电机驱动控制系统2
基于AUTOSAR的电动汽车驱动电机控制系统设计与实现
3、传感器与执行器设计：传感器负责采集电机的状态信息，如转速、电流、 温度等，并将信息传递给电机控制器。执行器则根据控制器的指令来调整电机的 运行状态，如扭矩输出、速度等。
4、通信接口设计：基于AUTOSAR的电动汽车驱动电机控制系统采用CAN （Controller Area Network）或LIN（Local Interconnect Network）等通信 协议进行数据传输。这使得各个组件之间的数据交互更加稳定和可靠。
三、结论
用于电动汽车的永磁同步电机驱动控制系统是现代电动汽车的核心部分，对 于车辆的性能和效率起着决定性的作用。在设计和实现该系统时，需要充分考虑 到系统的稳定性、可靠性和效率性，同时要结合实际使用情况进行持续的优化和 升级。只有这样，才能为电动汽车的发展提供有力的支持。
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一、AUTOSAR与电动汽车驱动 电机控制系统
AUTOSAR是一种面向服务的架构，它为汽车电子控制单元（ECU）提供了一套 统一的接口和规范。这使得不同供应商的ECU能够相互协作，从而实现更高效和 可扩展的系统设计。对于电动汽车的驱动电机控制系统来说，AUTOSAR提供了新 的设计和实现的可能性。
基于AUTOSAR的电动汽车驱动电机 控制系统设计与实现
目录
01
一、AUTOSAR与电动 汽车驱动电机 三、优势与挑战
04 四、未来展望
05 参考内容
随着全球对环保和能源转型的重视，电动汽车（EV）已经成为交通产业未来 的重要发展方向。在EV的核心技术中，驱动电机控制系统扮演着重要的角色，它 直接决定了车辆的性能和效率。近年来，AUTOSAR（AUTomotive Open System ARchitecture）作为一种开放和标准化的汽车电子架构，正在被广泛地应用于EV 的设计与开发。本次演示将探讨基于AUTOSAR的电动汽车驱动电机控制系统的设 计与实现。
电机驱动系统名词解释
电机驱动系统名词解释
电机驱动系统名词解释
1.启动控制：启动控制又称为启动器控制或启动调节，它是电动机启动过程中所需的电器设备，是控制电动机转速的重要部件。
2.变频器：变频器是一种电机驱动系统，它使用电子元件将内部输入电源的频率及电压调节为固定频率，以控制和调整电机的转速及功率，从而控制电机的输出功率。
3.数字化控制装置：数字化控制装置是一种用于对电机驱动系统及其他控制设备进行数字化控制的装置，通常用于更精确地控制电机的转速及功率。
4.自动化控制器：自动化控制器是一种具有定时和定压功能的控制装置，用于自动控制电机的转速及功率，从而实现按指定要求控制电机。
5.传感器：传感器是一种装置，它可以感测到电机的运行状态，具有检测电机转速、功率、温度、负载和电流等功能。
使用传感器进行反馈可以精确地控制电机的输出功率。
6.驱动箱：驱动箱是电机驱动系统中主要的元件，由电机、变频器、启动装置及控制装置等组成，为整个驱动系统提供动力源。
第四章 驱动电机及控制系统
组通过的线电流值。
额定转速
在额定电压输入下以额定功率输出时对应的电机最低转速。
额定功率
额定条件下，电机轴上输出的机械功率。
峰值功率
在规定的时间内，电机允许输出的最大功率。
最高工作转速 相应于电动汽车最高设计车速的电机转速。
最高转速
在无带载条件下，电机允许旋转的最高转速。
额定转矩
电机在额定功率和额定转速下的输出转距。
整车控制器（VCU）根据驾驶员意图发出各种指令，电机 控制器响应并反馈，实时调整驱动电机输出，以实现整车的 怠速、前行、倒车、停车、能量回收以及驻坡等功能。电机 控制器另一个重要功能是通信和保护，实时进行状态和故障 检测，保护驱动电机系统和整车安全可靠运行。
第四章 驱动电机及控制系统
2.电动汽车对驱动电机性能的要求
由于存在电刷、 换向器等易损件, 所以必须进行定期维护 或更換。
