电动汽车驱动控制原理
电动汽车的工作原理
电动汽车的工作原理
电动汽车是一种使用电池作为动力源的汽车。
与传统的内燃机汽车相比，电动汽车没有发动机，而是使用电动机将电能转化为机械能驱动车辆。
其工作原理可分为以下几个步骤：
1. 电池储能：电动汽车使用大容量的电池组来储存电能。
这些电池通常是锂离子电池或镍氢电池，其能量密度较高，能够提供足够长的续航里程。
2. 电能控制：电动汽车配备了电控系统，用于控制电池对电机的供电。
这个系统包括电池管理系统和功率控制单元。
电池管理系统负责监控电池的充放电状态，并保证电池的安全和寿命。
功率控制单元根据驾驶员的需求控制电池向电动机输出相应的电能。
3. 电动机驱动：电能从电池传输到电动机，产生机械能推动车辆。
电动机通常采用交流异步电动机或直流无刷电动机。
其特点是高效率、高转矩、无噪音和低维护成本。
4. 控制系统：电动汽车还配备了一个控制系统，用于监测和控制车辆的运行状态。
这个系统可以监测电池的充放电状态、电机的转速和扭矩等参数，并调整输出的电能，以满足驾驶员的需求。
总体而言，电动汽车的工作原理是将电能从电池传输到电动机，通过控制系统监测和调整电能输出，最终将电能转化为机械能
驱动汽车。
通过电池组供电，电动汽车不产生尾气排放，具有零排放的环保优势。
新能源汽车电机控制器控制原理
新能源汽车电机控制器控制原理
电机驱动系统主要由电机、功率转换器、控制器、各种检测传感器以及电源等部分构成，电机控制器是通过主动工作来控制电机按照设定的方向、速度、角度、响应时间进行工作的集成电路。
在电动车辆中，电机控制器的功能是根据挡位、加速踏板、制动等指令，将动力电池所存储的电能转化为驱动电机所需的电能，来控制电动车辆的启动运行、进退速度、爬坡力度等行驶状态，或者将帮助电动车辆制动，并将部分制动能量存储到动力电池中。
它是电动车辆的关键零部件之一。
电机控制器由逆变器和控制器两部分组成。
逆变器接收电池输送过来的直流电电能，逆变成三相交流电给汽车电机提供电源。
控制器接收电机转速等信号反馈到仪表，当发生制动或者加速行为时，控制器控制变频器频率的升降，从而达到加速或者减速的目的。
电机控制器负责控制电机前进、倒退，维持电动汽车的正常运转，关键部件为IGBT。
IGBT 实际上为大电容，目的是控制电流的工作，保证能够按照驾驶员的意愿输出合适的电流参数。
当采用交流异步电机驱动时，电机转向的改变只需变换磁场三相电流的相序即可，可使控制电路简化。
比亚迪e5的电机控制器全称为VTOG，即双向逆变充放电式电机控制器，具有双向逆变功能，它可以将650V高压直流电逆变成三相交流电，驱动动力电机转动，也就是放电过程；也可以将电机制动过程中产生的交流电或者交流充电设备注入的交流电整流成高压直流电，充入动力电池，也就是能量回馈和交流充电过程。
从配电箱到直流电机控制器的流量，由主控ECU根据驾驶员的操作信息（接收减速踏板传感器和挡位控制器的信号）控制着电机控制器的工作，以及控制电机正反转来取得车辆的前进和倒退。
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。
电动汽车的电机的驱动原理
电动汽车的电机的驱动原理
电动汽车的电机驱动原理基本上是利用电能转化为机械能的过程。
电动汽车的电机是由定子和转子组成的。
