纯电动汽车电机及控制器

电动汽车用电机及控制器布置规范1范围本蟒准规定了电动汽车用电机及控制器（以下荷称电机及控制器）及其相关附件的布置形式和布置原则°本标准适应于本公司生产的混合动力、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是必不“少的。

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Q/OC JT108-2008整车二维数模装配间隙设计3术语和定义Q/OC TU08—2008界定的术语和定义适用于本标?（L4布置形式4-1分类电机及控制器布置可简单分为前丘、后置，控制器一般布置在电机正上方。

4.2纯电动汽车本公司研发的纯电动汽车的电机布置一段为前置，其布置形式如下二a）纯电动汽车电机前过，电机与减速器同轴布:a,与整车ZX平面垂直，如图1所示：b）貌电动汽车控制器前置.为了接线方便和缩近堆束长度，控制群布置在电机接战盒位置的正上•方与整车ZX平面垂直，如图2所示工图1前置电机布置形式I图2前亘控翻器布克形式］<3混合动力汽车混合动力汽车的电机布置M以前置也可以后置，其布置形式如下，El）混合动力汽车电机前置,电机与发动机同轴布置与整车ZX平面垂直，如图3所示：b）混合动力汽车控制楼而置，为了接线方便和筋短缓束长度，同时要避让发动机及其附件J控制器布置在电机上方与整车ZX平面垂直,如图4所示Fc）混合动力汽车电机及控制器后置，为了实现四强功能,发动机前置，电驱动桥后:B・电机及控制器后置，电机与旗速器同轴布丘修整车ZX平面垂直.图3前五电机布适形式n图4前置控制赤布置形式II图5后置电机布置形式对于电机、控制器及其附件的布置，底保证工作川配J井能灌足整车布置的需要和整车性能的发挥；应保证机舱与发动机、变速器,底盘之间布置和设计的合理也电机及控制器的通风散热.诏音隔热良好，与其他零部件最小间隙合理、拆卸方便F同时还要保证安装T艺性、有足热的刚度和强度.一般从以下几个方面进行布置考出r动、除占间隙要求工装配工艺性要求；雄脩方便性等要求：。

纯电动汽车整车控制器的构成、原理、功能说明整车控制器是电动汽车正常行驶的控制中枢，是整车控制系统的核心部件，是纯电动汽车的正常行驶、再生制动能量回收、故障诊断处理和车辆状态监视等功能的主要控制部件。

整车控制器包括硬件和软件两大组成部分，它的核心软件和程序一般由生产厂商研发，而汽车零部件供应商能够提供整车控制器硬件和底层驱动程序。

现阶段国外对纯电动汽车整车控制器的研究主要集中在以轮毂电机驱动的纯电动汽车。

对于只有一个电机的纯电动汽车通常不配备整车控制器，而是利用电机控制器进行整车控制。

国外很多大企业都能够提供成熟的整车控制器方案，如大陆、博世、德尔福等。

1整车控制器组成与原理纯电动汽车整车控制系统主要分为集中式控制和分布式控制两种方案。

集中式控制系统的基本思想是整车控制器独自完成对输入信号的采集，并根据控制策略对数据进行分析和处理，然后直接对各执行机构发出控制指令，驱动纯电动汽车的正常行驶。

集中式控制系统的优点是处理集中、响应快和成本低；缺点是电路复杂，并且不易散热。

分布式控制系统的基本思想是整车控制器采集一些驾驶员信号，同时通过CAN总线与电机控制器和电池管理系统通信，电机控制器和电池管理系统分别将各自采集的整车信号通过CAN总线传递给整车控制器。

整车控制器根据整车信息，并结合控制策略对数据进行分析和处理，电机控制器和电池管理系统收到控制指令后，根据电机和电池当前的状态信息，控制电机运转和电池放电。

分布式控制系统的优点是模块化和复杂度低；缺点是成本相对较高。

典型分布式整车控制系统示意图如下图所示，整车控制系统的顶层是整车控制器，整车控制器通过CAN总线接收电机控制器和电池管理系统的信息，并对电机控制器、电池管理系统和车载信息显示系统发送控制指令。

