纯电动汽车主要部件之驱动电动机控制器介绍

1.驱动电动机控制器结构

驱动电动机控制器类型为电压型逆变器，利用IGBT将直流电转换为交流电，额定电压为330V，主要功能是控制电动机和发电机等根据不同工况控制电动机的正反转、功率、扭矩、转速等。即控制电动机的前进、倒退，维持电动汽车的正常运转。关键零部为IGBT，IGBT实际为大电容，目的是为了控制电流的工作，保证能够按照驾驶员的意愿输出合适的电流参数。

驱动电动机控制器总成包含上、中、下三层，上、下层为电动机控制单元，中层为水道冷却控制单元，总成还包括信号接插件（包含12V电源/CAN线/挡位/加速踏板/刹车/旋变/电动机温度信号线/预充满信号线等），2根动力电池正负极接插件、3根电动机三相线接插件、2个水套接头及其他周边附件。电动机驱动器的结构如下图所示。

2.驱动电动机控制器功能

① 控制电动机正反向驱动、正反转发电。

② 控制电动机的动力输出，同时对电动机进行保护。

③ 通过CAN与其他控制模块通信，接收并发送相关的信号，间接地控制车上相关系统正常运行。

④ 制动能量加馈控制。

⑤ 自身内部故障的检测和处理。

⑥ 最高工作转速：在额定电压时，运行所能达到的最高转速为7500r/min。

⑦ 半坡起步功能。

⑧ 防止电动机飞车、防止IPM保防护。

⑨ 采集P挡、R挡、N挡、D挡位信号。

⑩ 采集油门深度传感器和刹车深度传感器信号。

3.绝缘栅双极晶体管控制原理

绝缘栅双极晶体管（IGBT）被认为是电动汽车的核心技术之一。它的作用是进行交流电和直流电转换，同时还承担电压的高低转换功能。另外也将电动机回收的交流电流转换成可供蓄电池充电的电流。IGBT的结构如下图所示。

动力电池组和电动机的正负极分别与IGBT模块的输入端及输出端连接，IGBT的输出电压由主控制器向其输入的PWM信号控制。在控制器运行过程中，主控制器通过采集分析加速踏板、制动踏板、车速等传感器信号来进行电动机电压的输出控制，输出方式是将PWM信号传递到IGBT模块，通过采集电动机电压、电动机电流、电动机和IGBT模块的温度等反馈信号进行系统的过流、过压、过热保护。

4.驱动系统控制策略

电动汽车行驶过程中，驾驶员根据实际行驶工况的需要，通过操作加速踏板、制动踏板、变速器操纵杆来控制电动汽车的车速。在不考虑换挡的情况下，加速踏板的信号就代表驾驶员的指令，因此电动汽车的车速实际上是通过驾驶员实现广义的车速闭环控制来实现的。

按加速踏板所代表的给定指令不同，控制系统可以分为开环控制系统、电流闭环控制系统和车速-电流双闭环控制系统。

开环控制系统就是用加速踏板信号代表主控制器向IGBT模块输送PWM占空比信号，其特点是线路简单，成本低，但是当电池电压参数变化时，没有自动调节作用，抗干扰能力差，起步加速和动力指示不高。

电流单闭环控制系统就是用加速踏板信号代表电动机电枢电流，即电动机的输出扭矩。电流单闭环车速控制系统的主要特点是响应时间短，控制准确，且具有自调节能力，但是此系统容易出现过流现象，可能导致电动机或者控制器损坏。

加速踏板信号代表驾驶员期望车速的控制系统称为车速控制系统。如安装车速传感器检测车速，并将与期望车速相比较构成反控制，则称为车速单闭环控制系统。双闭环控制系统具有比较满意的动态性能，加速踏板位置直接代表驾驶员的期望车速，直观，便于理解，启动加速好，动力性好。

动力电动机再生制动：电动力系统中采用了“再生制动器”，它利用电动机的发电来再次利用动能。电动机通常在通电后开始转动，但是让外界力量带动电动机旋转时，它又可作为发电机来发电。因此，利用驱动轮的旋转力带动电动机发电，在给蓄电池充电的同时，又可利用发电时的电阻来减速。该系统在制动时与液压制动器同时控制再生制动器，完美地将原来在减速中作为摩擦热散失的动能回收为行驶用能量。城市中行驶时，反复进行的调速操作具有较高的能量回收效果，所以在低速时优先使用再生制动器。例如，在城市中行驶100km，即可再生相当于1L汽油的能量。

5.预充满信号回路控制

预充电目的：在没有进行预充的情况下，主接触器吸合可能引起电流过大而烧结主接触器和击穿电容。

钥匙置于ON挡时，为缓解高压电池的冲击，电池管理器先吸合预充接触器控制继电器。来自动力电池的高压电经过预充接触器与两个并联的限流电阻，加载到母线正极上。驱动电动机控制器检查母线正极上的电压达到动力电池额定电压的2/3时，向电池管理器反馈一个预充满信号。此后组合仪表OK灯点亮，从而电池管理器控制正极放电接触器的控制器吸合，断开预充接触器的控制器。

如有故障，则用诊断仪检查预充情况。如预充失败，则进行以下操作。

①检查电池管理器是否进行预充。

②从电池管理器K05连接器后端引线。

③检查线束端子M33-25（钥匙ON挡）与车身的电压（正常值小于1V）。

如果不正常，则更换电池管理器，再检查高压电源电路。

预充满信号回路如下图所示。