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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]。
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]](https://img.taocdn.com/s1/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。
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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。
宝马i3电动汽车电机控制系统解析（一）一、整车性能概述根据官方公布的数据显示电机功率可达125kw，扭矩可达250Nm。
基于360V的电压平台，在不同的转矩和转速下，对宝马i3的电机做了性能和效率测试，电机在500~9000rpm之间，输出扭矩达到125Nm时的效率可以到94%。
随着速度的增加，电控效率从88%增加至99%，当电机转速高于5000rpm，输出扭矩大于50Nm时，电机和电控的综合效率可以达到90%以上。
通过这些测试可以确认，0~4000rpm电机都可以输出250Nm；5000~11400rpm电机可以输出峰值功率125kw。
宝马i3的电机控制器采用两片英飞凌TC1797的32位双系统做为系统平台，以确保系统的高性能和可靠性，至于内部程序能否直接下载，那就得看系统是否加密了。
如下图所示：逆变器采用英飞凌650V/800A的FS800系列IGBT。
针对它120KW的功率而言，逆变器搭载的电容仅仅为450V/475μF，也有可能是在电池端还有额外的电容并联。
整系统原理如下图：（1）电机电子伺控系统（EME）电机电子伺控系统（EME）是一个安装在铝壳内的功率电子装置。
在该铝壳内具有下列组件：电机电子伺控系统（EME）控制单元、DC-DC变换器、变频器（逆变器和整流器）、充电电子装置。
整个铝壳被称为电机电子伺控系统。
电机电子伺控系统在电动车内安装于电机上。
带有其集成组件的整个铝壳在其他文件中也称为驱动单元。
维修时可以单独更换电机电子伺控系统和电机。
为此，必须事先拆卸带电机和电机电子伺控系统组成单元的后桥。
随后脱开电机和电机电子伺控系统。
电机电子伺控系统的铝壳在保养时禁止打开。
针对混合动力汽车（PHEV），电机电子伺控系统与电机分开供货，因此在供货时根据电机进行校准。
EME模块管路连接接口分布如图4-69所示。
电机电子伺控系统的接口可以划分为下列几类：12V接口、高压接口、电位补偿导线接口、冷却液管接口。
电动汽车电机系统的测试与评估随着环保和节能意识逐渐增强，电动汽车逐渐成为汽车行业的新热点。
而电动汽车电机系统的测试与评估则成为电动汽车开发过程中不可或缺的一部分。
本文将从电动汽车电机系统的测试与评估入手，分析测试与评估的目的、方法、难点和趋势。
一、测试与评估的目的电动汽车电机系统的测试与评估的主要目的是为了验证电机系统设计是否满足性能指标要求，以及是否符合法律法规的标准。
具体来说，测试与评估需要验证电机系统的功率、转速、扭矩、效率等指标是否符合要求，以及电机系统的接口和互联性能是否良好。
同时，测试与评估还需要检测电机系统在各种工况下的动力性能、耐久性和可靠性，以确保电机系统满足汽车行驶的需求和安全性要求。
二、测试与评估的方法电动汽车电机系统的测试与评估需要采用多种方法和手段，包括仿真、实验室测试和道路测试。
具体来说，仿真可以模拟电机系统各种工况下的性能指标，快速获取各项性能参数和数据，从而较大程度上降低开发成本和开发时间。
实验室测试则必须进行电机系统在实际条件下的各种性能测试，包括功率、转速、扭矩、效率等指标的测试和电机系统在各种工况下的可靠性、耐久性测试等。
最后，道路测试则可以对电动汽车电机系统从整车的角度进行测试评估，包括行驶工况下的动力性能、操控性、舒适性、能耗和安全性等方面的测试。
三、测试与评估的难点电动汽车电机系统的测试与评估面临着多种难点和挑战。
其中，最主要的难点在于电机系统的热管理和充电管理。
电机系统在工作过程中会产生较大的热量，若不能对电机系统的热管理进行有效控制，则会降低电机系统的工作效率、提高能耗，甚至会影响电机系统的寿命。
另外，电动汽车的充电管理也是一个非常重要的问题，充电速度和电池寿命等问题需要得到有效解决才能吸引更多的电动汽车用户。
四、测试与评估的趋势随着电动汽车的普及和电机技术的不断进步，电动汽车电机系统的测试与评估也将面临新的趋势和挑战。
其中，最重要的趋势是拥抱人工智能和大数据技术，将电动汽车电机系统测试与评估与智能化结合起来，从而提高测试的准确性和效率。
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。
