612混合动力汽车6. 1.2.1混含动力汽车为了减低研发成本.一般借用现有的汽车平台，将动力总成布宣任整车前爺. 这样布宜空仙就比较紧逛・相关河腺要求见表H表2混合动力前直电机及控剧弱间隙要求6.1.2. 2电机及控制器的布置应遵话以下KMfl：u) ISG电机瞬H盖安馥輸面与发动机安装端面贴处电机的销孔、中心线.蠟皴孔战分别与发动机对齐，b) 1SG电机接线含优先考世屜宜在电机止上方，与地面平行，飯离发动机散热器应不小于60 min；c) 1SG电机前竭盖安.装端面与变速器安裝端面贴含：电机的•俗孔、中心线.舸纹孔应分别与变連器对齐'd) 电机冷却水怜优先考虑布豊在电机中何偏上位贸，皋近整车散热器侧：e) 考世按线方便.控制器布負应避让发动机，布遇任电机止上方，距离一般人F 150皿：f) 控制器及15钱束应远离匕刘的严亞的电子唤音源.比如起动机.点火錢罔.发电机及苴9纟鼠燃油噴射器和ECU.6.1.3混合动力BSG系统电机禺控制器6 1.3 1涓令动力BSG.系统的BSG电机及控制器冇两种：一种电机与控制器棄成，布圧在整车询能； -种电机与揑制辭分开，电扒布HfffiTrim.揑制髀布置在后范.相关间龊要求见表3。
电动汽车用电机控制器的设计方法
・ ｌ ５・
电动汽车 用 电机控制 器 的设 计 方法
王 字
（ 湖 南中车 时代 电动汽车股份 有限公司， 湖南 株州 ４ １ ２ ０ ０ ０ ）
摘 要： 汽 车是我们 生活 中的重要 交通工具 ， 在如今 经济全球 化的时代背景之 下 ， 为 了满足人们 因经济发展 而得 以全 方位提 升的个 人生活和发展 需要 ， 越 来越 多的人 开始选择为 自己配置汽车 ， 而在 结合 了当下全新的 时代特 色之后 ， 汽车也从汽动 向电动制动转 型， 进 而 使 能源的 消耗达到最低化 ， 以满足我 国可持续发展的 需要 ， 并且 间接地节约我 国为数 不 多的燃动性 能源 ， 但是 这也就对 电动 汽车的用 电 机控 制装 置有 了更 多的信息性和技术性要 求 ， 因此主要分析 了电动汽 车用电机控 制器的设计方法 ， 以期 为相 关状 况的进一步改善提 供一
定 的理 论 借 鉴 。
关键词 ： 电动汽车； 用 电机控 制 器 ； 设计 ； 方 法
Hale Waihona Puke 电动汽车是当今时代发展的产物之一 ， 电动汽车与传统的汽动 差范围内 ， 尽量保证电机系统的实际输出功率的提升随着母线 电压 汽车不 同， 不需要非可再生能源 的消耗就 能够 为 自身提供一定的动 的变化 而变化 ， 但这一过程的实现要通过电机内部的动力蓄 电池群 力， 因为电力是一种可再生能源 ， 并且 电力的消耗远要 比燃油 、 柴油 体的串联来实现 ， 而在不 经过计划 就贸然实施 这一做法会 降低动力 的燃烧 环保 ， 因此电动汽 车最 为当下一种较 为经 济 、 环 保的代 步工 蓄电池 的耐用度 ， 所 以这就在 电机 内部产生 了一定 的非可调和性矛 具， 为人们所广泛接受 。 而 电动汽车的制动核心是用 电机控制器 ， 这 盾 ， 若想使 矛盾得 以彻底解决 需要引入一定 的高压 转换机 制 ， 通过 核心的运作略显麻烦 ， 稍有不慎就会对 电动汽车 的发展造 成不 小 这一机制 的调节来使 电机的 电压得到进一步提升 ， 以迎合 实际的电 的影 响 ， 所 以要 在用 电机控制 器的设计方面严加 把关 ， 以将存在 的 压需 要 ， 但 这一切的实现都要 以动力 电池 的电压稳 定为基 准 ， 这样 隐患与威胁因素及 时消灭在萌芽状态 。 才能使 电压的控制全面地切合电动汽 车的实际需要 。 ４ ． ２使设计更加 可靠 １ 电动汽车用 电机控制器的前景 随着资源与环境双重压力 的持续增大 ， 电动汽车 已成为未来 汽 电动汽车作为一种 较为现代 化的代步工具和交通工具 ， 在设计 车工业的发展 方向。电动汽车具有环保 、 节约 、 简单 三大优势 ， 这在 层面得到 了现代化的信息化 和技 术化支持 ， 但是这些元素 自身 缺乏 所 以应该从 设计角度对这 一不稳定 因素进行 修正 ， 从而保 纯电动汽 车上 体现尤为 明显 ： 以电动机代替燃油机 ， 由电机 驱动 而 稳定性 ， 无需 变速箱。相对于变速箱 ， 电机结构简单 、 运行可靠 。随着 国家节 证 电动类汽车的设计层 面的可靠性 。 而方案设计的可靠性 实际上也 能与新 能源汽 车补贴政策 的出台， 我 国重点扶持纯 电动汽车 的战 略 正是为了保证 产品能够在预期范 围内进行无误 差的工作 ， 并且工作 路线基本确定 。但 大部分人还是觉得价格偏高 ， 同时担心充 电设施 的周期符合使 用年限 ， 并且高于使用年限。 