电动汽车电机及控制器性能测试系统
电动汽车整车控制器设计及测试
电动汽车整车控制器设计及测试黄其;薛利昆;罗玲;王伟建【摘要】电动汽车无排放、低噪声、乘坐舒适,现已得到广泛应用.整车控制器VCU是电动汽车控制的中心,接收驾驶员的操作指令,实时监控电池管理系统、电机系统和其它附件的状态,运算处理后将控制指令发给汽车各个部件.该文采用英飞凌XC2267M-单片机开发了电动汽车整车控制器,介绍了硬件结构和主要程序功能;并根据其功能和信号类型设计了测试系统,包括信号板(开关量和模拟量输入,输出显示)、USBCAN通信卡和LabVIEW上位机,上位机模拟各个部件收发CAN报文、同时显示整车运行状态,测试系统可以配合整车控制器完成各项性能测试.【期刊名称】《自动化与仪表》【年(卷),期】2019(034)003【总页数】6页(P14-18,37)【关键词】整车控制器;英飞凌XC2267M;USBCAN;LabVIEW【作者】黄其;薛利昆;罗玲;王伟建【作者单位】国家精密微特电机工程技术研究中心,贵阳550081;西北工业大学自动化学院,西安710072;西北工业大学自动化学院,西安710072;西北工业大学自动化学院,西安710072;西北工业大学自动化学院,西安710072【正文语种】中文【中图分类】U469.7电动汽车以电机为驱动机构，与传统燃油发动机汽车相比，起动力矩大、加速快，变速箱噪声减少，行驶中没有尾气排放，应用越来越广泛[1]。
电动汽车的三大核心部件为整车控制器VCU（vehicle control unit）、电池管理系统BMS （battery management system）和电机控制系统MCU（motor control unit），通过控制信号线束（通常采用CAN 总线）和电力线束相互连接[2]，如图1 所示。
整车控制器VCU接收驾驶员的操作指令，并实时监控整车附件、电池系统及电机系统部件的状态，向附件和电机系统发出控制指令。
电池管理系统BMS 主要完成电量检测、保护、状态预测、充放电控制、电流均衡等功能[3]。
电动汽车用驱动电机系统EMC测试
工稈师日志电动芦车甲驱动电胆系统EM匚测试以往与新能源汽车相关的动力部件都是按照GB/ T18655-2010来进行传导和辐射的测试，但标准中并没有专门对电机电控的测试方法和布置进行说明。
因此，在进行电机电控的EMC测试时，需要参照CISPR25-2016中新增的电机电控测试。
并且，在进行零部件测试时电机一般处于空载状态，没有模拟车辆正常工作的情形。
因此，以往广泛用于汽车零部件的EMC标准迫切需要更新换代。
2018年6月份，国家标准化管理委员会发布了GB/ T36282-2018《电动汽车用驱动电机系统电磁兼容性要求和试验方法》（下称新标准），于2019年1月1号开始实施。
新标准包含了辐射发射（分为宽带、窄带试验，参考GB/T18655）,辐射抗扰度（分为BCI大电流注入和ALSE 电波暗室法，分别参考ISO11452-4和ISO11452-2）,电源线瞬态传导抗扰度（参考ISO7637-2）以及静电放电抗扰度（参考ISO10605）。
际准特点首先，新标准与以往的汽车电子的标准都不太一样，它将辐射发射、大电流注入、辐射抗扰度、瞬态脉冲抗扰度、以及静电放电抗扰度等多个标准提出的内容提取出来，针对驱动系统，合并到一个标准里，所以说这是一个根据电动车行业专门制定的产品标准。
其次，新标准辐射发射测试范围与GB/T18655-2010有所不同，只测试30-1000MHzo限值相较于GB/T 18655-2010中的class3,要求有所放宽。
而窄带试验，与宽带试验相比，则是HV与LV正常供电，但驱动模块应处于待机状态，不输出功率。
新标准将大电流注入归到辐射抗扰度中，20-200MHz 测试大电流注入.200-2000MHz用ALSE法测试辐射抗扰度。
原本BCI的测试范围是1-400MHz,分替代法和闭环法，新标准采用的是替代法，强度为60mA：辐射抗扰度ALSE法，试验强度30V/m,1GHz以下，天线正对待测线束中间；1GHz以上，天线正对待测设备。
一种电动汽车电机控制器的检测系统及检测方法[发明专利]