第四章 驱动电机及控制系统
2.新能源汽车直流电动机的性能要求 （1）低能耗性
为了延长一次充电续驶里程以及抑制电动机的温升、 尽量 保持低损耗和高效率成为直流电动机的重要特性 。 近年来, 由 于稀土系列永磁体的研究开发, 直流电动机的效率已明显提高, 能耗明显减低。 （2）环境适应性
直流电动机作为新能源汽车的驱动电机时, 与在室外使用时 的环境大致相同, 所以要求在设计时充分考虑密封的问题, 防止 灰尘和水汽侵入电动机, 另外还要考虑电动机的散热性能。
第四章 驱动电机及控制系统
（3）抗振动性 由于直流电动机具有较重的电枢, 所以在颠簸的路况行驶时,
车辆振动会影响到轴承所承受的机械应力, 对这个应力进行监 控和采取相应的对策是很有必要的。 同时由于振动, 很容易影 响到換向器和电刷的滑动接触, 因此必须采取提高电刷弹簧预 紧力等措施。
电机控制系统的工作原理及应用
电机控制系统的工作原理及应用一、引言电机控制系统是现代工业中广泛应用的一种自动化系统。
它通过对电机的控制，实现对机械设备的精确控制和调节。
本文将介绍电机控制系统的工作原理及其在各个领域的应用。
二、电机控制系统的工作原理电机控制系统主要由以下几个组成部分组成：1.电机：电机是电机控制系统的核心部件，负责转换电能为机械能。
电机的类型可以是直流电机、交流电机或步进电机等。
2.电源：电源为电机提供所需的电能。
3.传感器：传感器用于感知电机的工作状态和环境参数，如转速、温度等。
4.控制器：控制器是电机控制系统的大脑，负责对电机进行控制和调节，根据传感器的反馈信号进行判断和决策。
5.执行器：执行器将控制器发出的控制信号转换为电机所需的驱动力，驱动电机正常工作。
电机控制系统的工作原理可以概括为以下几个步骤：1.接收信号：控制器接收传感器传来的电机状态信号和环境参数信号。
2.判断和决策：控制器根据接收到的信号进行判断和决策，确定电机应该采取的工作模式和参数。
3.发出控制信号：控制器根据决策结果发出相应的控制信号。
4.控制电机：执行器接收控制器发出的控制信号，将其转换为电机所需的驱动力，控制电机正常工作。
5.监测与反馈：控制器持续监测电机的工作状态，并根据传感器的反馈信号进行实时调节和控制。
三、电机控制系统的应用电机控制系统广泛应用于各种工业领域和生活场景。
以下列举了几个常见的应用领域：1.机械制造：电机控制系统在机械制造中起到关键作用。
它可以控制机床、输送设备、装配线等机械设备的运行，实现精确的加工和组装。
2.自动化生产线：电机控制系统被广泛应用于自动化生产线。
它可以实现对生产线上的各种机械设备的自动控制和调节，提高生产效率和产品质量。
3.物流仓储：电机控制系统在物流仓储领域也有重要应用。
它可以控制货物的输送、分拣和储存，实现高效的物流管理。
4.汽车制造：电机控制系统在汽车制造中扮演重要角色。
它可以控制汽车的发动机、制动系统、转向系统等关键部件，实现对汽车性能和安全的控制和调节。
电机驱动系统(完整)
八、开关磁阻电机控制系统
1. 开关磁阻电机结构
定、转子为结构双凸结构。 定、转子齿满足错位原理， 即错开1/m转子齿距。 通电一周，转过一个转子齿。 需要转子位置传感器。
6/4极的开关磁阻电动机
2. 开关磁阻电动机工作原理
靠磁通收缩产生转矩
转矩：
开关磁阻电机的 转矩瞬时值正比于 电流的平方， 也正比于电感对转 子位置角的变化率。
+
+C
-C
PWM 输入
电动“1” 回馈制动“ 0”
驱动信号 输出
6. 无刷直流电机及其控制系统的优缺点
优点： 1. 具有直流电机的控制特性。 2. 控制相对简单。 3. 电机效率高，体积小。
缺点： 1. 由于永磁材料贵，电机价格较贵。 2. 过热容易导致永久性失磁。 3. 弱磁运行较困难。 4. 需要转子位置传感器。
功率变换器主电路
交流电机电枢绕组
六、无刷直流电机控制系统
1. 系统构成
三相功率 变换器
控制电路 控制器
永磁 同步电机
转子位置 传感器
自控式永磁 同步电机