而对 于电动汽车来说 ， 其 不配套及 电池 的续航里程短等问题 ， 导致 企业 已上“ 公告 ” 的纯 电动 系统的可靠性 往往决定 于其 内部 的最脆弱 的关键零 部件 的可靠性 ， 汽车迟迟无法 推出市场 ，个别 已上市的产 品也得 不到消费 者的认 而 电动汽 车的这一零部件通 常来说指 的是功率性 模块 和电解类 电 应该在设计层面增加一定的设计性要求与 限制 可， “ 热政策 ” 遇到了“ 冷市场” 。相反 ， 低速 电动汽车 因为价廉 物美 ， 容部件。针对 于此 ， 性条件 ， 通过二者 的结合来优化实 际的电动汽车设计 ， 进 而使 电动 得 到了不少消费者 的青睐 。 ２ 电动汽车用电机控制器 的设计现状 汽车的功率循环机制 ， 室内外温度监测机制以及 自循环体系等设计 都满足相应的参数性要求 ， 藉此来完善设计层面的不足之处。 ２ ． １永 磁 电机 的 弱 势 表 面式永磁 同步 电机的特点是力矩 密度高 、 效率 高 ， 但 弱磁 困 ４ ． ３进行成本全面归集 难， 恒功率调速范围窄。 要拓展恒功率调速 区域 ， 可 以通过降低磁场 电机控制器与 电动汽车 的成本息息相关 ， 而在当今这个 以经济 成本 往往关 系着电动汽车在投入市场之后的实际 强度达到调速要求 ， 即最 高转速下设计的反电势不高。 这样 ， 失效模 发展 为主的社会 ， 式 比较安全 ， 但要求较 大容量 的逆变器 和较 高系统 成本 。拓展恒功 收益 ，而这一指数 是厂家衡量 电动 汽车生产必要性 的关键 因素之 率调速 区域另一个方法是增加电机电感 ，也可 以达到调速要求 ， 但 所 以必 须要素对待 ， 将影 响到电机控制器 的成本 的相关 因素都 进而使成本 能够从设计渠 道进 行一定的节约与优化 。系 降低 了电机功率 因素 ， 增加 了逆变器 ， 提高 了系统成本 ； 此外， 这 种 考虑在 内 ， 设计在最高转速下反电势很高 ， 故障失效模式不安全。 统的整体性优化设计就可 以被看作是一个缩减成本 的优秀措施 ， 整 ２ ． ２ 直 流 电 机 的 缺 陷 体性 的代人能够减少设计方面的过度情况 的出现 ， 以使 得相应的设 直流 电机 由定子 、 转子 、 换 向器和 电刷 组成 ， 定子上有磁 极 ， 转 计理念能够刚好切合销售商的资金投入 ， 以使 得资金能够被饱和性 子有绕组 ， 通 电后 ， 转子上也形成磁极 ， 定子 和转子 的磁 场之间有一 利用 ， 进而提升电子汽车的集成感 。而在设备 的制 造层 面同样也可 个夹角 ， 在定 转子磁场 的相互吸引下 ， 使 电机旋转 。 直流 电机商品化 以间接提升 电机 以及相应控制性零部件 的实际制造频率与效率。 同 历史最 长 ， 控制简单且具有优 良的 电磁转矩控制 特性 ， 缺点是 电机 时这也能够 间接地增加 电动汽车的产量 ， 进 而提升电动汽车销售所 本身结构复杂 ， 机械换 向 ， 有电刷的维护问题 ， 换 向的电火花 会产 生 带 来 的经 济 效 益 。 严重 的电磁干扰 ， 高速可能有 环火 ， 不 适宜高速运行 ， 体积偏 大 ， 防 总而言之 ， 当下电动汽 车的用 电控制器作 为汽车内部的最关键 护差 。 鉴于缺点众多以及其 他电机驱动系统 的迅速发展 ， 可 以预见 ， 部件对 电子汽车的发展与经济效益的获取都有一定 的促进作用 ， 而 直流 电机将逐步被淘汰。 从设计 角度能够彻底地 革新相应零部件 生产和环保性 、节约性 整 ３ 电 力 电子 控 制 器 发 展 趋 势 合， 这有利 于提升 电动汽 车的质量与相应 的增益 属性 ， 有利 于是 人 第一 ， 新控制器拓 扑结构 ， 例如丰 田采用 的可调直 流母 线 电压 们 的生活更加便捷 ， 减少人们 生活过程 中所排放 的废 气 ， 同时还 有 的Ｄ Ｃ ／ Ｄ Ｃ与逆变器集 成的拓扑 。第 二 ， 高度 系统集成 ， 如： 将起 动 ／ 利于从 电动汽车角度提升整个 汽车行业 的发展 体系完善度 ， 以此来 发 电机控制器 、牵 引电机控 制器 和 Ｄ Ｃ ／ Ｄ Ｃ 转换器 一体 集成为 电力 创造更大 的经济效益。 参 考文献 电子控制器总成 、电力电子控制器 与动力 蓄电池 管理模块集成 、 热 １ ］ 韩利 ， 温旭辉 ， 曾莉莉． 混合动 力电动汽车用电机 及驱动控 制器的 管理集成等 。第三 ， 研制适合于 电动汽车 ／ 混合动力 汽车应用 的高 ［ 电磁兼容设计『 Ｊ １ ． 安全与 电磁兼容 ， ２ ０ ０ ６ ． 集成度 、 智能型汽车等级功率模 块 、 薄膜 电容新器件。 ４ 电动汽车用 电机控制器的设计方法 ［ ２ ］吴世华．电动汽车 用永磁 同步电机设计 方法及 相关 问题 的研 究 ４ ． １控制直 流母线 电压 ［ Ｄ 】 ． 哈 尔滨 ： 哈 尔滨工业 大学， ２ ０ １ ０ ． ３ １ 徐性怡 ， 电动汽车用电机控制 器的设计方法『 Ｊ ］ ． 汽车与配件 ， ２ ０ １ ０ ． 母线 电压对于用电控 制机来说 属于较为关键 的元素 ， 因此适 当 『 ４ 】 王孝红． 纯 电动汽 车交流 电机控 制器的仿真 与设 计［ Ｄ 】 ． 合肥 ｌ 安徽 调整母线电压能够使得电流逆 变器 的功 率得 到全方位的提升 ， 当然 ｆ 这些要 以电流的稳定不变为最 主要 的前 提。所以 ， 在 电机散热 的容 大学， ２ ０ １ １ ．
