《纯电动汽车驱动系统台架试验规范》
XX汽车有限公司
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1总则
针对工程样车搭载的驱动系统进行的台架试验项目，提供有效数据执行此规范。
2试验准备
2.1接收项目负责人及部门领导确认的试验任务书（委托单）
2.2根据委托单要求搭建驱动系统台架
2.3根据委托单要求选装测量仪器
2.4启动试验设备试运转
2.5根据委托单中试验项目要求进行试验
3试验项目
3.1系统联调试验
3.1.1联合电机控制器MCU，整车控制器VCU，动力电池，油门
踏板及其它辅助部件；
3.1.2由电机型号设定试验转速范围（0~F rpm），扭矩范围（0~F
N.m），根据委托单设定转速步长（Pn rpm），扭矩步长（Qt N.m）；
3.1.3通过测控系统软件控制测功机恒转速模拟负载，调整油门踏
板位置至测试工况点；
3.1.4运转稳定30秒记录相关数据；
3.2驱动系统外特性试验
3.2.1设定试验要求电压；
3.2.2由电机型号设定试验转速范围（0~F rpm）；
3.2.3根据委托单要求设定转速；
3.2.4调整至油门踏板信号输出100%；
3.2.5记录电机转矩与转速变化曲线和电机功率与转速变化曲线
及相关数据；
3.2.6根据试验要求继续调整电压测试；
3.3驱动系统效率测试试验
3.3.1设定试验要求电压；
3.3.2由电机型号设定试验转速范围（0~F rpm）；
3.3.3根据委托单要求设定转速；
3.3.4根据委托单要求记录电机效率随转矩变化曲线；
3.3.5输出电机效率MAP图（电机效率、控制器效率、系统效率）；
3.4电机系统输出转矩标定试验
3.4.1设定试验要求电压；
3.4.2由电机型号设定试验转速范围（0~F rpm）；
3.4.3根据委托单要求设定转速；
3.4.4根据委托单要求模拟踏板信号发送转矩命令；
3.4.5记录电机输出转矩值，进行拟合比较输入输出转矩曲线；
4试验人员
4.1委托单集中体现相关试验人员信息
4.2驱动系统、测量仪器台架的安装搭建由试验室负责
4.3试验设备的操作由试验室人员进行
4.4整车控制器额外信号输入由相关项目负责人指派技术人员进行5试验方法及依据
5.1参考以下标准
5.1.1GB/T18488.1-2006 电动汽车用电机及其控制器_第1部分_
技术条件（见附录A）
5.1.2GB/T18488.2-2006 电动汽车用电机及其控制器_第2部分_
试验方法（见附录B）
6输出文档
6.1备案试验记录单
6.2输出试验报告
第十章汽车室内台架试验系统 汽车室内台架试验的特点是精度高、试验不受室外环境条件的影响，因此实验效率高、实验结果的重复性好。室内台架试验系统不仅可以进行机构、总成及零部件试验，如发动机、变速器、悬架装置等的性能和它们的结构强度、刚度、疲劳寿命、耐久性等，还可进行整车性能试验，如动力性、经济件、制动性、操纵稳定性、平顺性等。 第一节汽车整车性能室内台架试验系统 汽车性能只有在运行的过程中才能体现出来，为此要想在室内进行整车性能试验，就必须让汽车运行起来。然而，将试验道路建在室内不太现实，为此常利用转鼓替代汽车行驶的路面，即转鼓试验台，又称汽车底盘测功机，是汽车在室内进行整车性能试验最基础的设备。 一、汽车底盘测功机的结构型式 汽车底盘测功机有单鼓、双鼓、二轮转鼓和四轮转鼓等多种不同的结构型式，如图10-1、图10-2图10-3和图10-4所示。双鼓式汽车底盘测功机其转鼓直径较小，大多在φ300mm～φ500mm之间；单转鼓式汽车底盘测功机的转鼓直径较大，目前转鼓直径最大的汽车底盘测功机，其转鼓直径达φ6300mm；转鼓直径最小的单鼓式汽车底盘测功机，其转鼓直径通常也在φ500mm以上。 图10-1 二轮单鼓图10-2 二轮双鼓 图10-3 四轮单鼓图10-4 四轮双鼓汽车底盘测功机的结构型式和转鼓直径的大小对实验精度有很大影响。要想获得高精度的测试结果，常采用大直径的单转鼓式汽车底盘测功机。其原因是：当转鼓直径D远大于汽车车轮直径d时，车轮在转鼓上行驶的动力学特征与在道路上行驶时的动力学特征十分接近，即转鼓曲率对测试精度的影响非常小。理论和实践都表明，当转鼓直径达到6m以上时，转鼓曲率对测试结果的影响几乎可以完全忽略不计；若继续增大转鼓的直径，对测试精度的贡献已微乎其微，但设备的制造成本却会大幅上升。正因为如此，在进行高精度汽车动力性和经济性试验时，多采用大直径单鼓式汽车底盘测功机，尤其是大直径四轮单鼓式汽车底盘测功机。即便是对于单轴驱动的汽车亦是如此，因为四轮转鼓能准确再现汽车行驶时的滚动阻力。由于大直径单鼓式汽车底盘测功机的体积庞大、制造成本因转鼓直径的增大而大幅提高，因此，对于滚动阻力的大小对测试结果不构成明显影响的试验项目，如汽车噪声、排放、行驶可靠性与耐久性等试验项目则通常采用体积小、制造成本较低的双鼓式或转鼓直径相对较小的单鼓式汽车底盘测功机。 对于双鼓式汽车底盘测功机，由于转鼓直径不可能做得很大，因此转鼓曲率对测试结