电机控制器和电池管理系统分别负责驱动电机和动力电池组的监控与管理，车载信息显示系统用于显示车辆当前的状态信息等。

典型分布式整车控制系统示意图下图为某公司开发的纯电动汽车整车控制器组成原理图。

纯电动汽车驱动系统的组成
驱动系统是电动汽车的核心，一般由控制器、功率转换器、驱动电机、机械传动装置和车轮组成。

其功用是将蓄电池组中的化学能以电能为中间媒介高效地转化为车轮动能，进而推动汽车行驶，并能在汽车制动及下坡时，实现再生制动（即将汽车动能吸收并转化为蓄电池化学能储存起来，从而增加续驶里程）。

驱动电机的作用是将动力电池的电能转化为机械能，通过传动装置驱动车轮，或由其直接驱动车轮。

电子控制器即电机调速控制装置，其作用是控制电机的电压或电流，完成电机的转矩和转向的控制，从而实现电动汽车变速和变向。

功率转换器用做DC—DC转换（直流一直流）和DC—AC转换（直流一交流）。

DC—DC 转换器又称直流斩波器，其作用是将蓄电池的直流电转换为电压可变的直流电，并将再生制动能量进行反向转换，用于直流电机驱动系统。

DC—AC转换器通常称为逆变器，其作用是将蓄电池的直流电转换为频率、电压均可调节的交流电，也能进行双向能量转换，用于交流电机驱动系统。

机械传动装置是将电机的转矩传给汽车传动轴或直接传给车轮（轮毂电机）。

相对于传动内燃机汽车，电动汽车的机械传动装置大大简化，故其机械效率得以提高。

电源系统包括蓄电池组、充电器和能量管理系统。

电源是制约电动汽车发展的主要因素，其应具有高的比能量（即能量密度）和比功率（即功率密度），以满足汽车的续驶里程和动力性的要求。

辅助系统包括辅助动力源、动力转向系统、导航、照明、刮水器、收音机和音响等，它们是汽车操纵性和乘坐舒适性的保证。

电动汽车控制器原理
控制器是电动汽车中的核心设备之一，它通过调节电池与电动机之间的电流来控制电动汽车的速度和力度。

控制器的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：
1. 接收信号：控制器通过接收来自油门踏板的信号，了解驾驶员的意图。

油门踏板的位置决定了控制器应该输出多少电流。

2. 电流控制：控制器接收到信号后，根据预设的算法，将信号转化为相应的电流输出。

这个过程实际上是一种电流放大器的操作，调整电流的大小和方向。

3. 电池管理：控制器还负责管理电池的使用情况，以保证电池长时间的使用寿命。

控制器会监测电池的电压和电流，根据情况采取相应的措施，例如过载保护、电池均衡等。

4. 电机控制：最后，控制器将调整后的电流输出到电动汽车的电机中。

电机根据接收到的电流，转化为相应的力矩，推动车辆行驶。

总的来说，电动汽车控制器的原理就是根据驾驶员的意图，控制电池与电机之间的电流，从而实现对电动汽车的控制。

控制器通过精确的信号处理和电流调节，使得电动汽车能够平稳、高效地运行。

在此过程中，控制器还负责对电池进行管理，确保电池的安全和寿命。

纯电动汽车整车控制器（VCU）详细介绍⼀、国外产品介绍：（1）丰⽥公司整车控制器丰⽥公司整车控制器的原理图如下图所⽰。

该车是后轮驱动，左后轮和右后轮分别由2个轮毂电机驱动。

其整车控制器接收驾驶员的操作信号和汽车的运动传感器信号，其中驾驶员的操作信号包括加速踏板信号、制动踏板信号、换档位置信号和转向⾓度信号，汽车的运动传感器信号包括横摆⾓速度信号、纵向加速信号、横向加速信号和4个车轮的转速信号。