2.无刷直流电机与永磁同步电机差别
B0(e0)
永磁同步电机
0
无刷直流电机
2π ωt
一对极下不同的气隙磁密分布图
3.无刷直流电机工作原理
有6个定子空间磁势。
A iA
根据转子位置传感器检
测到的转子位置和要求
FBA
FCA
转向来决定产生哪一个
X
磁势。
产生的平均转矩最大。 FBC
S
Z
iC
C
FAC
F0
N
FCB
Y
iB
4.2任务二 驱动电机及控制系统结构原理
任务二 驱动电机及控制系统结构原理
1.驱动电机系统 动力电池的高压直流电输送至电机控制器，电机控制器将直流电转换为交流电输送 给驱动电机。
任务二 驱动电机及控制系统结构原理
1.驱动电机系统 在再生能量阶段，通过车轮的旋转带动电机转动。此时电动机转为发电机的功能， 由电机控制器将电机产生的交流电转为直流电，然后向动力电池充电。
任务二 驱动电机及控制系统结构原理
2.电机控制器 （3）电机控制器 电机控制器通过脉冲宽度调制PWM的方式控制IGBT工作，从而将电流从DC转换 到AC(电池到驱动电机)或者从AC转化到DC(驱动电机到电池)。
任务二 驱动电机及控制系统结构原理 3.电机系统运行数据分析
任务二 驱动电机及控制系统结构原理 3.电机系统运行数据分析
目录
CONTENTS
任务二 驱动电机及控制系统结构原理
任务二 驱动电机及控制系统结构原理
学习目标 1.了解驱动电机及控制系统基本结构 2.了解电机控制器的功能及结构原理 3.能够分析驱动电机系统的运行数据
任务二 驱动电机及控制系统结构原理
一、相关知识 1.驱动电机系统 新能源电动汽车的驱动电机系统主要由驱动电动机DM和电机控制器MCU组成， 电机系统通过高低压线束、冷却管路与整车其它系统进行连接。
任务二 驱动电机及控制系统结构原理
1.驱动电机系统 （3）旋转变压器 旋转变压器是一种电磁式传感器，又称作同步分解器，简称旋变。用来测量驱动电 机的转轴角位移和角速度。由激励绕组、余弦绕组和正弦绕组3个线圈组成。
任务二 驱动电机及控制系统结构原理
2.电机控制器 （1）电机控制器功能 电机控制器是驱动电机系统的控制中心，又称智能功率模块，通常简称为MCU。 主要功能是控制电机的旋转速度、旋转方向以及再生能量回收。此外，电机控制器 还要对电流传感器、电压传感器、温度传感器等输入信号进行处理，并将驱动电机 系统的运行状态通过CAN总线发送给整车控制器。
新能源汽车驱动电机与控制技术 模块二 电机学基础知识
4000-6000
1.0 1.0 良 差 一般 4000-6000 最好 差 差 大、重 高 低
4000-10000
1.0-1.5 2.5 良 好 好 4000-15000 好 一般 一般 小、轻 高 高
9000-15000
0.8-1.2 3.5 优 一般 好 9000-15000 好 好 好 一般、一般 低 高
<15000
0.6-1.0 4.5 优 一般 好 〉15000 好 好 好 小、轻 最低 一般
二、新能源汽车常用电机驱动系统 （七）各种电机的比较 各种电机在我国的发展现状：
（1）交流异步电机驱动系统我国已建立了具有自主知识产权异步电机驱动 系统的开发平台，形成了小批量生产的开发、制造、试验及服务体系；产品 性能基本满足整车需求，大功率异步电机系统已广泛应用于各类电动客车； 通过示范运行和小规模市场化应用，产品可靠性得到了初步验证。
二、新能源汽车常用电机驱动系统 （8）瞬时功率大，过载能力强，要保证汽车具有4~5倍的过载能力，以满足短 时内加速行驶与最大爬坡的要求。 （9）环境适应性好，要适应汽车本身行驶的不同区域环境，即使在较恶劣的环境 中也能够正常工作，具有良好的耐高温、耐潮湿性能。 （10）制动再生效率高，在汽车减速时，能够实现反馈制动，将能量回收并反馈 回电池，使得电动汽车具有最佳能量利用率。 （11）其他：结构简单，价格低廉，适合大批量生产，运行时噪声低，使用维修 方便。 （12）与一般工业用电机不同，用于汽车的驱动电机应具有调速范围宽、起动转 矩大、后备功率高、效率高的特性，此外，还要求可靠性高、耐高温及耐潮、结 构简单、成本低、维护简单、适合大规模生产等。未来我国电动汽车用驱动电机 系统将朝着永磁化、数字化和集成化方向发展。