纯电动汽车的结构分析和驱动系统性能比较 摘要 纯电动汽车驱动形式有很多种，为了选择最合适的驱动系统，我们对不同驱动系统的结构特征进行了分析，在纯电动汽车上匹配不同的驱动系统后比较其动力性；以城市驾驶循环为例建立车辆能耗模型来比较其经济性。结果显示：单电机直接驱动系统虽然最简单，但其性能最差；装配两速变速器后，动力性显著改善，汽车行驶里程增加3.6％，但自动变速的功能难以解决;采用轮毂电机驱动系统可以改善汽车的动力性，但实际行驶效率不高;而双电机耦合驱动系统可以实现高效率行驶，其行驶里程比单电机直驱增加了7.79％，并且因为其具有结构简单，行驶效率高等特点，所以适用于现在的纯电动汽车。 绪论 作为核心部件，电力驱动系统的技术水平直接制约纯电动汽车的整体性能。如今，有多种驱动系统可以使用。根据车轮驱动扭矩的动力源，驱动系统的模式可分为整体式驱动和分布式驱动。整体式驱动系统的驱动扭矩由主减速器或次级减速器或差速器来调节，主要包括单电机直驱和主副电机耦合系统。在分布式驱动中，每个驱动轮都有一个单独的驱动系统，轮毂电机驱动系统是分布式驱动的主要形式。 整体式驱动的技术相对比较成熟，但驱动力通过差速器被大致平均分配到左、右半轴，单个驱动轮的转矩在大多数车辆中不能独立地调节。因此不安装其他的传感器和控制器，我们很难对汽车的运动和动力进行控制[1]。分布式驱动近几年飞速发展，由于大多数车轮和电动机之间的机械部件被替换，因此分布式驱动系统具有结构紧凑和传动效率高的优点[2]。 为了选取最适合纯电动汽车的驱动方式，本文对不同驱动系统的结构特征和动力性经济性比较进行了比较说明。本文结构如下：第二部分为驱动系统的结构特征分析，第三部分介绍驱动系统的参数和部件性能，第四部分比较不同驱动系统的动力性，第五部分比较不同驱动系统的经济性，第六部分得出结论。 结构分析 整体式驱动 整体式驱动系统被广泛应用于各类电动车辆，其主要结构如图1所示。其中M是电动机，R是固定速比减速器，T是变速器，D是主减速器，W是车轮。图1 a是单电机直驱系统，其扭矩由主减速器调节，通常称为直驱系统。图1 b和直驱系统十分相似，除了扭矩由变速器调节。因为驱动电机的速比调节范围比内燃机的更大，所以能以较少的齿轮数目的传动来满足在任何工况下的电动汽车需求。图1 c是另外一种整体式驱动形式，其采用两个驱动电机和主减速器，其中一个电机在大多数工况下作为汽车的动力来源，另外一个电机只有在需要附加功率时才会工作。
电动车电机的测试 ? 一、电动车电机种类和构造 ? 电动自行车车用电动机有两大类，五个品种。两大类是：有刷电机和九州无刷电机；五个品种是有刷电机有齿轮传动和无齿轮传动，无刷电机有传感器、无传感器和盘形电枢齿轮减速无刷电机。 ? 1．轮毂式有齿轮传动有刷直流电动机 ? 该电机一半是盘形电枢有刷电机，另一半是齿轮减速兼传动系统（图4-1）。盘形电枢是高速转动的转子，构造图4-1 b。电机的转矩是通过轴传递给第一级齿轮，经齿轮减速带动轮毂外动。 ? 图4-1 ? 轮毂式有齿轮传动有刷直流电动机构造图 （a）磁钢排列的方法? （b）电机剖面图 ? 有刷有齿轮毂电机的盘形电枢，是薄片形，体积很小，重量特轻，安装方便。绕组编制好之后，用树脂加玻璃纤维放进模内热成型，之后在5000r/min的转速下高速旋转，试验2min，偏转、跳动和电枢的强度指标应当合格。 ? 电机在运行中由于电刷和换向器摩擦，又有齿轮啮合减速，所以有刷电机的声音比无刷电机声音大。
? 2．轮毂式无齿轮传动有刷直流电动机 ? 为了适应轮毂结构，简化电机，将有刷电动机设计成电枢放在外边做转子，磁钢放在电机之内做定子，多块磁钢配多个绕组，组成转速为180r/min左右的低速电机。 由图4-2a中看到这种电机外转子中尚未经过压力整形的电枢绕组，在绕组以内是平面环状整齐排列的换向片。图4-2b是放在外转子上的间隔排列着10块磁钢的定子，在中间的毂板上开有两个孔，电刷的刷握就设在孔的背侧，电刷带着导线被弹簧从刷握中弹出。 ? 从图中能看到定子的轴端套有一个螺母，防止在加工中损伤轴的螺纹，把电刷整理好装入刷握中，将这一端送进图4-2a的孔中，电刷就可以接触在换向器平面上，借助弹簧的弹力，对换向器压紧，而磁钢正好进入外转子绕组中，只留一个很小的环形气隙。这个环形气隙的直径越大，电机产生的转矩也越大。 ? 3．无刷直流电动机 ? 把无齿轮传动的有刷直流电动机定、转子内外对调，将绕组改成三个相做定子，磁钢装在电机外壳内，取消电刷和换向器，在电枢绕组中间安装三个霍耳传感器，这就成为一台无刷直流电动机。它的外形与图4-4相同。电枢内定子如图4-5a所示，从图中可以看到绕组嵌入定子铁心后的形状，三相绕组引线经压板固定后，从轴的一端空心引出，从轴的两端部各铣出对应的两个平面，可以装入车的前*或后*的*口内，上紧螺母，在运行时产生反力矩。对有传感器的电枢，3个霍耳传感器按120°均匀安装在绕组有引线一端贴近外转子磁钢的地方。每个传感器有3根引线，其中电源线和地线是共用的，合并后变成5根总引线，与绕组引线从轴孔中引出。
纯电动汽车的驱动电机系统详解 驱动电机系统是电动汽车三大核心系统之一，是车辆行驶的主要驱动系统，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。一、驱动电机系统介绍驱动电机系统由驱动电机、驱动电机控制器(MCU)构成，通过高低压线束、冷却管路与整车其他系统连接，如图1所示。整车控制器(VCU)根据加速踏板、制动踏板、挡位等信号通过CAN网络向电机控制器MCU发送指令，实时调节驱动电机的扭矩输出，以实现整车的怠速、加速、能量回收等功能。电机控制器能对自身温度、电机的运行温度、转子位置进行实时监测，并把相关信息传递给整车控制器VCU，进而调节水泵和冷却风扇工作，使电机保持在理想温度下工作。驱动电机技术指标参数，如表1所示，驱动电机控制器技术参数如表2所示。1、驱动电机永磁同步电机是一种典型的驱动电机(图2)，具有效率高、体积小、可靠性高等优点，是动力系统的执行机构，是电能转化为机械能载体。它依靠内置旋转变压器、温度传感器(图3)来提供电机的工作状态信息，并将电机运行状态信息实时发送给MCU。旋转变压器检测电机转子位置，经过电机控制器内旋变解码器解码后，电机控制器可获知电机当前转子位置，从而控制相应的IGBT功率管导通，按顺序给定子三个线圈通电，驱