整车控制器将这些信号经过控制策略计算，通过左右2组电机控制器和逆变器分别驱动左后轮和右后轮。

（2）⽇⽴公司整车控制器⽇⽴公司纯电动汽车整车控制器的原理图如下图所⽰。

图中电动汽车是四轮驱动结构，其中前轮由低速永磁同步电机通过差速器驱动，后轮由⾼速感应电机通过差速器驱动。

整车控制器的控制策略是在不同的⼯况下使⽤不同的电机驱动电动汽车，或者按照⼀定的扭矩分配⽐例，联合使⽤2台电机驱动电动汽车，使系统动⼒传动效率最⼤。

当电动汽车起步或爬坡时，由低速、⼤扭矩永磁同步电机驱动前轮。

当电动汽车⾼速⾏驶时，由⾼速感应电机驱动后轮。

（3）⽇产公司整车控制器⽇产聆风LEAF是5门5座纯电动轿车，搭载锂离⼦电池，续驶⾥程是160km。

采⽤200V家⽤交流电，⼤约需要8h可以将电池充满；快速充电需要10min，可提供其⾏驶50km的⽤电量。

⽇产聆风LEAF的整车控制器原理图如下图所⽰，它接收来⾃组合仪表的车速传感器和加速踏板位置传感器的电⼦信号，通过⼦控制器控制直流电压变换器DC／DC、车灯、除霜系统、空调、电机、发电机、动⼒电池、太阳能电池、再⽣制动系统。

（4）英飞凌新能源汽车VCU & HCU解决⽅案该控制器可兼容12V及24V两种供电环境，可⽤于新能源乘⽤车、商⽤车电控系统，作为整车控制器或混合动⼒控制器。

该控制器对新能源汽车动⼒链的各个环节进⾏管理、协调和监控，以提⾼整车能量利⽤效率，确保安全性和可靠性。

该整车控制器采集司机驾驶信号，通过CAN总线获得电机和电池系统的相关信息，进⾏分析和运算，通过CAN总线给出电机控制和电池管理指令，实现整车驱动控制、能量优化控制和制动回馈控制。

纯电动汽车电机驱动系统的工作原理
纯电动汽车电机驱动系统是指将电能转化为机械能以驱动汽车去运动的系统。

纯电动汽车电机驱动系统大体上可以分为驱动电机、调速器、控制器和驱动电池四部分组成，下面结合四个部分的功能介绍其工作原理。

驱动电机是纯电动汽车电机驱动系统的核心，它将外部输入的电能转化成机械能，并将其发挥出来驱动汽车行驶。

驱动电机一般有永磁电机和调速电机两种，其中永磁电机可以提供一个固定的转速输出，而调速电机则可以通过改变电路中的控制信号来改变驱动电机的输出转速。

控制器作为纯电动汽车电机驱动系统的控制中心，它根据驾驶者的操作，通过调整电子信号，对驱动电机的转速、对应的汽车速度及控制方向等进行控制，使汽车正常行驶。

此外，调速器也起着特殊的作用，它实现了驱动电机和控制器之间的联系，它通过改变输入信号来影响电机的控制，使控制器能够控制和调节电机的输出功率、转速和扭矩等指标。

最后是驱动电池，它将外部输入的电能转换成电流供给给驱动电机使用，一般分为铅酸电池和镍氢电池两种。

综上所述，纯电动汽车电机驱动系统是把外部电力转换成机械能驱动汽车的系统，其核心部件有驱动电机、控制器、调速器和电池，它们之间会相互联系，控制器根据驾驶者的操作来调节电机的输出功率，电机把电能转换成机械能来驱动汽车，电池为驱动电机提供能源，整个系统共同协调，从而实现汽车的正常行驶和操控。