电机二次控制原理
电机二次控制基于电机的电磁原理， 通过改变电机的输入电压、电流或频 率等参数，实现对电机的运行状态的 控制。
电机二次控制的意义
01
02
03
提高电机运行效率
通过精确控制电机的输入 参数，使电机在最佳状态 下运行，从而提高电机的 运行效率。
实现电机精确控制
电机二次控制可以实现电 机的速度、位置、转矩等 参数的精确控制，满足各 种复杂应用场景的需求。
轨道交通
电机二次控制在轨道交通领域应用广泛，如地铁、 轻轨等，实现列车的精确控制和安全运行。
3
航空航天
电机二次控制应用于航空航天领域，如飞机、卫 星等，实现高精度、高可靠性的运动控制。
新能源领域
风力发电
电机二次控制应用于风力发电系统，实现风机的最大功率点跟踪 和稳定运行。
太阳能发电
电机二次控制在太阳能发电系统中发挥重要作用，实现太阳能板的 最优角度调整和最大功率输出。
储能系统
电机二次控制应用于储能系统，如电池储能、飞轮储能等，实现能 量的高效存储和释放。
其他领域
智能家居
电机二次控制应用于智 能家居系统，如智能窗 帘、智能门窗等，实现 家居环境的智能化和便 捷化。
医疗器械
电机二次控制在医疗器 械中应用广泛，如手术 机器人、电动轮椅等， 提高医疗服务的效率和 质量。
电机二次控制原理
contents
目录
• 电机二次控制概述 • 电机二次控制的核心技术 • 电机二次控制的实现方式 • 电机二次控制的应用领域 • 电机二次控制的挑战与发展趋势
01 电机二次控制概述
定义与基本原理
电机二次控制定义
在电机驱动系统中，通过控制器对电 机进行速度、位置、转矩等参数的精 确控制，实现电机的高效、稳定运行 。
电驱动控制系统的工作原理
电驱动控制系统的工作原理
电驱动控制系统是由电机、电源、控制器及相关传感器组成的系统。
其工作原理如下：
1. 电源供电：电驱动控制系统使用电源提供电能给电机。
电源可以是直流电源或交流电源，根据系统需求而定。
2. 控制器接收信号：控制器是电驱动控制系统的核心部件，接收来自用户输入或传感器的信号。
用户输入信号可以包括加速、减速、转向等操作指令。
3. 传感器检测参数：电驱动控制系统通常配备不同类型的传感器，用于检测电机的转速、位置、温度等参数，并将这些参数传输给控制器。
4. 控制算法处理信号：控制器根据接收到的信号和传感器检测到的参数，通过预设的控制算法进行处理。
控制算法可以根据需要进行调整，以实现不同的控制目标。
5. 控制信号输出：控制器经过处理后，会产生控制信号，将其发送给电机。
控制信号可以调整电机的电流、电压等参数，从而影响电机的运行状况。
6. 电机运行：电机根据接收到的控制信号进行动作。
电机会根据控制信号的变化调整自身的转速、扭矩等，以达到控制系统预设的要求。
7. 反馈信息传回控制器：电驱动控制系统通常会内置反馈传感器，用于检测电机运行状态。
反馈信息会传回控制器，以便控制器根据反馈信息进行进一步的调整和优化。
通过不断循环上述步骤，电驱动控制系统可以实现对电机的精确控制，满足用户的需求。
新能源汽车结构与检修课件-第四章驱动电机及控制系统
机械效率
在额定运行时电机轴上输出的机械功率与电机在额定运行时电源输入
到电机定子绕组上的功率之比值。
电机及控制器整 电机转轴输出功率除以控制器输入功率
体效率
温升
电机在运行时允许升高的最高温度。
（2）各种驱动电机的基本性能比较
项目 功率密度 过载能力（%） 峰值效率（%） 负荷效率（%） 功率因数（%） 恒功率区 转速范围（rpm） 可靠性 结构的坚固性 电机的外形尺寸 电机质量
却很大，因此产生一定的主磁通所需要的励磁电流较大， 一般为额定电流的20~50%。励磁电流是无功电流，励 磁电流较大是异步电动机功率因数较低的主要原因。为