动电机旋转。温度传感器的作用是检测电机绕组温度，并提信息供给MCU，再由MCU通过CAN线传给VCU，进而控制水泵工作、水路循环、冷却电子扇工作，调节电机工作温度。驱动电机上有一个低压接口和三根高压线(V、U、W)接口，如图4所示。其中低压接口各端子定义如表3所示，电机控制器也正是通过低压端口获取的电机温度信息和电机 转子当前位置信息。2、驱动电机控制器驱动电机控制器MCU结构如图5所示，它内部采用三相两电平电压源型逆变器，是驱动电机系统的控制核心，称为智能功率模块，它以IGBT(绝缘栅双极型晶体管)为核心，辅以驱动集成电路、主控集成电路。MCU对所有的输入信号进行处理，并将驱动电机控制系统运行状态信息通过CAN2.0网络发送给整车控制器VCU。驱动电机控制器内含故障诊断电路，当电机出现异常时，达到一定条件后，它将会激活一个错误代码并发送给VCU整车控制器，同时也会储存该故障码和相关数据。驱动电机控制器主要依靠电流传感器(图6)、电压传感器、温度传感器来进行电机运行状态的监测，根据相应参数进行电压、电流的调整控制以及其它控制功能的完成。电流传感器用于检测电机工作实际电流，包括母线电流、三相交流电流。电压传感器用于检测供给电机控制器工作的实际电压，包括动力电池电压、12V蓄电池电压。温度传感器用于检测电机控制系统的工作温度，包括IGBT模块的温度。驱动电
论纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制 摘要：本文主要对论纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制进一步分析了解。新能源汽车产业作为我国汽车工业的发展战略，能够有效地解决日益严峻的能源 危机与环境污染问题。 关键词：纯电动客车；驱动电机；冷却系统；控制；现状 引言： 纯电动客车因具有零排放、低噪音等突出特点也成为各大客车生产商着重发 展的车型。纯电动客车驱动电机作为汽车唯一的动力源，其可靠性直接影响着电 动汽车的性能。为了防止由于温度过高的原因使得电机永磁体产生退磁现象，甚 至影响到电机及其控制器的寿命和整车安全性，驱动电机及其控制系统的温度控 制显得尤为重要。因此，对纯电动客车驱动电机冷却系统进行合理的匹配并制定 科学有效的控制策略具有重要工程实际意义。 一、纯电动客车发展现状 随着国家对新能源汽车产业的大力推广，补贴优惠政策相继出台，推动了我 国纯电动汽车行业的发展，各大汽车企业纷纷制定新能源汽车发展规划，电动汽 车产品产销量逐年稳步提升，纯电动客车现已成为我国城市公交、中短途客运、 观光旅游等众多领域备受关注的新兴产品。 纯电动汽车所使用的驱动电机主要可分为：直流电机、异步电机、永磁同步 电机、开关磁阻电机。早期电动汽车大多采用直流电机作为能量转换装置，直流 电机具有控制容易、调速方便、技术较为成熟等优点，但是机械结构较为复杂， 其瞬时过载能力较差，长时间工作损耗较大，维护成本高，运转时电刷易使转子 产热，并产生高频电磁干扰。异步电机主要由定子、转子、端盖、轴承基座风扇 等几部分组成。相对于永磁同步电机其突出优点是成本低、制造简单、转速范围广、可靠性强、维修方便。但由于异步电机的转速与其旋转磁场转速有一定的转 差关系，其调速性能较差。开关磁阻电机作为一种新型驱动电机，其结构简单、 转速范围广、整个转速范围内效率高、系统可靠性高、兼有直流、交流两种电机 的优点。其缺点是存在转矩脉动，转子上的转矩有一系列脉冲转矩的叠加，因双 凸极结构和磁路饱和非线性影响，合成转矩有一定的谐波分量，影响开关磁阻电 机的低速性能。永磁同步电机（PMSM）具有结构坚固、功率密度大、电机效率高、转矩密度高、控制精度高、良好的转矩平稳性及低振动噪声的特点。在新能 源汽车驱动方面具有很高的应用价值。其缺点是永磁体成本高、对温度敏感，在 温度较高时会产生不可逆的退磁现象影响其使用性能。 二、电动汽车驱动电机冷却系统简述 根据冷却系统所选用冷却介质不同，驱动电机的冷却形式可以分为风冷和液 冷两种方案。风冷可分为自然风冷和强迫风冷。液冷方案常用水、油等作为冷却液。由于纯电动客车驱动电机安装位置特殊，风冷不能满足其散热需求，目前普 遍采用液冷方式，包括油冷和水冷；冷却油的导热系数及热容量均小于水，且成 本较高。因此，纯电动客车驱动电机多采用冷却液冷却的形式。冷却液的主要成 分为：乙二醇、防腐蚀添加剂、抗泡沫添加剂、水。在电机机壳体中设计出水道 结构，通过冷却液在水道中的流动与机壳进行换热从而实现冷却功能。根据电机 水道布置方式的不同有以下四种结构方案：螺旋结构、半螺旋结构、圆周结构、 轴向结构。由于电动客车驱动电机散热环境的特殊性，电机的温度控制对冷却系 统有较高的要求。因此，结合电机布置方案和电动车行驶工况，设计有效的冷却
《插电式混合动力公交车动力系统能量消耗量台架试验 方法》编制说明 一、工作简况 1.1 任务来源 《插电式混合动力公交车动力系统能量消耗量台架试验方法》团体标准由中国汽车工程学会批准立项。 本标准是《插电式混合动力汽车试验方法》系列标准的一部分。《插电式混合动力汽车试验方法》系列标准由清华大学牵头，参加单位有中国汽车技术研究中心有限公司、中国科学院电工研究所、上海汽车集团股份有限公司、郑州宇通客车股份有限公司、浙江吉利控股集团有限公司、奇瑞汽车股份有限公司、浙江亚太机电股份有限公司。 本标准由清华大学牵头，参加单位有中国科学院电工研究所、中国汽车技术研究中心、郑州宇通客车股份有限公司。 1.2编制背景与目标 目前，市场上的插电式混合动力汽车的标称能耗与实际运行能耗存在较大差异，标称能耗的测试方法不能反映实际交通状况，且在空调未开启、常温条件进行测试。为此，本标准希望在考虑运行工况、空调、环境温度等因素下，提供一种反映车辆实际能耗水平的台架测试方法。 1.3主要工作过程 本标准于2018年6月立项；2018年7月-2018年9月研究、起草了标准框架；2018年10月-2019年5月进行了标准相关的试验操作工作；2019年6月-2019年11月进行了标准编写工作；2019 年12月-2020年3月，对标准进行了讨论和修改。预计2020年10月底之前完成标准报批稿。 二、标准编制原则和主要内容 2.1标准制定原则 在充分总结和比较了国内外插电式混合动力汽车能量消耗量测试方法的基础上，本标准对试验工况、环境温度、空调状态、综合能耗计算方法等方面作了较详细的规定，以确保试验充分反映车辆实际运行工况的能量消耗量。 2.1.1通用性原则