纯电动汽车的peu工作原理纯电动汽车的PEU工作原理随着环保意识的增强和汽车技术的不断发展，纯电动汽车作为一种零排放的交通工具，正逐渐受到人们的关注和青睐。

纯电动汽车的PEU（Power Electronics Unit）是其核心部件之一，它起着控制和管理电能的重要作用。

本文将从纯电动汽车的PEU工作原理进行详细介绍。

PEU是纯电动汽车中的电力电子系统，主要由电动机控制器、直流/交流变换器和高压直流/直流变换器组成。

它的主要功能是将储存在电池中的直流电能转换为交流电能供电给电动机，并且通过控制电机的转速和扭矩来实现车辆的运行。

电池组是纯电动汽车的能量来源，它将储存的直流电能提供给PEU。

电池组的电压一般较高，通常为数百伏特，而电动机需要的电压一般较低，通常为几十伏特，因此需要PEU进行电压转换。

高压直流/直流变换器就是负责将电池组的高压直流电能转换为电动机所需的低压直流电能。

变换器通常采用硅控整流器和继电器等电力元器件，通过调整开关的状态来控制电流的流向和电压的大小。

直流/交流变换器是PEU的另一个重要组成部分。

它的主要作用是将低压直流电能转换为电动机所需的交流电能。

直流/交流变换器通常采用三相桥式逆变器，通过逆变器中的硅控开关来实现电能的转换。

逆变器根据电机的工作要求，输出相应频率和幅值的交流电信号，控制电机的转速和扭矩。

电动机控制器是PEU中最关键的部分，它负责控制电动机的运行。

电动机控制器根据车辆的驾驶需求，通过接收来自车辆控制系统的信号，对电动机进行精确的控制和调节。

控制器通过调整直流/交流变换器和高压直流/直流变换器的工作状态，使得电动机能够以适当的转速和扭矩运行。

同时，电动机控制器还负责对电池组的电流、电压和温度等进行监测和保护。

纯电动汽车的PEU工作原理可以简单概括为：电池组提供高压直流电能，经高压直流/直流变换器降压后供给直流/交流变换器，再经过直流/交流变换器将电能转换为交流电能供给电动机，最后由电动机控制器对电动机进行精确控制和调节。

电动汽车电机控制器硬件功能安全纯电动或混动动⼒汽车上的电机控制器MCU（Motor Control Unit），其主要功能就是将电池的⾼压直流电，转换为交流电，来驱动电机运⾏。