提高功率因数，必须减小励磁电流，最有效的方法就是 减小气隙长度。异步电动机的气隙大小一般为0.2~1.5 mm左右。
(5)小型化、轻量化 直流电动机的转子部分含有较大比例的铜, 如电枢绕
组和换向器铜片, 所以与其他类型的电动机相比, 直流电 动机的小型化和轻量化更难以实现。 目前可以通过采用 高磁导率、 低损耗的电磁钢板减少磁性负荷, 虽然增加了 成本, 但可以实现轻量化 。
(6)免维护性 对于电刷, 根据负荷情况和运行速度等使用条件的不
直流电动机 低 200
85-89 80-87 ------------4000-6000 一般
差 大 重
三相异步电动机 中
300-500 94-95 90-92 82-85 1：5
12000-20000 好 好 中 中
永磁同步电动机 高 300
95-97 97-85 90-93 1：2.25 4000-10000 优良 一般
他励
并励
串励
图4-6直流电机的励磁方式
复励
直流电机励磁绕组所耗功率虽只占整个电机功率的1～3%， 但其性能随励磁方式不同产生很大差别，电动机的机械特性 也大不相同，如图4-7所示
2路电机驱动模块的使用方法
2路电机驱动模块的使用方法
2路电机驱动模块的使用方法主要包括以下步骤：
1. 硬件连接：将双路直流电机驱动模块的VCC和GND引脚连接到外部电
源的正负极上，电压范围为5V-12V。
将直流电机的正极连接到M+和M-
引脚上，负极连接到M-和M+引脚上。
将控制板的IO口与模块的IN1、
IN2、IN3、IN4引脚相连，其中IN1和IN2控制第一个电机，IN3和IN4
控制第二个电机。
2. 参数设置：通过控制器或者其他设备，设置双路电机驱动模块的控制参数，如速度、位置、转矩等。
根据实际需求，调整参数以实现所需的运动控制效果。
3. 启动电机：通过控制器或者其他设备，启动双路电机驱动模块，开始控制两个电机的运动。
实时监测电机的状态，根据需要进行调整和优化。
双路电机驱动模块在各个领域都有广泛的应用。
在工业自动化中，可以用于控制机械臂、输送带等设备的运动；在机器人领域，可以用于控制机器人的各个关节的运动；在医疗设备中，可以用于控制手术机器人、医疗影像设备等的运动。
双路电机驱动模块的使用可以提高设备的精确性、稳定性和效率。
以上内容仅供参考，建议咨询专业人士获取更准确的信息。
电驱动控制系统的组成和工作原理
电驱动控制系统的组成和工作原理电驱动控制系统是一种将电能转化为机械能的系统，广泛应用于各种电动设备和机械设备中。
它由多个组成部分构成，包括电源、电机、传感器和控制器等。
本文将从组成和工作原理两个方面进行详细介绍。
一、组成1. 电源：电驱动控制系统的电源一般为直流电源或交流电源。
直流电源常用于直流电动机的驱动，交流电源常用于交流电动机的驱动。
电源为电驱动系统提供所需的电能。
2. 电机：电驱动控制系统中的电机是将电能转化为机械能的关键部件。
根据不同的应用需求，电驱动系统中常用的电机有直流电机、交流电机和步进电机等。
电机负责接收控制信号，并将电能转化为机械能，驱动设备的正常运行。
3. 传感器：传感器在电驱动控制系统中起到感知和监测的作用。
通过传感器可以实时获取设备运行状态的各种参数，如速度、位移、温度等。
这些参数将作为控制系统的反馈信号，用于控制器对电机进行调节和控制。
4. 控制器：控制器是电驱动控制系统的核心部件，负责对电机进行控制和调节。
控制器接收传感器提供的反馈信号，并根据设定的控制策略，生成控制信号，通过控制信号来调节电机的转速、转向和负载等参数，以实现对设备的精确控制。
二、工作原理电驱动控制系统的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1. 传感器感知：传感器感知设备的运行状态，如转速、位移、温度等参数，并将这些参数转化为电信号。
2. 控制器处理：控制器接收传感器提供的电信号，根据设定的控制策略和算法，对电机进行控制和调节。