ID号：9034790 受控文件归档日期：2009-04-21 09:13:27 编码：ID号：xxxxxxx 受控文件归档日期：2009-04-xx 编 码： JLYY-XX -09 电动汽车用电机及控制器 技术条件 编制： 校对： 审核： 审定： 标准化： 批准： 浙江吉利汽车研究院有限公司 二○○九年五月
前言 为了规范电动汽车用电机及控制器的技术特性，控制驱动电机及控制器系统质量和出厂检验规则编制了本标准。 本标准由浙江吉利汽车研究院有限公司提出。 本标准由浙江吉利汽车研究院有限公司新能源技术开发部负责起草。 本标准主要起草人：刘波。 本标准于2009年5月13日发布并实施。
1 范围 本标准规定了吉利电动汽车使用的电机及控制器型号、要求、检验规则、标志、随车技术文件、包装、运输、贮存及质量承诺。 本标准适用于吉利电动汽车用的驱动电机及其控制器。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB 755-200 旋转电机定额和性能 GB/T 2423.17-1993 电工电子产品基本环境试验规程试验Ka：盐雾试验方法 GB/T 4772.1-1999 旋转电机尺寸和输出功率等级第1部分：机座号56～400和凸缘号55～1080 GB/T 4942.1-1985 电机外壳防护分级 GB/T 4942.2-1993 低压电器外壳防护等级 GB 10068.2-2000 轴中心高为56 mm及以上电机的机械振动—振动的测量、评定及限值 GB 10069.3-1988 旋转电机噪声测定方法及限值噪声限值 GB/T 12665-1990 电机在一般环境条件下使用的湿热试验要求 GB/T 12668-1990 交流电动机半导体变频调速装置总技术条件 GB 1471l-1993 中小型旋转电机安全通用要求 GB/T 17619-1998 机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值测量方法 GB/T 18488.2-2001 电动汽车用电机及其控制器试验方法 GB/T 2900.25-1994 电工术语旋转电机 GB/T 2900.26-1995 电工术语控制电机 GB/T 2900.33-1993 电工术语电力电子技术 GB/T 10069.1-2006 旋转电机噪声测定方法及限值第1部分：旋转电机噪声测定方法 GB 10069.3 旋转电机噪声测定方法及限值第3部分：噪声限值 GB/T 18488.1-2001 电动汽车用电机及其控制器技术条件 GB/T 18488.2-2001 电动汽车用电机及其控制器试验方法 3 定义
纯电动车驱动操纵系统 1驱动系统硬件设计 1．1制动能量回馈操纵过程能量回馈操纵主电路如图3所示，三相逆变电路采纳IGBT功率模块，模块中包括6个IGBT以及各开关管相对 应的续流二极管D1～D6［7-9］。本文采纳SVPWM磁链跟踪操纵技术，操纵PWM的开关时间，使逆变器的输出电压波形尽量接近正弦波，在 电机空间形成逼近圆形的旋转磁场。为了获得多边形旋转磁场逼近圆 形旋转磁场，在每个电压空间矢量的60°区间内能够有多个工作妆态。图4所示为第Ⅰ扇形区域，该扇形区内的T区间包括T0，T1，T2和T7对称分布，相对应的电压空间矢量为u0，u1，u2和u7，其功率开关管开关状态为000，100，110和111共4个状态［10］。该T区间内按 照开关序列输出的三相相电压波形如图5所示。状态1，给定电压空间矢量为u0(000)，功率开关管T2、续流二极管D4和D6导通，构成三 相回路，制动时的能量一部分由定子电阻消耗，另一部分存储于定子 电感中，此过程的电流流向如图6(a)所示。状态2，开关状态从u0切 换到u1，功率开关管T2关断，但因为T1承受反压仍处于关断状态， 其续流二极管D1导通，b，c相下桥臂的D4和D6导通，构成三相回路;制动过程中，将电机电感释放的能量回馈到直流侧电容和蓄电池中， 达到制动能量回收的目的，如图6(b)所示。状态3，开关状态从u1切 换到u2，功率开关管T3、二极管D1和D6导通，制动时，电机a和c 相电感释放的能量储存有直流侧电容和电池，而b相电感储存能量， 电流流向如图6(c)所示。状态4，开关状态从u2切换到u7，功率开关管T3，T5以及二极管D1导通，制动过程中，一部分能量消耗在定子 电阻上，另一部分制动能量存储于定子电感中，电流流向如图6(d)所示。由上述对区间Ⅰ操纵过程的分析可得，制动过程中，给定电压空 间矢量为零矢量时，电机定子的电感处于储能状态且定子电阻消耗一 部分能量，电流不经过直流侧电容和电池;当给定电压空间矢量为非零 矢量时，电机将机械能转换成电能，利用三相逆变器的二极管将电能 反馈到直流侧，为电容和蓄电池充电，实现制动能量反馈功能。