定子是固定在电动汽车车身上的部分，而转子则可以转动。
定子上通常会有一组绕组，通过通电让绕组形成磁场。
转子则是由一组磁铁组成，当定子上的磁场与转子上的磁铁相互作用时，就会产生转矩。
通过不断改变定子绕组的电流方向，可以实现电机的转动。
具体来说，当定子上的绕组通电时，会形成一个磁场。
这个磁场会与转子上的磁铁相互作用，产生一个力矩，使转子开始转动。
为了保持电机的转动，电流方向需要不断改变，以持续产生磁场与磁铁的作用。
在实际应用中，电动汽车通常使用交流电源供电。
交流电从电池或者充电桩进入车辆的电控系统，在电控系统中经过处理，将交流电转换为适合电机驱动的直流电。
然后，直流电通过电机的电子控制系统，将电流送入定子绕组，产生磁场与磁铁作用，驱动电机转动。
总的来说，电动汽车的电机驱动原理就是利用电能转化为机械能的过程，通过电控系统将电源提供的电流转换为适合电机驱动的电流，通过定子绕组产生磁场与转子上的磁铁相互作用，产生转矩，从而实现电机的转动。
电动汽车电机控制器原理
电动汽车电机控制器原理
电动汽车电机控制器的原理主要涉及以下几个方面：
1. 电机控制原理：电机控制器采用先进的电力电子技术实现对电机的高效、精确的控制。
通过对电机的电流、电压进行控制，实现电机的启动、停止、加速、减速和转向等操作。
同时，电机控制器还能实现对电机的保护和故障诊断。
2. 电流控制原理：电机控制器中的电流控制部分采用PWM
（脉冲宽度调制）技术控制电流大小。
通过改变PWM信号的
占空比，控制电流的大小，从而实现对电机扭矩的控制。
当电机需要提供更大的扭矩时，电流控制器会增大PWM信号的占
空比，使电流增大。
3. 相序控制原理：电机控制器中的相序控制部分负责控制电机各相电流的先后顺序和相位。
根据电机转子的位置信息，电机控制器能够准确地控制每一相电流的开关时机，以实现电机的正常运转。
4. 速度控制原理：电机控制器中的速度控制部分采用闭环控制方式实现对电机转速的精确控制。
通过测量电机转速信号，与预设的目标转速进行比较并调整控制信号，以达到所需速度。
常见的调速方法有电流环控制和矢量控制等。
5. 故障保护原理：电机控制器中还配备了多种故障保护措施，如过流保护、过压保护、过温保护等。
一旦出现异常情况，电机控制器会及时采取相应的措施，以保护电机和控制器的正常
运行。
综上所述，电动汽车电机控制器通过电机控制、电流控制、相序控制、速度控制和故障保护等原理，实现对电机的精确控制和保护，从而使电动汽车能够高效、稳定地运行。
电动汽车控制器控制原理
电动汽车控制器控制原理
电动汽车控制器是电动汽车的重要部件之一，它起到了控制电动机工作状态和实现车辆动力管理的关键作用。
其工作原理主要包括采集车速信号、判断驱动需求、控制电机驱动和保护控制等几个方面。
首先，电动汽车控制器通过感知车速传感器来获取车辆当前的速度信息。
车速传感器可以使用多种方式实现，如传统的车轮速传感器或者基于CAN总线的车辆速度信息。
控制器获取到车辆速度信息后，可以根据实际需求进行相应的控制策略。
其次，控制器根据驱动需求判断来确定电动机的工作状态。
控制器可以通过监测车辆加速度、制动状态以及驾驶员的操作指令等来判断车辆的驱动需求。
例如，当车辆需要加速时，控制器会根据加速度需求提供足够的电能给电动机；当车辆需要制动时，控制器会采取相应的减速控制策略。