电动汽车驱动系统电机电控技术说明1
•问题这些工业电机在用于电动汽车车上，却没有显示出它应有的比 较优势。问题出在哪里？
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电动汽车驱动系统电机电控技术说明 1
•电机
•永磁同步电机也暴露出一些技术瓶颈，这包括： •一、是电机工作时温度上升，造成退磁的问题； •二、退磁后由于滞磁带来的效应产生扭矩下降减半等反应； •三、是涡流造成的能量损耗问题。
“里程焦虑”！
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电动汽车驱动系统电机电控技术说明 1
•六、纯电动汽车产业的痛点？
➢电动汽车行业痛点：
➢续驶里程焦虑 ➢充电时间过长
• 这两个问题其实是一个问题，如果有足够长的续驶里程，充电可选择在晚上空
闲时间。
• •
据续美国航国•车能提内里研高技升外程究效术统调是发节的汽查一现，道，门9930槛..56%%，的以过人上•了力量，的此推活普汽门小动通车槛排半城，径市里在人程1，焦5每0虑动公•天大发里动的为展范力平降混围汽均低内行。，驶普里遍程认在•动业加为6汽化速03公0车进纯0里公产程电以里内的，
电动汽车驱动系统电机 电控技术说明1
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2020/11/27
电动汽车驱动系统电机电控技术说明 1
•新能源电动汽车项目投资建议书
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项目机构：山东金地新能源科技有限公司 2016年5月
电动汽车驱动系统电机电控技术说明 1
一、市场背景： 北京的天空
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电动汽车驱动系统电机电控技术说明 1
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电动汽车驱动系统电机电控技术说明 1
•七、电动汽车的发展现状分析
•（二）
•电机
•电机工况不匹配电动车，数据光鲜的背后那个难言之隐是什么？
汽车电动汽车用电机及控制器布置规范
电动汽车用电机及控制器布置规范1范禺本标准规定了电劫汽车用电机及揑制器C以下时称电机及拄制器）及茹村关附件的布宣瞪式和布宜本标准适.应于本公司主产的混合动力、纯电动等所有新能源车型“2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用足必不町少的.凡足注日期的引用文件，便所注日期的版本适用于本文件。
凡足不注日期的引用文fh英阜新版本（包括所有的修改单）适用于本丈件。
Q/OC1T108-2008整车二维数模•装配间隙设计3术语和定义Q.OC1T108—2008界定的术语和定义适用于本标孤4布養形式4-1分类电机及控制器布負町简单分为前氐后民揑制器一般布罢在电机疋上方。
4.2纯电动汽车本公司研妊的纯电动汽车的电机布宣一般为丽宣，苴布置形或如下：a）纯电动汽车电机niK,电机与减連辭同轴AB,与整车ZX平而垂去，如图1所示：b）纯电动汽车揑制器前置*为了按线方便和縮垣血束长度，揑制器布置在电机按线盒位贾的正上方与整车ZX平而垂直，如图2所示.图1前置电机布萱形式I图2前査控屈器布直形式I4.3混合动力汽车馄令动力汽车的电机布爲町以前爲也训以后民英布置形式如下，E1）混含动力冼车电机前•置・电机与发动机同軸布置与整车竝平面垂宜，如图3所示：W握合动力汽丰控制器丽置，対了接线方便和術短缓束长度，同时墜进让发动机及苴附件J控制需布置在电机上方与整车ZX平面垂宜.如图4所示「C）混合动力汽车电机及绘制器后巴为了实现四驱功能，发动机E V3,电驱动桥后置.电机及径•制歸后食，电机与减連黑同轴布置与整年ZX平面垂宜.2图3前査电机布直形式FT ZX甲面I I控制器图4繭養控制器布置形式TI图5后重电机布査形式5布壬要求对于电机.控制髀及It附件的布置，应保吐T作町能J并能嵩足整车布置的需墓和整车性能的发挥;虑保证机船与发动机、变逋器.底盘之间布蜀和设计的合理性，电机及揑制器的通凤散热.隔音殊热良好，与直他零部件灵小间隙合理、拆卸方便，同时还亞保证安装工艺性、有圮谚的刚度和强度.一般从以下几个方面进行布置考.L別a）动、静握间隙要求「b）装囱工艺性要求；c）雉條方便性咎要求*d）安全碰攒夏求：e）热力学布置要求：F）NVH性能要求|g）各系统性腌要求"6布査原則6.1前養电机及控制器6-11纯电动汽车6.1.1.1纯电动汽车电机及控制器一般布置在汽车丽枪，空何相对比较宽裕，相关何隙要求见表。