电动汽车驱动控制系统设计 摘要 驱动系统是电动汽车的心脏，也是电动汽车研制的关键技术之一，它直接决定电动汽车的性能，本文根据异步电动机矢量控制理论，结合电动汽车的实际要求，研究设计基于无速度传感器矢量控制的电动汽车驱动系统。矢量控制通过坐标变换将定子电流矢量分解为转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制，从而实现异步电动机磁通和转矩的解耦控制，已达到直流电动机的控制效果。最后，在Matlab环境中建立了仿真系统，验证了无速度传感器矢量控制系统原理应用于电动汽车驱动系统的可行性。 关键词：电动汽车；驱动系统；异步电动机；无速度传感器矢量控制
ABSTRACT Driving system is the heart of EV and one of the key parts of the vehicle that determines the performance of the EV directly. According to the control technique、the method of induction motor drive system and based on the factual requirement of EV, the speed sensorless vector control was designed in this article. By transforming coordinate, the stator current is decomposing two DC parts which orientated as the rotator magnetic field and controlled respectively, So magnetic flux and torque are decoupled. It controls the asynchronous motor as a synchronous way. Finally, intimation system is established in the environment of Matlab to validate these control arithmetic. The system proved its enormous practical value of application. Key words: EV; Drive system; Induction motor; speed sensorless vector control
纯电动汽车驱动电机应用概述 郑金凤 胡冰乐 张翔 (福建农林大学机电工程学院，福建 福州 350002) 摘 要：介绍了目前纯电动汽车的发展状况，叙述了纯电动汽车驱动电机不同类型的特点及相关的控制方法。还介绍了一些目前应用比较广泛的驱动电机控制方法的主要内容及其所解决的相关问题。 关键词：纯电动汽车 驱动电机 矢量控制 直接转矩控制 中图分类号：TP202 文献标识码：A Driving Motor for Electric Vehicles Application Overview Zheng Jinfeng Hu Bingle Zhang Xiang (College of Mechanical and Electronic Engineering，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou 350002，China) Abstract: the current state of development of electric vehicles and features of the electric vehicles are described.Otherwise,driving motors and its control methods are narrated. Also major contents of some driving motor control methods applied extensively at present and its related issues are discussed. Key words：Electric vehicle，Drive motor，Vector control，Direct Torque Control 引言 由于环境保护越来越受消费者和政府的重视，以及能源价格的不断上涨，使得世界的汽车制造商都纷纷加大开新能源汽车开发力度。在去年金融危机的影响下，今年以来，由于全球大多主流的汽车市场纷纷出现衰退，尤其以美国和日本为代表的两大汽车市场出现了急剧下滑，使得美国和日本汽车厂家不得不加速原本保守的计划，从而重新刺激美国和日本等原有核心市场。而电动汽车以电能为能源，具有零排放无污染的突出优点，因此备受汽车界的推崇。在中国，政府今年也不断的推出各种政策来促进纯电动汽车的发展。回顾一下国际上电动汽车的发展史，连这次至少有四次，世界汽车工业界要启动纯电动汽车，但是前三次都失败了。前三次失败主要是因为电池。前三次基本上都是以铅酸电池为基础，由于他的比能量和比价格都比较差，所以没有得到推广。现在随着电池技术的不断发展，使得纯电动汽车的推广得以实现。现在纯电动汽车主要采用的是锂电池，锂电池的比能量是铅酸电池的八到十倍，且质量轻。今年比亚迪、丰田、奇瑞等汽车公司都将推出各自的纯电动汽车。并且电动汽车将可能慢慢成为汽车发展的一种趋势和必然[1,2,3]。 1各种电动汽车驱动电机的性能[4-11] 纯电动汽车关键的难点重点在于电池技术和驱动电机。电池技术已经在一定程度上得到了突破。下面主要讨论一下驱动电机的相关状况。 1.1电动汽车驱动电机控制的关键问题 电动汽车是以车载电源为动力，并采用电动机驱动的一种交通工具。电机及其驱动系统是电动汽车的核心部件之一，由于电动汽车在运行过程中频繁起动和加减速操作，对驱动系统的有着很高的要求。下面主要阐述控制过程中的一些关键问题: （1）用在电动汽车的电动机应具有瞬时功率大、过载能力强(过载3～4倍)、加速性能好，使用寿命长的特点。 （2）电动汽车用电动机调速范围应该宽广，包括恒转矩区和恒功率区。要求在低速运行时可以输出大恒定转矩，来适应快速起动、加速、负荷爬坡等要求；高速时能够输出恒定功率，能有较大的调速范围，以适应平坦的路面、超车等高速行驶要求。