然后，控制器会根据驱动需求控制电机的工作。
比如，在加速时，控制器会根据车辆的当前速度和所需加速度计算出电机的转速和扭矩，然后通过控制电机的电流和电压实现驱动。
控制器可以通过PWM控制技术来调节电机的转速和输出扭矩，从而实现对电机的精确控制。
最后，控制器还需要对电动汽车进行保护控制。
在电动汽车运行过程中，控制器需要监测电池状态、电机温度、电机过流等各种参数，以确保车辆的安全运行。
当控制器检测到异常情况时，会采取相应的保护措施，如减小电机功率输出、切断电机
供电等，以保护电动汽车的各种部件。
总之，电动汽车控制器通过采集车速信号、判断驱动需求、控制电机驱动和保护措施等多个环节来实现对电动汽车的控制。
其工作原理主要涉及到传感器采集、控制策略计算和输出控制等方面，以实现电动汽车的高效、安全驱动。
新能源汽车驱动电机的工作原理
新能源汽车驱动电机的工作原理电动汽车（EV）是一种利用电池提供动力的汽车。
电动汽车与燃油汽车相比，拥有更低的排放和更高的能效。
驱动电机是电动汽车的重要组成部分，通过将电能转换为机械能，驱动车辆的轮胎。
本文将详细介绍新能源汽车驱动电机的工作原理。
新能源汽车的驱动电机通常采用交流（AC）或直流（DC）电机。
这两种驱动电机均由旋转部件和静止部件组成。
旋转部件包括转子和轴承，用于支撑和旋转电机。
静止部件包括定子和绕组，负责为电机提供磁场。
新能源汽车的驱动电机通常采用永磁同步电机（PMSM）和异步电机（ASM）。
永磁同步电机（PMSM）是一种交流电机，由永磁铁和定子绕组组成。
当电流通过定子绕组时，会在绕组和永磁体之间形成磁场。
这个磁场会与永磁体的磁场互相作用，从而产生旋转力矩。
永磁同步电机具有高效、高速和大扭矩等优点，适合用于高速公路行驶的电动汽车。
异步电机（ASM）也是一种交流电机，由定子绕组和转子组成。
当电流通过定子绕组时，会产生旋转磁场。
而转子则在这个磁场中旋转，从而产生旋转力矩。
由于异步电机没有永磁体，所以造价更低。
异步电机的效率较低，适合用于城市道路行驶的电动车。
新能源汽车的驱动电机需要配合电动汽车的电池组和控制器工作。
电池组为驱动电机提供能量，控制器控制驱动电机的转速、扭矩和方向。
控制器的工作原理是通过传感器读取数据，然后将这些数据传输到控制器芯片中。
芯片在分析数据后，会向电机施加适当的电流和电压，从而调整驱动电机的输出功率。
新能源汽车驱动电机的工作原理是将电能转换成机械能，驱动车辆行驶。
驱动电机的选择取决于具体的车辆应用，例如高速公路还是城市道路。
配合优秀的电池组和控制系统，可以最大程度地提高驱动电机的效率和性能。
为了优化电动汽车的性能，驱动电机需要满足以下特点：1.高效性：驱动电机需要在不损失能量的情况下转换电能为动能。
为了使电动汽车达到与传统汽车相同的续航里程，驱动电机的效率必须尽可能地高。
电动汽车控制器原理
电动汽车控制器原理
电动汽车控制器是电动汽车的关键部件之一，它的作用是控制电动汽车的驱动电机，实现加速、减速、制动等功能。
控制器的原理是通过控制电流和电压来调节电动汽车的速度和动力输出。
下面我们将详细介绍电动汽车控制器的工作原理。
首先，电动汽车控制器通过接收来自电动汽车车载电池组的直流电源，将其转换为交流电源，然后再将其转换为驱动电机所需要的三相交流电源。
