新能源汽车电机及控制系统_新能源汽车电机设计及控制

1.典型新能源汽车电机控制器内ig模块。有几个ig组成?

2.新能源汽车对驱动电机有哪些要求

3.新能源汽车技术原理和分析

4.新能源汽车上驱动电机的特点？

5.新能源汽车驱动电机的技术参数有哪些

导语：纯电动汽车动力总成中的转矩控制精度，是整车关注的关键指标之一，直接影响了整车的驾驶性、能耗优化、以及转矩突变时的响应时间。究竟什么是转矩精度？如何测试？转矩精度和系统哪些参数相关？又要如何在设计开发过程中将其限制在一个可接受的范围内？这些问题是我们关注的焦点。

关于转矩控制精度，分三部分解读：

1.?什么是转矩控制精度？

2.?转矩控制精度的测试方法

3.?转矩精度的估算

1.?什么是转矩控制精度

在《GB/T?18488.1-2015-电动汽车用电机及其控制器第1部分-技术条件》3.11中给出了转矩控制精度的定义：

解读：对于电动车电驱动系统，输出转矩范围大，精度需要分情况定义，标准中给出了偏差与百分比两种不同的定义方式，一般在低转矩段，用转矩偏差定义，在高转矩段，用百分比定义，如输出转矩0~100Nm，转矩控制精度±5Nm，大于100Nm，转矩控制精度±5%。

2.?转矩控制精度测试方法

《GB/T?18488.2-2015-电动汽车用电机及其控制器第2部分-实验方法》7.3.2?中已经具体地写明了转矩精度测试的方法：

解读：?标准中试验步骤已经写的很详细，BUT，从标出的重点中还可以看出，电机的运行温度与转速还未明确。而电控的标定过程，会在某特定温度与转速下进行，如定子70°C，转速3500rpm。在此条件下测试的转矩精度相对较高，然而若偏离了此温度或者转速，控制参数需根据电机温度模型自适应调整，温度模型的好坏对转矩精度还是有很大影响的，笔者认为测试中对转速与温度样点也应有具体的规定。

3.?转矩精度估算

电动车电驱动中很难集成高精度的转矩传感器，所以大多电驱动生产厂商用电流电压及转速传感器以及电机设计的相关参数估算电机输出转矩，比如以下计算模型，分别是?转矩电流计算模型?和?转矩能量计算模型?：

其中：

f1,f2：计算函数

T_estimate：估算转矩

n：电机转速

id,iq：d轴与q轴电流

φd,?φq：d轴与q轴磁链

ud，uq：d轴与q轴电压

T_friction：电机摩擦阻力

T_iron：电机铁耗转矩损失

Ploss_ac,dc：交流和直流母线损耗

我们知道了影响转矩计算的参数，我们再看下?电驱动系统的转矩控制图?，看看哪部分对这些参数产生影响：

对照控制图，依据转矩估计的公式，我们可以分析出影响转矩精度计算的因素，大致可以分为三类：

i.?延迟：控制器计算延迟、直流电压获取延迟、调制延迟、电流传感器延迟

ii.?传感器精度：电流传感器、旋变

iii.电机参数，包括：

1）电机磁链偏差

2）电机磁链随温度变化的改变

3）定子电阻偏差

4）摩擦损耗偏差

5）铁耗的偏差

当然，考虑因素的越多越好，可以对每一点定量分析，如电流传感器精度±2%，旋变角度误差0.7°等，再依据蒙特卡洛法，可以对系统每个工作点的静态转矩精度做分析，这里不做详细展开，想详细了解的读者可以留言。

转矩控制精度的分析，可以对电驱动系统的性能提前预言，是初期设计以及系统改进阶段必要的步骤，这方面的测试标准也要随着控制技术的提高不断改进。

写在最后：关于”转矩精度估算“这一块，除了文中所示的电流和能量计算模型外，根据功能安全等级的不同，其计算模型和变量参数也有所侧重，这里仅示意说明，感兴趣朋友的可留言交流。

关于”转矩精度对整车性能的影响分析”这一块，涉及到控制策略和标定流程，了解有限，期待能得到同行专家的点拨。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

典型新能源汽车电机控制器内ig模块。有几个ig组成?