控制器使用反馈控制算法，将传感器提供的反馈信号与设定值进行比较，计算出控制信号。
3. 控制信号输出：控制信号由控制器输出，经过电路传输到电机驱动器。
4. 电机驱动：电机驱动器接收控制信号，并通过电路将信号转化为适合电机驱动的电流或电压信号。
驱动器将电流或电压信号传递给电机，控制电机的转速、转向和负载等参数。
5. 电机运行：电机根据接收到的电流或电压信号，将电能转化为机械能，驱动设备正常运行。
BLDC电机驱动系统的设计与控制
BLDC电机驱动系统的设计与控制一、引言随着电气化和智能化时代的到来，电机的应用日益广泛，其中包括无刷直流电机（Brushless DC Motor，BLDC）的应用。
BLDC 电机比传统的有刷电机在功率，效率，噪音等方面更加优越，逐渐成为热门的电机类型。
本文旨在介绍BLDC电机驱动系统的设计与控制。
二、BLDC电机的结构与工作原理BLDC电机由定子和转子组成。
定子由绕组、铁芯、端盖和轴承组成，转子由永磁体、轴和转子芯组成。
BLDC电机通过由无刷交流电动机电控制器驱动，由交流电源产生的交流电能转换成直流电源驱动电机，交换电流的方向使电机转速单向改变。
BLDC电机的转子上装有永久磁体，当电磁铁控制摆臂（电子换向器）的电流发生改变时，摆臂上的电流也发生改变，使摆臂产生磁力作用于转子上的永磁体，电机将按程序旋转。
BLDC电机利用电子励磁器（ESC）驱动，在驱动上根据电机合理功率和电机特性选择适当的PWM频率进行控制。
电机转子位置由电子励磁器通过观察电极式绝缘体旋转特性来确定。
三、BLDC电机驱动系统设计BLDC电机驱动系统主要由以下部分组成：1. 电机本体：包含电机的绕组、转子、定子、永磁体、轴承等元件。
2. 电机控制系统：主要是控制模块和功率驱动模块。
控制模块包括控制器、检测器、电源系统和信号输入系统等等；功率驱动模块包括电机驱动芯片、电源菜单、PWM驱动芯片、电源管理芯片等。
3. 电机驱动源：主要是DC电源，驱动电机需要定电压和定电流，详细的如下表格所示。
驱动电机的参数 | DC电源参数---|---Phase (U, V, W) | DC 驱动电压电机频率 | DC驱动电压电机转速 | DC 驱动电流电机力矩 | DC驱动电流（最大）表1：BLDC电机的驱动参数在BLDC电机驱动系统中，电子控制器扮演着重要的角色，电子控制器负责将输入信号转化为驱动电机的信号，控制电机正反转、转速、制动等操作。
其中，输入信号通常采用角度位置传感器进行电气信号准确定位，从而实现闭环速度控制。
电力驱动控制系统的组成
电力驱动控制系统的组成电力驱动控制系统是一种利用电力驱动设备运行和控制的系统。
它由多个组成部分组成，每个部分都有特定的功能和作用。
下面将逐一介绍电力驱动控制系统的组成。
1. 电源系统：电力驱动控制系统的第一个组成部分是电源系统。
电源系统提供所需的电能，以便驱动控制系统中的各个设备和组件。
电源系统可以是交流电源或直流电源，根据系统的需求选择合适的电源类型。
2. 电机：电机是电力驱动控制系统中的关键组件之一。
它将电能转换为机械能，用于驱动设备的运行。
根据不同的应用需求，电力驱动控制系统可以采用不同类型的电机，如直流电机、交流电机、步进电机等。
3. 控制器：控制器是电力驱动控制系统中的核心部分。
它接收来自传感器的反馈信号，根据预设的控制算法，控制电机的运行状态和参数。
控制器可以采用不同的控制方式，如开环控制和闭环控制，以实现对设备运行的精确控制。
4. 传感器：传感器是电力驱动控制系统中的重要组成部分，用于感知环境和设备的状态。
传感器可以测量温度、压力、速度、位置等物理量，并将其转换为电信号，通过控制器进行处理和分析。
传感器的选择要根据具体应用需求和测量要求来确定。
5. 接口模块：接口模块是电力驱动控制系统中的连接桥梁，用于连接各个组件和设备。
接口模块可以是数字接口或模拟接口，用于传输信号和数据。
它还可以提供与外部设备或系统的通信接口，以实现数据交换和控制命令的传输。