电动汽车用电机控制器设计规范
8.2.10
8.2.10.1
8.2.10.2
8.2.10.3
8.2.10.4
8.2.11
8.2.12
驱动电机控制器的外形和安装尺寸应符合供应商与我司双方之间协定的外形和安装尺寸要求，具体以双方确认的图纸和数据为准。
8.2.13
8.2.14
应不超过双方协商确定的数值。
8.2.15
8.2.16
——增加了机械环境术语定义（见3.2）；
——修改了4.2.1（见4.2.1.2，2016年版的4.3.1）；
——增加了信号检测精度（见4.2.2）；
——修改了电机控制器温升限制（见4.2.3，2016年版的4.2.9）；
——修改了控制器对加速踏板信号的响应范围（见4.2.4，2016年版的4.3.2）；
表1工频耐压值
最高工作电压Udmax
试验电压（均方根值）
Udmax≤60
60＜Udmax≤125
125＜Udmax≤250
250＜Udmax≤500
Udmax＞500
500
1000
1500
2000
2Udmax+1000
8.3
8.4
8.4.1
8.4.2
8.4.2.1
8.4.2.2
通过
注：
8.4.2.3
GB
GB
GB/T 2423.17
GB/T 2900.33
GB/T 4208
GB/T 13422-
GB/T 17619-1998
GB/T 18488.1-2015
GB/T 18488.2-2015
GB/T 19596
GB/T 29307-2012
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电动汽车电机控制器方案设计说明书1 引言随着常规能源的日益减少和环境污染的日益严重，世界各国的环保意识逐渐增强，电动汽车以其零排放的优点受到世界各国的重视，并成为未来车辆的一个发展趋势。
传统的电动汽车多采用直流电机，其中最多的是有刷他励直流电机，因为存在电刷，导致电机的寿命和效率降低，目前比较新的无刷直流电机，这种电机寿长，效率比较高，但是因为位置传感器的安装精度不够导致控制效果不是很好和寿命短的问题。
无速度传感低压交流驱动器，比传统的直流系统相比。
目前研究比较多的是交流异步电机及其控制器，与直流电机相比，交流异步电机具有效率高，相同功率等级下成本低等优点，交流系统低速恒转矩模式有效攻克了直流无刷启动力矩不足的问题。
高速恒功率模式使整机效率更加优越。
随着交流电机控制算法的日益完善，其控制性能可以和直流电机相媲美，交流异步电机在电动汽车上的广泛应用成为发展趋势。
本系统采用无速度传感器矢量控制策略，提高电机工作效率，采用SVPWM技术，提高电压利用率，并减少谐波干扰，并克服了传统直流系统电动车启动力矩不足的缺点。
2 硬件总体说明系统总共分为三块电路板叠成立体方式实现。
2.1功率变化电路总体说明2.1.1 功能介绍此功率电路采用三相相移120度2.1.2 理论依据ACI3_1的简易系统图如图1所示：电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪图1 ACI3_1的简易系统图图1所示为三相感应电机驱动的完整系统图。
使用了一个三相电压源逆变器来控制三相感应电机，DSP输出六路PWM信号控制逆变器的六个MOSFET的通断，从而控制电机电压。
还有一个捕获输入脚用来捕获电机速度传感器的输出以测量电机转速，但在实际调试时没有使用速度传感器，所以没有速度反馈，整个系统是一个开环系统。
感应电机的等效电路如图2所示：电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪图2 感应电机的等效电路在V/Hz控制中，感应电动机的转速由可调节的定子电压大小和对应的频率大小一起控制，其中磁通量在固定状态总是保持预期值。
假设定子电阻(Rs)为0，产生气隙磁通的磁化电流近似等于定子电压与频率比。
它们的矢量关系式(for steady-state 分析) 为：电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪如果感应电动机运行在线性磁场区域，则Lm是不变的。
那么，等式(1)可以在数值方面被简化为：电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪由此推出关系式：电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪为了保持电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪不变，电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪的比值在不同的转速也要不变。