太平洋汽车网所谓电机，就是将电能与机械能相互转换的一种电力元器件。当电能被转换成机械能时，电机表现出电动机的工作特性；当机械能被转换成电能时，电机表现出发电机的工作特性。大部分电动汽车在刹车制动的状态下，机械能将被转化成电能，通过发电机来给电池回馈充电。

展开全文近年来，伴随着行业的发展，新能源汽车逐渐被广泛使用，各大厂商也推出了自家的明星产品。电机作为电动汽车最重要的部件之一，各大厂商纷纷选择合宜的电机，运用在自家的产品上。而到底不同的电机有什么差别？又各自被运用到哪些车型上去了？

电动机的发展状态及分类电动汽车经常用的驱动电机有直流电机、异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机四类。最早应用于电动汽车的是直流电机，这种电机的特点是控制性能好、成本低。随着电子技术、机械制造技术和自动控制技术的发展，异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机表现出比直流电机更加优越的性能，这些类型的电机正在逐步取代直流电机。

下表是电动汽车常用的四种驱动电机性能比较：

★直流电动机优点：成本低、易控制、调速性能良好缺点：结构复杂、转速低、体积大、维护频繁特性：在电动汽车发展早期，直流电机被作为驱动电机广泛应用，但是由于其结构复杂，导致它的瞬时过载能力和电机转速的提高受到限制，长时间工作会产生损耗，增加维护成本。

此外，电动机运转时电刷冒出的火花使转子发热，会造成高频电磁干扰，影响整车其他电器性能。因此，目前电动汽车行业已经基本将直流电动机淘汰。

应用代表车型：早期部分车型：

■小结：基本上处于淘汰阶段，应用车型都是早期上市车型。

★永磁同步电机优点：效率高、结构简单、体积小、重量轻缺点：成本较高、高温下磁性衰退特性：所谓永磁，是指在制造电机转子时加入永磁体，使电机的性能得到进一步提升。而所谓同步，则指的是转子的转速与定子绕组的电流频率始终保持一致。因此，通过控制电机的定子绕组输入电流频率，电动汽车的车速将最终被控制。

与其他类型的电机相比较，永磁同步电机最大优点就是具有较高的功率密度与转矩密度，说白了，就是相比于其他种类的电机，在相同质量与体积下，永磁同步电机能够为新能源汽车提供最大的动力输出与加速度。这也是在对空间与自重要求极高的新能源汽车行业，永磁同步电机成为首选的主要原因。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

新能源汽车对驱动电机有哪些要求

典型的新能源汽车电机控制器内的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）模块通常由多个IGBT器件组成，具体数量取决于控制器的设计和所需功率。一般来说，这些模块包括 6 至 24 个 IGBT 晶体管。

这些 IGBT 模块用于电机控制，通过改变电流来调整电机的转速和功率输出。IGBT 模块在电动汽车中起到关键作用，它们负责将电池供电的直流电转换为电机所需的交流电，从而控制车辆的加速和制动。这些模块通常设计成高性能和高效率，以确保电机能够以可控制的方式运行，从而提供所需的动力。

新能源汽车技术原理和分析

（1）新能源汽车电机要求结构紧凑、尺寸小、功率密度高、转矩密度高。（2）新能源汽车电机的可靠性要求高。（3）新能源汽车电机要求效率高、高效区广、重量轻。（4）新能源汽车电机要求低噪音、低振动，满足消费者对车辆舒适性的追求。

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一、新能源汽车驱动电机综述

1.驱动电机的定义驱动电机（drive motor）是将电能转换成机械能为车辆行驶提供驱动力的电气装置，该装置也可具备机械能转化成电能的功能。驱动电机系统主要由驱动电机、驱动电机控制器及它们工作必须的装置组合而成，其中电机主要由定子、转子、机壳、连接器、旋转变压器等零部件装配而成。

2.主要参数新能源汽车电机核心指标包括：效率、功率密度、转矩密度，其中效率包括最高效率以及高效区。

（1）持续转矩：车用驱动电机系统在额定电压、额定转速条件下，规定的SI工作制下的最大、长期工作的转矩。

（2）最高工作转速：相应于电动汽车最高行驶车速的电机转速，车用驱动电机系统在额定电压条件下，在该转速时应能以额定功率运行。

（3）峰值功率车用驱动电机系统在额定电压、额定转速条件下，在一定的持续时间内能输出的最大功率。对于纯电动商务车用驱动电机系统，持续时间规定为60s；对于纯电动乘用车和混合动力车用驱动电机系统，持续时间规定为30s。

3.新能源汽车对驱动电机的基本要求

（1）新能源汽车电机要求结构紧凑、尺寸小、功率密度高、转矩密度高。

整车布置空间有限，尤其是乘用车，因此对电机系统（电机和控制器）要求结构紧凑，尺寸小。如果要达到上述目的，必须提高电机系统的功率密度和转矩密度。

（2）新能源汽车电机的可靠性要求高。

整车运行环境恶劣，比如整车的振动、电池电压剧烈的波动，这些都是新能源汽车电机面临的恶劣环境。而作为整车，必须考虑到人身安全。因此，以上两个特点使得对新能源汽车可靠性提出更高要求。

（图/文/摄： 问答叫兽） 问界M5 小鹏汽车P7 AION V 传祺GS8 小鹏P5 理想ONE @2019

新能源汽车上驱动电机的特点？

新能源汽车技术原理和分析

1.串联式合动力汽车

发动机、发电机、驱动电机、蓄电池等是构成串联式混合动力汽车的主要部件。从机械的角度来看，电机与行驶系统直接连接，发动机仅仅是用来发电，并没有直接参与汽车驱动。在这个系统中，蓄电池起到控制电量的作用，能够做到平衡电机的输入功率与发电机的输出功率。