6. 保护装置：保护装置是电力驱动控制系统中的重要组成部分，用于保护设备和系统的安全运行。
保护装置可以监测电流、电压、温度等参数，一旦发生异常情况，及时采取保护措施，避免设备损坏和人员伤害。
7. 驱动器：驱动器是电力驱动控制系统中连接控制器和电机的设备。
它接收控制信号，并将其转换为适合电机的电压、电流信号，以驱动电机的运行。
驱动器的选择要根据电机类型和控制要求来确定。
8. 人机界面：人机界面是电力驱动控制系统中与操作人员进行交互的界面。
它可以是触摸屏、键盘、显示器等设备，用于设置参数、监视设备状态和接收报警信息。
【新能源汽车技术】第五章 电动汽车驱动电机及控制系统
4. 不同类型的电机
2.交流三相感应电动机
U1 V2
W2
W1
V1
U2
笼型三相异步电动机的结构 3. 永磁无刷直流电动机 永磁无刷直流电动机是一种高性能的电动机。具有直流电动机特性的
无刷直流电动机，反电动势波形和供电电流波形都是矩形波，所以又 称为矩形波同步电动机。 它采用永磁体转子，没有励磁损耗：发热的电枢绕组又装在外面的定 子上，散热容易，因此，永磁无刷直流电动机没有换向火花，没有无 线电干扰，寿命长，运行可靠，维修简便。 它的转速不受机械换向的限制，如果采用空气轴承或磁悬浮轴承，可 以在每分钟高达几十万转运行。永磁无刷直流电动机机系统相比具有 更高的能量密度和更高的效率，在电动汽车中有着很好的应用前景。
比拟的优良控制特性。
由于存在电刷和机械换向器，不但限制了电机过载能力与速度的进一步 提高，而且如果长时间运行，势必要经常维护和更换电刷和换向器。
由于损耗存在于转子上，使得散热困难， 限制了电机转矩质量比的进一步提高。 鉴于直流电动机存在以上缺陷， 在新研制的电动汽车上已基本不采用 直流电动机。
4. 不同类型的电机
的结构比其它任何一种电动机都要简单，在电动机的转子上没有滑环 、绕组和永磁体等，只是在定子上有简单的集中绕组，绕组的端部较 短，没有相间跨接线，维护修理容易。 开关磁阻电动机具有高度的非线性特性，因此，它的驱动系统较为复 杂。它的控制系统包括功率变换器。但近年来的研究表明，采用合理 的设计、制造和控制技术，开关磁阻电动机的噪声完全可以得到良好 的抑制。
8.电气系统安全性和控制系统的安全性应达到有关的标准和规定。
9.电机能够在恶劣条件下可靠工作。电动机应具有高的可靠性、耐温 和耐潮性，并在运行时噪声低，能够在较恶劣的环境下长期工作。
电机驱动系统的设计与控制
电机驱动系统的设计与控制电机驱动系统是电子与电气工程中的重要领域之一，它涉及到电机的设计、控制和优化等方面。
在现代工业中，电机驱动系统广泛应用于各种机械设备中，如电动车辆、机器人、工业自动化等。
本文将探讨电机驱动系统的设计与控制的一些关键问题。
1. 电机驱动系统的设计电机驱动系统的设计是一个复杂的过程，需要考虑多个因素，如电机类型、功率需求、效率要求等。
首先，选择合适的电机类型是至关重要的。
常见的电机类型包括直流电机、交流电机和步进电机。
每种类型的电机都有其独特的特点和适用范围，设计者需要根据具体需求选择最合适的电机类型。
其次，功率需求是设计电机驱动系统时需要考虑的另一个重要因素。
功率需求可以通过负载特性和运行条件来确定。
负载特性包括负载的转矩和速度要求，而运行条件包括电源电压和频率等。
根据功率需求，设计者可以选择合适的电机功率和驱动器。
此外，效率也是电机驱动系统设计中需要关注的一个重要指标。
提高电机驱动系统的效率可以节约能源和降低成本。
为了提高效率，设计者可以采用高效率的电机和驱动器，合理选择电机的工作点，以及优化控制算法等。
2. 电机驱动系统的控制电机驱动系统的控制是实现电机运行和性能优化的关键。
传统的电机控制方法包括开环控制和闭环控制。
开环控制是指通过给定的电压或电流信号直接驱动电机，而闭环控制是指通过测量电机的转速或位置反馈信号来调整驱动信号，以实现精确的控制。
现代电机驱动系统通常采用闭环控制，其中最常见的方法是采用PID控制器。