作为电动汽车传动链上的重要⼀环，如果MCU 失效，直接威胁到⼈员的⽣命安全。

这就是所谓的功能安全问题，国际上也有相关的ISO 26262标准，国内对应的是GBT 34590。

现在功能安全话题很热门，出门交流不谈功能安全，就显得⾃⼰外⾏⼀样。

那什么是功能安全？⽤⼈话解释就是，电⼦器件组成的MCU，在⼯作过程中，如果任何软硬件出了问题，产⽣的后果都不应该威胁到⼈⾝安全。

如上图所⽰，MCU的主要作⽤就是⽤⽮量控制驱动电机运⾏，要实现⽮量控制就要检测电机电流、电池电压和电机转⼦位置等信号。

另外MCU通过CAN通讯来接收VCU的指令、反馈本⾝的运⾏状态。

通常硬件设计和功能安全相关的⽬标有两个：1、降低随机失效（器件⽼化）和系统失效（⼈为设计）；2、如果出现随机失效后，系统能达到安全状态，同时尽量消除系统失效。

可以这样简便但不严谨的来区分随机失效和系统失效，随机失效就是找不到根本原因的、不可复现的，系统失效是能复现的、能找到根本原因的。

降低随机失效通常的原则是监控、冗余、分散、诊断等。

消除系统失效通常的原则是跟踪设计需求、模块化设计等，主要是加强设计流程的管理。

安全状态MCU如果失效后，希望其能进⼊⼀种安全的状态，在安全状态下，MCU不会损坏，同时电机不会产⽣⾮预期的转矩。

电动汽车上MCU控制的电机通常是永磁电机，永磁电机是感性负载，⽽且⾼速下有危险的反电动势存在，所以MCU故障后，并不能仅仅通过IGBT开路来达到安全的状态。

常⽤的安全状态有如下两种：a. 主动短路ASC（Active short circuit）通过同时开通三相桥的全部上管或全部下管，将电机的三相绕组短路。

电机短路后，反电动势不会影响MCU的直流端，⾼压安全。

但电机会有短路电流，通常情况下该电流不会超过电机的峰值电流，短时间不会影响电机和MCU的发热。

纯电动汽车控制系统
纯电动汽车控制系统主要包括：车辆行驶控制器（即主控制器ECU）、电机控制ECU、电池控制ECU和CAN总线监控单元。

主控制器相当于纯电动汽车的大脑，它起到控制全局的作用。

主控制器ECU接收汽车上传感器的信息，经A/I转换后计算，编码为CAN报文，发送到总线上控制其它节点的工作。

同时，将一些整车相关信息（车速、电池容量、踏板位置等信息）在组合仪表上显示出来。

其中最核心的是通过传感器的输入值与系统当前状态及汽车工况等条件计算出合适的电机扭矩值，指挥电机正常工作。

电机控制ECU的主要工作是以主控制器发送扭矩值为输入值，采用双闭环控制来调速电机，使电机控制在需要的转速下。

还可以根据电机的温度变化控制电机的冷却水泵和冷却风扇，从而有效地调节电机的温度，从而有效地调节电机的温度。

纯电动车的电池是由十几块单体电池成组供电的，并保证在不供电时电池不成组。

由于单个电池性能差异，电池控制ECU控制电池充放电过程中的均衡性，保证电池性能。

同时，还提供给主控器电池的信息及电池充放电能量最大值。

CAN总线监控单元主要对总线上传输的数据进行实时监控、实时记录和实时报警，还提供离线分析功能及纯电动汽车调试阶段对主控制器主要计算参数进行标定的功能。

浅谈纯电动汽车驱动电机及控制系统纯电动汽车驱动电机及控制系统是纯电动汽车最重要的组成部分之一。

顾名思义，这个系统由两个主要组成部分组成——电动汽车的驱动电机和电机控制器。

如果说油车的发动机和变速器是油车的心脏，那么电动汽车的驱动电机和控制系统就可以说是电动汽车的心脏。

以下将详细介绍驱动电机及控制系统的概念，种类、结构、工作原理和发展趋势。

一、驱动电机的概念驱动电机是指电动汽车中负责电能转化为机械能，并将车辆推动的电动机。

它是纯电动汽车最重要的动力源。

驱动电机有很多种类，其中最常见的是异步电机和永磁同步电机。

异步电机与传统的交流电动机相似，但它的结构更为简单，并且由于其转速受电源频率的限制，因此已经被淘汰。

永磁同步电机则是最常见的驱动电机类型之一，由于其具有高效率、高功率因数、高转矩密度和较小的转子惯量，因此在纯电动汽车中被广泛采用。

二、控制系统的概念控制系统是指负责控制驱动电机正常工作的系统。

它由控制器、传感器组成。

控制器是控制电机运转的“智能大脑”,是纯电动汽车中最重要的部分之一。

它不仅负责控制电机的启动、停止和转速，还将车速信息、加速度信息、电池电压信息等反馈给其他控制系统完成整车系统的协同控制。

三、纯电动汽车驱动电机的结构纯电动汽车驱动电机的结构大致分为电机电器、轴承端盖、轴承、转子、定子几部分。

其中，电机电器也称为电机本体，由定子、转子等组成。

定子通常由铜线绕制成线圈，线圈由垫片、断路器、导体等构成。

转子由永磁体和导体组成，永磁体是负责产生相应磁场的重要部分。

四、驱动电机和控制系统的工作原理纯电动汽车驱动电机和控制系统的工作原理首先需要知道的是，驱动电机是一种交流电动机，其转矩与电机电流的平方成正比。

控制器发出开机指令之后，电机通过转子和定子间的转换相互作用产生旋转力，推动车辆运动。

控制器负责电能的传输和电机的控制，可以提高电池使用时间，最大化驱动电机的效能。

随着技术的不断发展，纯电动汽车驱动电机和控制系统也在不断地升级改进。

整车控制器实物图如图二所示。

性能指标：1）工作环境温度：-30℃—+80℃2）相对湿度：5%~93%3）海拔高度：不大于3000m4）工作电压：18VDC—32VDC5）防护等级：IP65功能指标：1）系统响应快，实时性高2）采用双路CAN总线（商用车SAE J1939协议）3）多路模拟量采样(采样精度10位)；2路模拟量输出（精度12位) 4）多路低/高端开关输出5）多路I/O输入6）关键信息存储7）脉冲输入捕捉8）低功耗，休眠唤醒功能该项目使用的INFINEON的物料清单：IPG20N06S2L-65xxxxxx发表于2012-5-23 11:27:45 |只看该作者||整车控制器（VMS，vehicle management Syetem），即动力总成控制器。