![一种电动汽车电机控制器的检测系统及检测方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/a1a5467ff6ec4afe04a1b0717fd5360cba1a8dc4.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910673383.1(22)申请日 2019.07.24(71)申请人 广州小鹏汽车科技有限公司地址 510640 广东省广州市天河区长兴街松岗大街8号小鹏汽车智能产业园(72)发明人 杨鹏 胡孝辉 黄树毅 艾治国 (74)专利代理机构 北京润泽恒知识产权代理有限公司 11319代理人 莎日娜(51)Int.Cl.B60L 3/00(2019.01)B60L 15/20(2006.01)B60L 53/14(2019.01)G05B 23/02(2006.01)(54)发明名称一种电动汽车电机控制器的检测系统及检测方法(57)摘要本申请实施例提供了一种电动汽车电机控制器的检测系统及方法，可以包括动力电池、配电箱、驱动电机控制器、处理模块，以及互锁回路，配电箱设有两端分别连接动力电池与驱动电机控制器的接触器，处理模块与所述接触器连接，互锁回路连通处理模块和驱动电机控制器；处理模块在驱动电机控制器进行能量回收时，检测接触器的开合状态；在接触器均为闭合状态时，控制互锁回路导通；在接触器为断开状态时，控制互锁回路断开；互锁回路在导通时控制驱动电机控制器对动力电池充电；在断开时控制驱动电机控制器停止对动力电池充电。
整个装置可以增加汽车动力系统的使用寿命，也可以降低动力系统在动力回收过程中因器件异常断开导致的损坏风险。
权利要求书4页 说明书15页 附图4页CN 110341483 A 2019.10.18C N 110341483A1.一种电动汽车电机控制器的检测系统，其特征在于，包括动力电池、配电箱、驱动电机控制器、处理模块，以及互锁回路，所述配电箱设有接触器，所述接触器的两端分别连接所述动力电池与所述驱动电机控制器，所述处理模块与所述接触器连接，所述互锁回路连通所述处理模块和所述驱动电机控制器；所述处理模块，用于在所述驱动电机控制器进行能量回收时，检测所述接触器的开合状态；在所述接触器为闭合状态时，控制所述互锁回路导通；在所述接触器为断开状态时，控制所述互锁回路断开；所述互锁回路，用于在所述互锁回路导通时，控制所述驱动电机控制器对所述动力电池充电；在所述互锁回路断开时，控制所述驱动电机控制器停止对所述动力电池充电。
电动汽车电机控制系统的开发与测试
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纯电动汽车电气性能测试系统设计与研究
ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｎ ｔ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｉ ｕ ．
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： Ｅ ｅ ｔｉ ｅ ｉ ｌ ； Ｔ ｓ ｙ ｔｍ ； ｔ ｃ ｕ ｓｔ ｎ ｙ ｒｓ ｌ ｃｒｃｖ ｈ ｃ ｅ ｅ ｔ ｓｅ Ｄａａａ ｑ ｉｉ ｏ ｓ ｉ
近些年 来，新能源汽车逐步 受到 国家 的高度 重 过关 的厂家 较少 。 目前 电动汽车输入 电压 已从几十伏 视， 而纯 电动汽 车作为世界新 能源汽 车的最终发展 方 提 高到 Ｉ０ ０ Ｖ。 了达到较好 的能量利用率 ，电 Ｏ ￣６ ０ 为 向，它的商业化运营不 仅可 以缓解城 市的空气污染 ， 动 车采用高 电压 驱动 电机 。 另外 ， 电动 汽车的控制 纯 还可 以促进 电动车技 术的进步和社会 经济的发展 。 但 系统设计必 须做到加速和 制动响应及 时准确 ， 以提高 如何才能获取到纯 电动汽 车 的充放 电、 加速 制动 响应 车辆 的人机操 作性和安全性 。 储能装置 的电储量所能
・
设计 ・ 计算 ・ 究 ・ 研
纯 电动汽车 电气 性能测试系 统设计与研 究
刘保 国
（ 西重 型 汽 车 汽 车 有 限公 司 ） 陕
