新能源汽车电机(新能源汽车电机控制器)

 

一、电机控制器的作用及组成

电机控制器（MCU）是纯电动汽车驱动电机控制系统的重要组成部件，它主要起到调节电机运行状态，使其满足整车不同运行要求的目的。具体来说就是 MCU 从整车控制器获得整车需求（挡位、加速、制动等指令），从动力电池获得电能，经自身逆变器调制，获得驱动电机所需电能，从而使电机的转速和转矩满足整车的要求（启动、加速、制动、减速、爬坡、能量回收等）。

电机控制器是驱动电机系统的控制中心，英文缩写为MCU，主要由控制模块、驱动模块、功率模块、传感器及散热风扇等组成。

二、逆变的基本原理

1.逆变

车辆工作过程中，动力电池输出直流电，并输入给电机控制器，电机控制器将直流电变成交流电，然后输出给电机进而传递给车辆驱动装置，在此过程中，将直流电变成交流电的过程，称为逆变。

2.典型逆变电路

如图下所示，以单相桥式逆变电路为例，S1~S4是桥式电路的 4 个臂，通过改变开关S1~S4的闭合状态，即可改变负载的电压电流方向。

按照一定频率的开启和关闭开关，可以实现负载电压U0由正至负，即电流由直流变为交流。其中，可以使用 IGBT（绝缘栅双极型晶体管）实现开关的开启和关闭功能，使用 PWM（脉冲宽度调制）实现开关频率控制。

工业所占用电量最高。工业又包括三项，分别是：采矿业（3.60%），制造业（50.25%），电力、热力、燃气及水生产和供应业（13.24%）。每项包括若干工业行业。

3.电机控制器工作原理

在驱动电机系统中，电机控制器对所有的输入信号进行处理，根据位置传感器检测到转子位置信号，经处理后得到电机实际转速信号；根据挡位、加速、制动踏板等信号，处理后得到电机的需求转速；并通过矢量控制，得到 PWM 发生器的输入信号，通过驱动电路产生控制逆变器功率元件（IGBT）导通和断开的控制信号，输入给逆变器，从而控制车辆的启动运行、行驶速度、刹车等行驶状态；同时，MCU将系统运行状态通过CAN网络进行信息共享发送，从而实现车辆行驶状态的反馈。

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驱动电机控制器对驱动电机的控制分为驱动控制、速度控制、方向控制和制动控制。

（1）驱动控制：MCU 内部的逆变器将动力电池提供的两相直流电逆变为电压、频率可调的三相交流电，供给驱动电机并驱动汽车运行。

（2）速度控制：采用PWM控制改变逆变器输出的三相交流电的电压和频率就可以改变电机的转速转矩，从而对汽车进行调速。

（3）方向控制：通过改变逆变器中IGBT的导通顺序就可以改变输出三相交流电的相序，实现电机反转，从而改变汽车的运行方向。

（4）制动控制：驱动电机作为发电机运行将动能变为电能产生三相交流电，经逆变器变为直流电反馈回动力电池，进行再生制动。

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