这样，控制器就可以控制电动汽车的驱动电机，实现加速和减速的功能。
其次，控制器通过控制电动汽车车载电池组输出的电流和电压，来调节电动汽车的速度和动力输出。
当驾驶员踩下油门时，控制器会增加电流和电压的输出，从而提高驱动电机的转速，实现加速。
反之，当驾驶员松开油门或踩下制动踏板时，控制器会减少电流和电压的输出，从而降低驱动电机的转速，实现减速和制动。
此外，电动汽车控制器还具有保护功能。
当电动汽车的电池组电压过高或过低时，控制器会自动切断电动汽车与电池组的连接，以防止电池组过充或过放，保护电池组的安全和寿命。
同时，控制器还会监测电动汽车的温度和电流，确保电动汽车的安全运行。
总的来说，电动汽车控制器的原理是通过控制电流和电压来调节电动汽车的速度和动力输出，同时具有保护功能，确保电动汽车的安全运行。
控制器的工作原理是电动汽车能够正常运行的基础，对于电动汽车的性能和安全性起着至关重要的作用。
通过不断的技术创新和优化，电动汽车控制器的性能将会进一步提升，推动电动汽车行业的发展。
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ω s*+
+
ω1
FG
cosω1t cos(ω1t -120o)
cos(ω1t -240o)
乘
法
i
*
b+
器
ic*+
ia ib
ωr
PI PI
ic
PWM
a
驱
动 -a
PWM 信 b
号 -b
PWM
产 生
c
-c
函数发生器
三角波
异步电机矢量控制
矢量控制原理 经3/2变化、旋转变换后，异步电机变成了直流电机模型。 将M-T坐标的M轴定在异步电机转子磁链的方向上，可得
1. 直接矢量控制； 2. 间接矢量控制。 直接转矩控制 直接对转矩和磁链闭环控制。 （1985年德国学者 M.Depenbrock 首次提出。）
异步电机滑差频率控制框图
基本原理：在机械特性的线性段，电磁转矩 正比于滑差频率。
+
ω
* r
ωr
PI
ω
* s
I1=f (ω s) I1*
ia*+
PI
90～92
79～85
78～86
最高转速（rpm) 4000~6000 4000~10000 9000~15000 15000
电机费用/kW($) 10
10~15
8~12
6~10
控制器成本 1
2.5
3.5
4.5
坚固性
良
良
优
良
信赖性
普通
良
优
良
永磁同步电机与异步电机的特性比较
适性容量 尺寸、重量 结构 环境适应性 维护 生产性 位置传感器 速度传感器
永磁同步电机
数十W～数十kW
小
☆
相当简单 ◎
相当好 ◎
有点必要 △
好
△
要
△
不要
◎
异步电机
数百W以上
中～小 ◎
非常简单 ☆
非常好 ☆
不要
☆
非常好 ◎
不要
◎
要
△
三相交流电机功率变换器主电路构成
+
+A
+B
+C
Ud
C
-A
-B
-C
功率变换器主电路
A
B C
交流电机电枢绕组
无刷直流电机控制系统
1. 系统构成
三相功率 变换器
RI d /dt0
2 2M
2
RI
0
2 2T
S2
稳态时 d /dt 0 所以 2
I 0 2M
L I
2
M 1M
矢量控制思路
转矩 TpI 2T 2
脉宽调节控制（Pulse Width Modulation) 简称PWM控制。 1. SPWM; 2. 电压空间矢量PWM； 3. 优化PWM; 4. 随机PWM; 5.