摘 要 ：本文针对纯 电动汽 车电气 系统 目前的应用技术特 点，设计一种 以 Ｐ Ｌ ８ ８ Ｇ数据采集卡和 计算 机为硬件 核心 ，以 Ｃ 一１Ｈ ｖ ＋ 语言 为编程工 具的纯 电动汽车 电气性 能测试系统 。该系统 的可操作性高 ，开 发成 本低 ，对于纯 电动 汽车研发单位具 ｃ＋
统。
７．
一
・
设计 ・ 计算 ・ 研究 ・
２ １ Ｃ－ ｌＨ 数据采集 卡 的规格特 性 ． Ｐ Ｌ８８ Ｇ
收、 安全系数高、 节能环保等性能和特点，目 前被电 言 ，电压越高 ，电动车 的性 能和经济性 越好 ， 但是 高电压 电动车生产难度 系数较大 ， 能生产
新能源汽车电控系统设计及性能分析
新能源汽车电控系统设计及性能分析随着环境保护意识的增强和可再生能源的发展，新能源汽车逐渐成为了人们关注的热点之一。
而新能源汽车的核心部件之一——电控系统，对于新能源汽车的性能和安全起着重要作用。
本文将讨论新能源汽车电控系统的设计原理以及性能分析。
新能源汽车电控系统的设计需要充分考虑到整个车辆的特点以及电动机的工作原理。
电控系统主要包括电池管理系统（BMS）、电机控制器和电机驱动。
其中，电池管理系统是新能源汽车中重要的一部分，负责对电池的状态进行监测和管理，以确保电池的性能和寿命。
电机控制器则负责对电动机的控制和管理，使之能够按照驾驶者的要求提供合适的驱动力。
电机驱动则将电能转化为机械能，驱动车辆行驶。
在新能源汽车电控系统的设计中，需要考虑到电池的类型、容量和电耗等因素。
不同类型的电池具有不同的电性能和寿命特性，因此需要根据实际需求选择合适的电池。
而电池容量则需要根据车辆的使用情况和实际需求进行设计，以保证续航里程。
此外，电耗也是需要考虑的因素，电控系统的设计需要尽量减少能量的浪费，提高整体能效。
对于电机控制器的设计，关键是实现对电动机的精确控制。
电动机的转速、扭矩和功率输出需要根据车辆的行驶状态和驾驶者的需求进行精确调整。
在设计电机控制器时，需要考虑到电机的起动过程、调速过程和刹车过程等多种工况，确保电机的运行稳定和效率高。
在电机驱动方面，需要考虑到电能的转化效率和传动效果。
电能的转化效率直接影响到车辆的续航里程和动力性能。
因此，在设计电机驱动时，需要尽量提高电能的转化效率，降低能量的损失。
同时，电机驱动的传动效果也需要考虑到车辆的舒适性和安全性，确保驾驶者的驾驶体验。
除了设计外，对于新能源汽车电控系统的性能分析也是必不可少的环节。
性能分析可以通过对电池、电机和电控系统的工作参数进行监测和评估，来评估整个电控系统的性能和可靠性。
例如，可以通过电池管理系统对电池的充放电过程进行监测，了解电池的电流、电压和温度等参数，从而评估电池的健康状况和性能衰减情况。
电动汽车电机控制和驱动系统试验标准详解-精
电动汽车产业标准体系建设方面的问题依然存在
（1）产业标准体系建设相对滞后，不能很好地引领和指导产业协调一 致发展，在减少浪费和重复建设等方面起的作用还很有限。
（2）相关企业标准化力量薄弱，技术积累未能及时转化为标准，已发 布的标准中许多未得到有效的实施。
（3）电动汽车产业标准化管理工作还不够规范，标准的宣贯、实施过程 中的监管和跟踪反馈等工作有待加强，标准化组织及其相关运作模式亟待 创新。
电动汽车电机控制和驱动系统试验标准`
我国从“八五”开始，正式把电动汽车列入国家科技攻 关项目。2001年，中国启动了具有重要战略意义的“863”计 划电动汽车重大专项，涉及的电动汽车包括3类：纯电动汽车 、混合动力汽车和燃料电池汽车，并以这3类电动汽车为“三 纵”，多能源动力总成控制系统、电机及其控制系统、电池 及其管理系统为“三横”，建立了“三纵三横”的研发格局 。经过20多年的发展，我国的电动汽车技术已初步成形，且 有40多款自主品牌的新能源汽车进入国家汽车新产品公告， 很多地方已开始多种车型的示范运行。
一、国外电动汽车测试评价现状
①美国电动汽车测试评价