新能源汽车电机测试概述 新能源汽车作为实现能源革命的重要手段之一，其中电动汽车已然成为最热门的交通工具，而作为电动汽车核心部件的电驱部分，其性能和稳定性决定了一台电动汽车的品质。 目前电动汽车已经走进人们的生活，其安全性能必须得到保障。因此，电动汽车电机的测试显得尤为重要，在其生产之前要进行严格的型式试验。新能源汽车动力系统一般都是变频电机驱动系统，由动力电池、变频器、电机组成。对此系统进行仿真测试，需要额外用负载给电机加载，模拟汽车实际运行中的状态。 整个动力系统主要分为两部分做测试：控制部分和传动部分。控制部分需要对整个动力系统中连接各设备的CAN总线网络进行监控、报文解码和分析，一般使用CAN总线分析仪来进行总线网络报文分析。传动部分需要对其的电力情况进行测量分析，一般使用功率分析仪来对电池输出、变频器输出和电机输出进行同步测量，了解汽车动力部分在实际运行时动力设备的运行情况和工作效率。 电动汽车电机的测试项目包括： 1. 电机功率测试需求：模拟负载、冲击负载、起动性能、四象限运行、再生能量回馈效率。 2. 可靠性试验：温升试验、过载能力、最高转速、超速试验、转矩给定动态响应时间测试、耐久性试验 3. 电机参数：电机转矩特性及效率测试、堵转转矩和堵转电流试验 以上是GB-T 18488.1-2006 《电动汽车用电机及其控制器第一部分技术条件》和GB-T 18488.2-2006《电动汽车用电机及其控制器第二部分试验方法》国标要求的。 此外，目前做的比较好的厂家，还会对电机的驱动器进行测试，做电机和驱动器的联调。测量项目包括：电机运行时驱动器的输入输出参数测量、转换效率测量、电机运行时整个电机驱动系统的效率测试等。 在测试过程中，对电动汽车电机做最高转速试验的做法比较简单，就是给被试电机提供额定电压运行1分钟或者5分钟，过程中用传感器实时采集其转速值，最后看测试过程中出现的最高转速是多少即可。电超速试验做法不一样，超速试验是通过给被试电机一个高于额定的供电频率，让被试电机运行在额定转速的120%下，做1分钟的空转，最后观察此电机是否出现工作异常或外形形变。 在新能源汽车测试项中，要实现电动汽车电机的路况循环测试，对设备的要求较高。路况循环是一种比较复杂的电机测试项目，需要整个电动汽车电机测试系统的联调性能比较高方可实现。以MPT电机测试系统为例，它会让用户在软件上设置循环工况曲线，然后测功台架上的负载就会根据曲线来对被测电机进行动态变化的加载，实现路况循环测试。 工程技术笔记?2015 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd. 1
纯电动汽车电机驱动系统分析 当前推广的新能源汽车，包括燃料电池汽车、纯电动汽车和插电式混合动 力汽车。其中，纯电动汽车因为显著的环境效益和能源节约效益，尤其是在使 用过程中无大气污染物直接排放，所以受到国家层面的大力推动。纯电动汽车 主要由电机驱动系统、整车控制系统和电池系统3部分构成。其中，电机驱动系统的主要部件包括电机、功率转换器、控制器、减速器以及各种检测传感器等，功能是将电能直接转换为机械能。电机驱动系统作为纯电动车行使过程中的主 要执行结构，其驱动特性决定了主要驾驶性能指标[1]。因此，要改善纯电动汽 车的行驶性能，就需研究电机驱动系统的优化方案。 1电机驱动集成装置 纯电动汽车的电机驱动系统中，电机将电能转换为动能以产生驱动转矩， 而减速器与电机传动连接，在电机和执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用。目前，电机驱动系统的这3部分主要采用分体设计，然后由整车厂组装成为一个整体。这种组装形成的电机驱动装置，整体体积一般很大，因而对空间需 求也大。为使电机驱动装置能便利地在整车机舱布置，现有的一种解决方案是 集成关联的电机驱动部件。如图1所示，此新型装置由驱动电机、控制器、减速器和连接轴等主要部件集成。在电机驱动集成装置中，减速器位于驱动电机的 第一端，且与其延伸出的输出轴传动连接。连接轴与减速器传动连接，且沿驱 动电机的侧面向其第二端延伸。控制器位于连接轴的上方，与其连接的接线盒 用于容置驱动电机的电源线和控制线[2]。减速器的连接轴沿驱动电机的侧面延伸，使得整个电驱动装置的长宽尺寸相对较少。由于连接轴的尺寸远小于电机 的尺寸，且其所处位置的高度相对较低，将控制器直接设置在连接轴上方，就 实现整体高度的降低。相比于将控制器设置于电机的上方，此电机驱动集成装 置充分利用连接轴上方的空间，做到较小体积，因而对空间需求也小。b5E2RGbCAPklfHYJ6cEUqP AsthvQ VFNqwK3w9lbp Xh3ITF LbT LbiyTdmv cyAblH U2UOvE rzK0eX9MRyOv kWatvR DwH1XM AeBz8G。
《纯电动汽车驱动系统台架试验规范》 XX汽车有限公司 编制 校对 审核