当转速增大时，为了保持电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪的比值不变，则定子电压必须要按比例增大。
然而，频率（或同步转速）不是真正的转速，因为存在转差s。
在空载时，s很小，转速接近同步转速。
因此，简单的开环恒压频比控制系统不能精确地控制存在负载转矩的转速，需要加入速度传感器。
在实际中，定子电压与频率的比率通常基于这些变量的额定值。
V/Hz典型轮廓曲线如图3所示。
主要地，V/Hz特性曲线有三个转速范围，如下图所示，其中电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪为截止频率，电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪为额定频率，电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪为定子电压，电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪为定子额定电压：在0-电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪时，定子电阻压降不能被忽略，需通过增加Vs来补偿。
所以，V/Hz 特性曲线是非线性的。
我们可以从Rs ≠0的稳态等效电路中解析计算出截止频率(fc)和适当的定子电压。
在电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪-电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪（基频）时，则遵循V/Hz不变关系。
图上的斜度代表了等式（2）中的气隙磁通量。
在大于电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪（基频）Hz时, 为了避免定子绕组绝缘击穿，定子电压必须最多只能等于额定值，所以不能继续保持Vs/f比率不变。
于是，导致气隙磁通将会减少，不可避免地引起转矩相应地降低。
这区域通常被称为弱磁升速区，电机在此区域为恒功率运行。
电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪2.1.3 系统框图电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪系统原理框图电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪系统程序框图2.1.4 程序流程图电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪2.2 ACI3_4（无速度传感器矢量控制程序）总体说明2.2.1 功能介绍系统采用无速度传感器矢量控制技术驱动异步电机转动。
通过加速踏板给定转矩，带大负载时踏板踩下角度大，控制器输出转矩大，相反带小负载时踏板踩下角度大，控制器输出转矩小。
无速度传感器矢量控制系统动态性能好，效率高，是目前异步电机控制领域中技术最先进的控制方法。
2.2.2 理论依据理论上，感应电机的磁场定向控制有两种，直接磁场定向和间接磁场定向，用来定向的磁场可以是转子磁场、定子磁场和气隙磁场。
在间接磁场定向控制中需要通过估计或计算转子转速来估计转差率s，进而计算同步转速，而没有磁通估计。
直接磁场定向控制中，同步转速根据磁通角进行计算，磁通角可以根据磁通估计或磁通传感器测量得到。
系统的关键模块是磁通评估器。
交流电机直接转子磁场定向控制的基础是将总磁场定向在以同步速度旋转的d轴上，这样电磁转矩和磁通可以分别由同步旋转坐标系中定子电流的d轴分量和q轴分量独立控制。
如下图所示：电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪转子磁场定向控制中的定子电流和转子磁通向量2.2.3 系统框图控制系统整体结构图如下，使用六路PWM信号控制三相逆变器的六个MOSFET，三项逆变器将48V直流电逆变成三相正弦交流电，驱动异步电机旋转。
采用三个AD采样通道分别采样A、B相电流和母线电压，作为反馈量估算转子磁通角和转子转速并调节PWM占空比。
电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪原理框图如下图所示：电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪直接转子磁场定向系统原理框图系统程序模块框图如下如所示：电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪系统程序框图2.2.4 程序流程图3 软件模块说明3.1 ACI_FE该模块是一个是基于反电动势反向逼近积分的三相感应电机的磁通评估器，该模块可以同时产生转子角，通过积分补偿器引入补偿电压以减小纯积分器和定子电阻测量的误差，因此，磁通估计器可以在很大的转速范围内工作，即使是转速很低的情况。