2.联式合动力汽车

发动机、发电机、电机、逆变器、蓄电池等是构成并联式混合动力汽车的主要部件。并联式混合动力汽车具有2套驱动系统，在汽车行驶的过程中，可以进行选择，单独的使用发动机/电机作为动力来源，或者通过动力耦合装置，将电机与发动机协调起来，共同作为动力来源。

3.混联式混合动力汽车

发动机、发电机、电机、行星齿轮机构、蓄电池等是构成混联式混合动力汽车的主要部件。混联式混合动力汽车是串联与并联混合动力汽车的综合，结合了两者的优点，利用行星齿轮机构有效的连接动力源，根据实际的状态调节，使行车系统中的电动机、发电机处在了最佳的工作状态，提高了系统的总功率。

4.纯电动汽车

电力驱动控制系统、汽车底盘、装置等是纯电动汽车的组成构件。纯电动汽车指的是仅仅凭借自带的电池所存储的能量作为动力来源的汽车。这种纯电动汽车噪声小、零排放，因此是最为环保的一类汽车。这类汽车只有唯一的动力来源，完全凭借着电池储能，所以行车里程的距离取决于电池储能的大小。

新能源汽车驱动电机的技术参数有哪些

电动汽车经常用的驱动电机有直流电机、异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机四类。目前市场上较为常见的是永磁式发动机。

永磁式电动机根据定子绕组的电流波形的不同可分为两种类型，一种是无刷直流电机，它具有矩形脉冲波电流；另一种是永磁同步电机，它具有正弦波电流。

这两种电机在结构和工作原理上大体相同，转子都是永磁体，减少了励磁所带来的损耗，定子上安装有绕组通过交流电来产生转矩，所以冷却相对容易。由于这类电机不需要安装电刷和机械换向结构，工作时不会产生换向火花，运行安全可靠，维修方便，能量利用率较高。

永磁式电动机的控制系统相比于交流异步电机的控制系统来说更加简单。但是由于受到永磁材料本身的限制，在高温、震动和过流的条件下，转子的永磁体会产生退磁现象，所以在相对复杂的工作条件下，永磁式电机容易发生损坏，故这一块还有待继续发展改善。

而且永磁材料价格较高，因此整个电机及其控制系统成本较高，目前只有稀土丰富的中国比较倾向于使用永磁电机的电动汽车驱动方案。像日本、欧洲，要么是使用轻稀土的永磁材料做永磁电机，要么是直接改用无需稀土材料但对控制器设计要求更高的开关磁阻电机。

优点：效率高、结构简单、体积小、重量轻 缺点：成本较高、高温下磁性衰退。

：所谓电机，就是将电能与机械能相互转换的一种电力元器件。 当电能被转换成机械能时，电机表现出电动机的工作特性；当机械能被转换成电能时，电机表现出发电机的工作特性。大部分电动汽车在刹车制动的状态下，机械能将被转化成电能，通过发电机来给电池回馈充电。

优点：成本低、易控制、调速性能良好 缺点：结构复杂、转速低、体积大、维护频繁 特性：在电动汽车发展早期，直流电机被作为驱动电机广泛应用，但是由于其结构复杂，导致它的瞬时过载能力和电机转速的提高受到限制，长时间工作会产生损耗，增加维护成本。

新能源汽车具有环保、节约、简单三大优势。在纯电动汽车上体现尤为明显:以电动机代替燃油机,由电机驱动而无需自动变速箱。相对于自动变速箱,电机结构简单、技术成熟、运行可靠。

传统的内燃机能高效产生转矩时的转速限制在一个窄的范围内,这就是为何传统内燃机汽车需要庞大而复杂的变速机构的原因;而电动机可以在相当宽广的速度范围内高效产生转矩,在纯电动车行驶过程中不需要换挡变速装置,操纵方便容易,噪音低。

与混合动力汽车相比,纯电动车使用单一电能源,电控系统大大减少了汽车内部机械传动系统,结构更简化,也降低了机械部件摩擦导致的能量损耗及噪音,节省了汽车内部空间、重量。

电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行使中的主要执行结构,驱动电机及其控制系统是新能源汽车的核心部件(电池、电机、电控)之一,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。

电动汽车中的燃料电池汽车FCV、混合动力汽车HEV和纯电动汽车EV三大类都要用电动机来驱动车轮行驶,选择合适的电动机是提高各类电动汽车性价比的重要因素。

因此研发或完善能同时满足车辆行驶过程中的各项性能要求,并具有坚固耐用、造价低、效能高等特点的电动机驱动方式显得极其重要。