1总则 针对工程样车搭载的驱动系统进行的台架试验项目，提供有效数据执行此规范。 2试验准备 2.1接收项目负责人及部门领导确认的试验任务书（委托单） 2.2根据委托单要求搭建驱动系统台架 2.3根据委托单要求选装测量仪器 2.4启动试验设备试运转 2.5根据委托单中试验项目要求进行试验 3试验项目 3.1系统联调试验 3.1.1联合电机控制器MCU，整车控制器VCU，动力电池，油门 踏板及其它辅助部件； 3.1.2由电机型号设定试验转速范围（0~F rpm），扭矩范围（0~F N.m），根据委托单设定转速步长（Pn rpm），扭矩步长（Qt N.m）； 3.1.3通过测控系统软件控制测功机恒转速模拟负载，调整油门踏 板位置至测试工况点；
3.1.4运转稳定30秒记录相关数据； 3.2驱动系统外特性试验 3.2.1设定试验要求电压； 3.2.2由电机型号设定试验转速范围（0~F rpm）； 3.2.3根据委托单要求设定转速； 3.2.4调整至油门踏板信号输出100%； 3.2.5记录电机转矩与转速变化曲线和电机功率与转速变化曲线 及相关数据； 3.2.6根据试验要求继续调整电压测试； 3.3驱动系统效率测试试验 3.3.1设定试验要求电压； 3.3.2由电机型号设定试验转速范围（0~F rpm）； 3.3.3根据委托单要求设定转速； 3.3.4根据委托单要求记录电机效率随转矩变化曲线； 3.3.5输出电机效率MAP图（电机效率、控制器效率、系统效率）； 3.4电机系统输出转矩标定试验 3.4.1设定试验要求电压； 3.4.2由电机型号设定试验转速范围（0~F rpm）； 3.4.3根据委托单要求设定转速； 3.4.4根据委托单要求模拟踏板信号发送转矩命令； 3.4.5记录电机输出转矩值，进行拟合比较输入输出转矩曲线；
新能源电动汽车电驱动 系统 标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]
现代电动汽车电驱动系统主要由四大部分组成：驱动电机、变速器、功率变换器和控制器。驱动电机是电气驱动系统的核心，其性能和效率直接影响电动汽车的性能。驱动电机和变速器的尺寸、重量也会影响到汽车的整体效率。功率变换器和控制器则对电动汽车的安全可靠运行有很大关系。 电驱动系统的由以下几个部分组成： 1．电动汽车驱动电机 选用小型轻量的高效电机，对目前电池容量较小、续驶里程较短的电动汽车现状显得尤为重要。早期电动汽车驱动电机大部分采用他励直流电机(DCM)。直流电机驱动系统改变输入电压或电流就可以实现对其转矩的独立控制，进行平滑调速，具有良好的动态特性，并且有成本低、技术成熟等优点。但是，直流电机的绝对效率低，体积、质量大，碳刷和换向器维护量大，散热困难等缺陷，使其在现代电动汽车中应用越来越少。随着电力电子技术、大规模集成电路和计算机技术的发展以及新材料的出现和现代控制理论的应用，机电一体化的交流驱动系统显示了它的优越性，如效率高、能量密度大、驱动力大、有效的再生制动、工作可靠和几乎无需维护等，使得交流驱动系统开始越来越多地应用于电动汽车中。目前在电动汽车中，主要采用永磁同步电机(PMSM)驱动系统、开关磁阻电机(SRM)驱动系统和异步感应电机(肼)驱动系统。 永磁同步电机(PMSM)是一种高性能的电机，具有体积小、重量轻、结构简单、效率高、控制灵活的优点，在电动汽车上得到了广泛的应用，是当前电动汽车用电动机的研发热点，是异步感应电机的最有力的竞争对手。目前，由日本研制的电动汽车主要采用这种电机，如Honda公司的EV Plus、Nissan公司的Altra和Toyota公司的RAV4及Prius车型等。但是，永磁电机的磁钢价格较高，磁性能受温度振动等因素的影响，有高温退磁等问题。 开关磁阻电机(SRM)是由磁阻电机和开关电路控制器组成的机电一体化新型调速电机。开关磁阻电机工作时，依次使定子线圈中的电流导通或截止，电流变化形成的磁场吸引转子的凸出磁极从而产生转矩。开关磁阻电机结构简单，成本较低，可靠性高，起动性能和调速性能好，控制装置也比较简单。然而在实际应用中，开关磁阻电动机存在着转矩波动大、噪声大、需要位置检测器等缺点，所以目前应用开关磁阻电机的驱动系统仍然很少，主要以Chloride公司的“Lucas”电动汽车为代表。 异步感应电机(M)具有结构简单、坚固、成本低、可靠性高、转矩脉动小、噪声小、转速极限高、无需位置传感器及免维护等特点，因而在电动汽车驱动电机领域里，是应用很广泛的一种无换向器电机。近年来，由IM驱动的电动汽车几乎都采用矢量控制和直接转矩控制。美国以及欧洲研制的电动汽车多采用这种电动机。 异步电机的矢量控制调速技术也比较成熟，其电驱动系统具有良好的性能，因此被较早地应用于电动汽车，目前仍然是电动汽车驱动系统的主流产品。迄今为止，美国“Impact’’系列、“ETX．2”型，日本“Cedric"、“OTwn"、“FEV"型，德国 “T4”、“190’’型等电动汽车均采用异步感应电机。异步电机的最大缺点是驱动电路复杂，效率比永磁电机和开关磁阻电机低，特别是在轻载运行时效率更低。因此，如何进一步提高异步电机的运行效率，己经成为人们关注的重要课题。 2．变速器
多电机驱动系统实验台 台架示意图 一、主要部件 1. 驱动电机及控制器1套 2. 负载电机及控制器1套 3. 高精度扭矩传感器1套 4. 行星排齿轮组合1套（定制） 5. 传动轴 二、主要功能及技术要求 1. 此台架要实现甲方提出的测试结构要求，实现电机、齿轮箱、半轴、传感器等部件的连接及扭力、转速的传递及数据测试。 2.此结构加工过程中保证连接部件的同心度及安装精度，结构应该具有一定的纠错能力，能够实现结构的位置调整。 3. 台架结构需要外观整洁。 4. 结构移交后应提供相应的技术资料及文件。 5.此台架结构设计及制作方应该不侵犯他方专利或者有相应结构专利、专利授权等，不具有专利风险。