高性能的控制方法
转子磁场定向矢量控制（等效直流电机控制） （20世纪70年代，由德国西门子公司的F.Blaschke提出。）
驱动信号 输出
无刷直流电机及其控制系统的优缺点
优点： 1. 具有直流电机的控制特性。 2. 控制相对简单。 3. 电机效率高，体积小。
缺点： 1. 由于永磁材料贵，电机价格较贵。 2. 过热容易导致永久性失磁。 3. 弱磁运行较困难。 4. 需要转子位置传感器。
异步电机及其控制系统
1. 异步电机变频调速原理
+
+A
+B
+C
转子位置传感器状态：
+A、－B相导通。
Ud
C
+A管、－B管均关断，
-A
-B
-C
＋B管子PWM。
电流产生制动转矩
无刷直流电机的电动、 回馈制动控制逻辑控制
+
逻
+a -a
PS
辑 +b 变 -b
+
转子位置
换
+c -c
传感器
+
PWM 输入
电动 “1” 回馈制动 “0”
+A -A +B -B
+C -C
转子绕组中的电压、电流靠感应产生。
正常运行时，电机转速接近旋转磁场转速。
n
n 01
A
n 02
B
n0
60 f p
0
T
不同频率下的异步电机机械特性
nn0(1s)
变频调速的主要控制方法
基于稳态的控制
变压变频控制（Variable Voltage Variable Frequency) 简称VVVF控制；
ib
ib
ic
ic
IF
∑ ÷2
逻
PS
辑
变
换
三相反馈电流
Position Sensor
+A
-A
+B -B
+C
-C
输出6路驱动信号
电动状态：
+
转子位置传感器状态：
+A、－B相导通。
Ud
＋A管导通，－B管PWM。
－B管导通时电流上升，
－B管关断时电流下降。
+A
+B
+C
C
-A
-B
-C
电流产生拖动转矩
回馈状态：
转子笼型
电机特性比较
要求异步电机的输出特性： 1、低速大扭矩； 2、高速大功率。
T f (n) PT
恒转矩区
Pf(n)
恒功率区
降功区
n
0
电机的特性比较
（摘自日本电气学会技术报告）
电机 直流电机
性能
最大效率（％） 85～89
永磁同步电 异步电机 机
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
95～97
94～95
开关磁阻电 机
< 90
效率（10％负载） 80～87
FBA
FCA
转向来决定产生哪一个
X
磁势。 产生的平均转矩最大。 FBC
iC C
S Z
FAC
F0
N Y
FAB
FCB
iB B
定子磁势拉转子磁势旋转，为了使平均转矩最大。 两者的平均空间电角度为900。
S FAC
N
F0
60o n
60o FAB
无刷直流电机控制框图
I REF
+
PI PWM
ia
ia
控制电路 控制器
转子位置 传感器
无刷直流电机
2.无刷直流电机与永磁同步电机差别
B0(e0)
永磁同步电机
0
无刷直流电机
2π ωt
一对极下不同的气隙磁密分布图
三相无刷直流电机的无载电势
eA
eB
eC
1
3
5
t
0
6
2
4
6
无刷直流电机工作原理
有6个定子空间磁势。
A iA
根据转子位置传感器检
测到的转子位置和要求
到最简单的方程形式。
T
ω1
I 2T
++
ψ2 M
+
I 1T
I 2M
+
I 1M
(a ) 直流电机 模型
F1
I1
I 1T
β F0
ψ2
I 1M I 2T
F2
(b )电流、磁势向量图
等效直流机模型的方程
转子磁链方程 转子电压方程
I LI L
2M 2 1M M
2
I LIL
0
2T 2 1T M
电控原理
电动汽车电机控制系统的主要类型
直流电机控制系统（内容略）； 无刷直流电机控制系统； 异步电机控制系统； 开关磁阻电机控制系统（内容略）。
电机特性比较
交流电机的主要类型
永磁同步电机
转子永磁
(自控式）
1. 同步电机
无刷直流电机
转子励磁
交流
电机
转子绕线式
2. 异步电机（感应电机）
动力总成研究报告
第二部分：
电控原理及电机特性
拟制：朱堂群
主要内容
一、电控原理 二、电机特性比较 三、控制器控制方式
电控原理图
充
～
电
器
动力 电池
控 制 器
电机
主减速器
齿轮箱
电控原理之示意图
电控原理
电动汽车对电机控制系统的要求
1、优良的转矩控制性能； 2、宽广的调速范围； 3、宽范围的高效率运行区域； 4、高功率密度； 5. 优良的环境适应性和环保性； 6. 高可靠性； 7. 有竞争力的价格。