模块的输入输出量如下图所示：电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪该模块涉及的文件有：C 文件：aci_fe.c，aci_fe.hIQmath库文件：IQmathLib.h，IQmath.lib使用的变量描述：电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪磁通估计器的整体框图如下：电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪在静止坐标系中转子磁链主要是通过对电压型中的反电动势积分得到的。
通过使用积分补偿器提供补偿电压，可以对纯积分器和定子电阻测量的误差进行处理。
程序流程图如下：电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪3.2 ACI_SE模块作用：这个软件模块是基于数学模型的三相感应电机的速度评估器，该评估器的精度依赖于电机的关键参数。
模块的输入输出量如下：电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪C文件：aci_se.c，aci_se.hIQmath库文件：IQmathLib.h，IQmath.lib所使用的变量描述：电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪模块原理开环速度评估器是基于静止坐标系中的感应电机的机械方程，精确的机械参数是必不可少的，否则将会产生稳态转速误差，但是，这个评估器的结构与其他高级技术相比更加简单。
电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪正反转时的转子磁通角波形程序流程图如下图所示：电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪3.3 CLARK? 作用：将两相电流值由三相abc坐标系转换到两相静止电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪坐标系。
? 模块的输入输出量如下图所示：电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪? C V ersion File Names：clarke.c，clarke.h? IQmath library files for C：IQmathLib.h，IQmath.lib? 变量定义电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪3.4 FC_PWM_DRV? 作用：根据占空比产生空间矢量PWM输出。
? C V ersion File Names：f281xpwm.c，f281xpwm.h (for x281x)f280xpwm.c，f280xpwm.h (for x280x)? IQmath library files for C：N/A? 变量定义结构体变量PWMGEN定义如下：typedef struct { Uint16 PeriodMax; // Parameter：PWM Half-Period in CPU clock cycles (Q0)int16 MfuncPeriod; // Input：Period scaler (Q15)int16 MfuncC1; // Input：PWM 1&2 Duty cycle ratio (Q15)int16 MfuncC2; // Input：PWM 3&4 Duty cycle ratio (Q15)int16 MfuncC3; // Input：PWM 5&6 Duty cycle ratio (Q15)void (*init)(); // Pointer to the init functionvoid (*update)(); // Pointer to the update function} PWMGEN;typedef PWMGEN *PWMGEN_handle;? 各个变量的数据格式电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪3.5 I_PARK? 作用：将电压由d-q旋转坐标系变换到电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪旋转坐标系。