是整个汽车的核心控制部件，它采集加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应判断后，控制下层的各部件控制器的动作，驱动汽车正常行驶。

作为汽车的指挥管理中心，动力总成控制器主要功能包括：驱动力矩控制、制动能量的优化控制、整车的能量管理、CAN网络的维护和管理、故障的诊断和处理、车辆状态监视等，它起着控制车辆运行的作用。

因此VMS的优劣直接影响着整车性能。

纯电动汽车整车控制器(Vehicle Controller)是纯电动汽车整车控制系统的核心部件，它对汽车的正常行驶，再生能量回收，网络管理，故障诊断与处理，车辆的状态与监视等功能起着关键的作用。

与各部件控制器的动态控制相比，整车控制器属于管理协调型控制。

整个车辆系统采用一体化集成控制与分布式处理的车辆控制系统的体系结构，各部件都有独立的控制器，整车控制器对整个系统进行能量管理及各部件的协调控制。

为满足系统数据交换量大，实时性、可靠性要求高的特点，整个分布式控制系统之间采用CAN总线进行通讯。

整车控制器主要由控制器主芯片，Flash存储器和RAM存储器及相关电路组成，控制器主芯片的输出与Flash存储器和RAM存储器的输入相连。

纯电动汽车整车控制器是电动汽车的关键部件之一，负责控制电动汽车的动力传动系统、能量管理系统以及车辆各部分的协调运行。

整车控制器的控制逻辑关乎着电动汽车的性能、能效和安全性。

下面将从控制逻辑的设计原则、各部分功能模块的控制逻辑和控制逻辑的效能优化等方面简述纯电动汽车整车控制器的控制逻辑。

一、控制逻辑的设计原则纯电动汽车整车控制器的控制逻辑设计要满足以下几个原则：1. 安全性原则：控制逻辑设计应确保车辆在各种工况下能够保持稳定、安全的运行。

2. 效能原则：控制逻辑设计应确保车辆在各种工况下能够保持最佳的能效。

3. 灵活性原则：控制逻辑设计应确保车辆在不同工况下能够有良好的响应能力和适应能力。

二、功能模块的控制逻辑整车控制器包括能量管理系统、动力传动系统和车辆管理系统等功能模块。

各功能模块的控制逻辑如下：1. 能量管理系统的控制逻辑：能量管理系统负责管理电池的充放电过程、能量回收过程和能量分配过程。

其控制逻辑主要包括电池状态估计、SOC控制、能量管理策略等。

2. 动力传动系统的控制逻辑：动力传动系统负责驱动电动汽车的电机进行运转。

其控制逻辑主要包括电机转速控制、电机扭矩控制、换挡控制等。

3. 车辆管理系统的控制逻辑：车辆管理系统负责监测车辆各部分的状态，并根据需要进行控制。

其控制逻辑主要包括车载通信、车辆监测、车载诊断等。

三、控制逻辑的效能优化控制逻辑的效能优化是整车控制器设计的重要环节。

控制逻辑的效能优化包括控制算法的优化、参数的优化和系统的协同优化等方面。

1. 控制算法的优化：通过不断改进控制算法，提高整车控制器的响应速度和控制精度，使车辆在各种工况下都能保持最佳的运行状态。

2. 参数的优化：对整车控制器的各种参数进行优化调整，确保整车控制器在各种工况下都能有最佳的性能表现。

3. 系统的协同优化：通过整车控制器各功能模块之间的协同优化，提高车辆的能效和安全性。

纯电动汽车整车控制器的控制逻辑设计是电动汽车技术创新的重要组成部分，对整车性能、能效和安全性起着关键作用。