美国先进车辆测试项目在美国，为了建立起电动汽车等先进车辆 技术研发与产业化的桥梁，在美国能源部(Department of Energy，以下 简称DOE)自由车辆技术项目(Freedom CAR and Vehicle Technologies Program)的支持下。开展了先进车辆测试项目(Advanced Vehicle Testing Activity, AVTA)，旨在提供国家级综合性公正的先进车辆技术测试评价 服务，该项目是美国国内最主要的由国家主导的测试评价活动，包括进 行轻型车、先进动力总成、蓄电池及充电基础设施的测试评价，AVTA 建立了电动汽车比较完整的测试评价体系与规程，包括基准测试 (baseline performance Testing)、快速可靠性测试(accelerated reliability Testing )及车队运行测试（fleet testing）。
项目十一 电动汽车电机控制和驱动系统的测试
表 11-5 现代电动汽车电机主要性能比较
项目
直流电动机 交流感应电机 永磁电机
功率密度
低
中
高
力矩转速能力
一般
好
好
过载能力(%)
200
300～500
300
峰值效率（%）
85～89
94～95
95～97
负荷效率（%）
80～87
90～92
97～85
功率因素（%）
—
82-85
90～93
恒功率区
—
1：5
1：2.25
（4）功率分析仪 在本测试系统中，功率分析仪用于检测电机运行时驱动侧变频器的电压、电 流信号以及电机的转速、转矩等参数，通过对这些参数的计算可以得出变频器的 直流一交流转换效率以及电机的效率。
（5）能量回馈单元 在加载的状态下，驱动电机驱动负载电机，使其工作在发电状态，并且通过 变流器RHCl60—4C将电能回馈至电网，如图11-4所示。
且其图形化的编程方式比面向对象的编程方式更容易入门，所以当需要快速开发一个
实验平台并满足实验需求时应该优先考虑使用LabVIEW。
第三节 电动汽车电机控制和驱动系统试验方法
1）整个电机测试系统总体架构 整个电机测试系统由测试参量测试部分、电机控制部分以及机械连接装置组 成。其中，参量测试部分由扭矩传感器、数据采集卡、温度采集卡、功率分析仪 、低电阻分析仪、台式万用表以及流量计构成，实现了对电机性能评价所需要的 各项参数的测试与分析。
①绕组电阻测量 用来校验绕组的实际电阻是否符合设计要求。
②温升试验 电机某部分温度与冷却介质温度之差即为该部分的温升。
③反向电动势 理论上来说，电机的反向电动势应该是正弦波，但是由于电机在设计与制造工 艺的限制，电机的反向电动势常常含有奇次谐波，为了及时发现电机可能存在的 问题，需要对电机反向电动势的波形进行谐波分析。 ④堵转试验 堵转实验的目的在于测得额定电压以及额定频率时电机的堵转定子电流和堵转 转矩，这是考核电机性能的两个重要指标。通过对堵转电流的大小和三相平衡情 况的分析，能反映出电机定、转子绕组磁路合理性和一些质量问题，为改进设计 和工艺提供相关实测数据。 ⑤负载试验 负载试验可以良好的模拟电动汽车在各种路况行驶中电机的运行状况，对于改 善变频器控制策略，提高能源利用率有很高的指导意义。
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电动汽车电机及控制器性能测试系统
1 电机驱动系统的作用
电机驱动系统是电动汽车的核心，它与整车动力性能的好坏密切相关，是电动汽车关键技术之一。
电机驱动系统由电动机和驱动控制器两部分组成。
电动机是一种将电能转变为机械能的装置，为满足整车动力性能的需求，要求其具有瞬时功率大、过载能力强、加速性能好、使用寿命长、调速范围广、减速时实现再生制动能量回馈、效率高、可靠性高等特点。
驱动控制器是将电池的电量转变为适于电动机运行的另一种电能变换控制装置。
通过这种变换和控制使电动机处于最佳工作状态，以满足电动汽车实际行驶工况的需要，驱动控制器要求结构简单、控制精度高、动态响应好、系统高可靠、成本低。
驱动电机及其控制器的性能好坏直接决定车辆的品质好坏，所以在试验室中正确地进行试验是必要的。
2 电机控制器性能测试设备
2.1 实验设备目前常用的测功机主要有直流电力测功机、交流电力测功机、电涡流测功机和水力测功机。
直流电力测功机：由直流电机、测力计和测速发电机组合而成。
直流电机的定子由独立的轴承座支承。
它可以在某一角度范围内自由摆动。
机壳上带有测力臂，它与测力计配合，可以检测定子所受到的转矩。