三、主要技术参数 1）试验台架外形不超过1500×1000×700mm，钢质材料，包含：驱动电机连接轴、驱动电机支撑架、齿轮箱前端安装板、齿轮箱后端安装板、齿轮箱安装座、结构安装底座、底座加工费、扭矩传感器安装支架、扭矩传感器膜片联轴器、台架减振机构、安装辅件(螺丝，轮子等) 以及外观处理（外观发黑处理）。 2）驱动电机形式： 伺服电机 匹配电压 200V 额定功率不小于0.75kW 额定转速不低于3000rpm 响应频率不低于1KHz 使用绝对式编码器，位数不小于23位 2）行星排齿轮组合参数： 齿轮加工精度不小于5级 最高输入转速不低于3000rpm 最大输入转矩不低于100Nm 箱体一侧或两侧透明，便于观察行星排齿轮运动情况 3）负载电机形式： 伺服电机 匹配电压 200V 额定功率不小于4kW 额定转速不低于2000rpm 响应频率不低于1KHz 使用绝对式编码器，位数不小于23位 4) 转矩测量：量程不低于0-±500N.m, 扭矩测量精度不低于±0.05N.m, 供电电压为24VDC，工作温度为常温。
几种常用电动汽车的驱动系统的比较及永磁同步电动机的相对优势 2012年1月30日 电动汽车用永磁同步电机的发展分析 彭海涛，何志伟，余海阔 (华南理工夫学电力学院，广州510640) 摘要：简要的比较了几种常用电动汽车的驱动系统，并指出了永磁同步电动机的优势。在各类驱动电机中，永磁同步电机能量密度高，效率高、体积小、惯性低、响应快，有很好的应用前景，介绍了电动车驱动用永磁同步电机的目前研究状况以及目前的研究热点和发展趋势。关键词：电动汽车；永磁同步电机；弱磁控制；控制策略；应用 中圈分类号：TM351, TM341 文献标志码：A 文章编号：1001—6848[2010)06-0078-04 O引言 电动汽车具有低噪声、零排放、高效、节能及能源多样他和综合利用等显著优点，成为各国开发的主流。电动汽车的发展有赖于技术的进步，尤其是需要进一步提高其驱动系统的性能。电动汽车对其驱动系统的要求是转矩控制能力良好，转矩密度高，运行可靠性及在整个调速范围内的效率尽可能高，从而保证车辆具有良好的动力性能和操控性，同时在车载动力电池未能取得突破的情况下，延长车辆的续驶里程。研究并开发出高水平的电机驱动控制系统，对提高我国电动汽车驱动系统水平及电动汽车的产业化具有重要意义[2]。 随着永磁材料性能的提高和成本的降低，永磁同步电动机以其高效率、高功率因数和高功率密度等优点，正逐渐成为电动汽车驱动系统的主流电机之一。 1电动汽车用电动机及驱动系统比较 电气驱动系统作为现代电动汽车的核心，主要包括：电动机、功率电子元器件及控制部分。评价电动车的电气驱动系统实质上主要就是对不同电动机及其控制方式进行比较和分析。目前正在应用或开发的电动车用电动机主要有直流电动机(DCM)、感应电动机(IM)、永磁电动机(PM)、开关磁阻电动机(SRM)网类。下面分别对几种电气驱动系统进行简要分析和说明，其总体比较见表l。 1.1直流电动机驱动系统 在电动汽车领域最早使用的就是直流电动机。直流电动机结构简单，易于控制，具有良好的电磁转矩控制特性，但是由于采用机械换向结构，维护困难，并产生火花，容易对无线电产
电动汽车电机控制器 一、电机控制器的概述 根据GB/T 18488.1-2001《电动汽车用电机及其控制器技术条件》对电机控制器的定义，电机控制器就是控制主牵引电源与电机之间能量传输的装置、是由外界控制信号接口电路、电机控制电路和驱动电路组成。 电机、驱动器和电机控制器作为电动汽车的主要部件,在电动汽车整车系统中起着非常重要的作用,其相关领域的研究具有重要的理论意义和现实意义。 二、电机控制器的原理 图1 汽车电机控制器原理图 电机控制器作为整个制动系统的控制中心，它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。控制器接受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。 三、电机控制器的分类 1、直流电机驱动系统 电机控制器一般采用脉宽调制(PWM)斩波控制方式，控制技术简单、成熟、成本低，但效率低、体积大等缺点。 2、交流感应电机驱动系统 电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频调速方式实现电机调速，采用矢量控制或直接转矩控制策略实现电机转矩控制的快速响应。
3、交流永磁电机驱动系统 包括正弦波永磁同步电机驱动系统和梯形波无刷直流电机驱动系统，其中正弦波永磁同步电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频调速方式实现电机调速；梯形波无刷直流电机控制通常采用“弱磁调速”方式实现电机的控制。由于正弦波永磁同步电机驱动系统低速转矩脉动小且高速恒功率区调速更稳定，因此比梯形波无刷直流电机驰动系统具有更好的应用前景。 4、开关磁阻电机驱动系统 开关磁阻电机驱动系统的电机控制一般采用模糊滑模控制方法。目前纯电动汽车所用电机均为永磁同步电机，交流永磁电机采用稀土永磁体励磁，与感应电机相比不需要励磁电路，具有效率高、功率密度大、控制精度高、转矩脉动小等特点。 四、电动控制器的相关术语 1、额定功率：在额定条件下的输出功率。 2、峰值功率：在规定的持续时间内，电机允许的最大输出功率。 3、额定转速：额定功率下电机的转速。 4、最高工作转速：相应于电动汽车最高设计车速的电机转速。 5、额定转矩：电机在额定功率和额定转速下的输出转矩。 6、峰值转矩：电机在规定的持续时间内允许输出的最大转矩。 7、电机及控制器整体效率：电机转轴输出功率除以控制器输入功率再乘以100%。 扩展阅读： WP4000变频功率分析仪应用于电动汽车电机试验 现行的电动汽车相关标准大全 如何选择电动汽车电池监测系统 hb