转轴上的转矩可以由定子上量测。
与直流电机类似，直流测功机调速性能好，控制简单，但由于换向器的原因，不适合高速运行，而且大功率的测功机相对于其他类型，体积较大。
不适用于动力电机测试。
交流电力测功机：由 1 台三相交流电动机和测
力计、测速发电机组成。
它的测功原理与直流测功机相同，但不存在换向问题，结构简单，可靠性高。
目前交流测功机在动、静态性能上已经得到了很大提高。
电力测功机既可以进行电动性能测试，也可以进行馈电性能的测试。
2.2 测试方法
通过安装夹具及联轴器将被测电机与测功机连接，适当调整使轴与轴的对中度符合试验要求，对个别超高速电机，为防止试验过程中因为轴振动或对中不够精确引起轴承发热失效或者损坏电机的情况，可以考虑在适当位置安装振动传感器及温度传感器，对试验过程中局部情况实时监测，一旦有异常立即停止。
针对标准的要求，试验时测试额定及峰值负载下的转速，转矩和效率特性，以及额定负载下的馈馈电特性。
温升试验也是在台架上进行，分别测量电机绕组的温升和控制器的温升。
电机和控制器都配备有散热系统，或水冷或风冷。
电机及控制器从冷机状态下启动开始工作，温度会随之慢慢增加，在固定负载的情况下，温度最终会趋于稳定，这段时间内温度的变化量就是温升值。
标准中有3种方法：电阻法、埋置检温计（ETD法和温度计法。
试验电机不宜拆开。
因此选用电阻法比较适合，通过比较试验前后环境温度、冷却水温度以及绕组直流电阻的变化来计算电机不同工况下的温升值。
控制器的温升通过温度计即可测量。
温升值根据不同产品的工作制要求进行测试。
用在不同类型系统上的电机应选用不同的工作制，比如纯电动汽车，串联式、并联式以及混联式混合动力汽车，PLUG-IN混合动力汽车等不同类型的应用。
在该项目中，标准里除了对温升值的要求外，对试验过程中电
机的最高温度也有要求，根据电机不同的绝缘等级，要求也不一样。
2.3测试具体的实验步骤
室内试验；电动汽车传动试验台介绍。
电动汽车传动试验台主要由电源模块、电机和变速器模块、整车惯量模拟模块、电涡流加载模块、各类传感器和控制台等六部分组成，可以完成电动机、电机控制器、动力电池、整车性能等相关内容的试验研究。
2.4电动汽车电机及控制器专用测试装备分析电动汽车电机-控制
器专用测试装备通用性较好，可以满足
多种型号、规格的电机和控制器试验。
它主要由陪试电机、大功率电机驱动器、高性能嵌入式控制系统、智能工况模拟系统、能源系统（电池系统）、系统工作参数检测和采集系统等构成，能全方位展示电动汽车在不同工况下的工作状况。
智能模拟车辆负载系统与电机控制系统联动，模拟电动车系统的不同工况（起动、怠速、匀速、加速、减速、停车及爬坡等），并实时、自适应、智能调节负载大小。
测试装备整合了计算机仿真快速、灵活的动态模拟优势和道路试验准确可靠的优点来进行电动汽车电机及控制器的研究。
图1 所示为根据电动汽车电机及控制器的试验特点设计的电动汽车电机及控制专用测试装备框图。
各模块功能和作用分别如下：
（1）电源模块：根据不同的试验电机或控制器提供可控的交直流电源；（2）电机及控制器性能测试模块：测试动力电机或控制器的性能，实现电动汽车的驱动控制；（3）转矩转速测量模块：用来测量动力电机的转矩、转速等机械特性参数；（4）电参数测量模块：用来测量动力
电机的电压、电流等电力性能指标；（5）行驶阻力模拟模块：模拟电动汽车道路行驶过程中的各种行驶阻力；（6）能量管理模块：实现测试系统的能量管理，并采取一定的控制策略使测试系统达到最优的能量控制。
3 结语
随着能源危机的加深，环境污染的不断加剧，使用清洁环保能源取代石化能源已经成为全球急需和正在解决的热点问题，电动汽车因其具有绿色环保、能量来源多元化、能源利用效率高等优点，世界各国都在积极努力地研究发展能够代替传统汽车的电动汽车。
电动汽车是汽车可持续发展的方向，混合动力和纯电动汽车正在迅速发展，在可预见的未来将大量上市，结合试验对标准和测试方法的分析有助于详细地评价电机和控制器的各方面性能，有利于电动汽车行业整体质量水平的提升。
随着技术的进步，电机和控制器也在不断发展，标准和测试技术也应当体现当前技术的发展水平，为电动汽车零部件提供更好的测试服务。