PID控制器通过比较实际输出和期望输出的误差来调整控制信号，以实现稳定的控制。
此外，还可以采用先进的控制算法，如模糊控制、自适应控制和预测控制等，以进一步提高控制性能。
除了控制算法，还需要考虑电机驱动系统的硬件实现。
驱动器是电机控制系统中的关键组件，它负责将控制信号转换为电机驱动信号。
常见的驱动器类型包括直流驱动器、交流驱动器和步进驱动器。
选择合适的驱动器类型和规格是确保电机驱动系统正常运行的重要一步。
车用驱动电机原理与控制基础(第2版)课件：车用电驱动系统的集成
inv
inv =
B
m
m =
inv
m
ed =
= inv m
B
由于电驱动系统输入为直流，所以输入功率计
算比较直接，就是电压与电流的乘积。
B = B B
电驱动系统的输出为驱动电机的转速和转矩，
也可以直接通过转矩和转速乘积计算得到。
m m
m =
9.550
得到转折速度表达式为：
s max
rt =
绪
论
f + d d
图8-6 弱磁控制与定子电流最优控制
2
+ q q
2
式中， s max 为定子电压矢量的最大值，在等幅值变换条件下，其最
大值为2B /3。
即逆变器输出电压越高，理论上电机外特性图上恒转矩区对应的转速
越高。考虑到损耗等因素，电源电压的波动也会反映在电驱动系统的
6
车用电驱动系统的功率和效率特性
§ 9.1 车用电驱动系统的负载平衡
一
绪
论
图 8-4 驱动系统能量流
在汽车行驶时，能量由车载能源（直流电源）供给，通过电机控制器中逆变为三相（或者多相）交流电，从而驱动
电机输出转矩驱动车辆行驶；制动情况，在车辆自身的惯性或者坡道势能的驱动下、驱动电机将转换工作模式，由
工作，如图8-1所示。
一
绪
论
图 8-1 驱动电机的一般机械特性举例
电机最高工作转速max 与额定转速N 的比值称为电机的“恒功率调
速比”，简称“调速比”
max
=
N
每种型式的电机有其固有的调速比限值范围。例如，由于有永磁体，
磁场难以衰减，因此永磁电机具有相对较小的调速比（约为3）；
电动汽车电机驱动系统
3.2.1 直流电动机的分类
➢2．并励直流电动机 ➢并励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组相并联,共用同一电 源，性能与他励直流电动机基本相同。并励绕组两端电压就 是电枢两端电压，但是励磁绕组用细导线绕成，其匝数很多， 因此具有较大的电阻，使得通过它的励磁电流较小。 ➢3．串励直流电动机 ➢串励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组串联后，再接于直流 电源，这种直流电动机的励磁电流就是电枢电流。这种电动 机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。为了使励磁绕 组中不致引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好， 所以串励直流电动机通常用较粗的导线绕成，它的匝数较少。
第 16 页
3.2.3 直流电动机的工作原理
➢直流电动机的工作原理图所示。图中,定子有一对N、S极， 电枢绕组的末端分别接到两个换向片上，正、负电刷A和B分 别与两个换向片接触。
第 17 页
3.2.4 直流电动机的控制
➢直流电动机转速控制方法主要有电枢调压控制、磁场控制和电枢回路电 阻控制。 ➢电枢调压控制是指通过改变电枢的端电压来控制电动机的转速。这种控 制只适合电动机基速以下的转速控制,它可保持电动机的负载转矩不变， 电动机转速近似与电枢端电压成比例变化，所以称为恒转矩调速。直流电 动机采用电枢调压控制可实现在宽广范围内的连续平滑的速度控制，调速 比一般可达1:10，如果与磁场控制配合使用，调速比可达1:30。电枢调压 控制的调速过程：当磁通保持不变时，减小电压，由于转速不立即发生变 化，反电动势也暂时不变化，由于电枢电流减小了，转矩也减小了。如果 阻转矩未变，则转速下降。随着转速的降低，反电动势减小，电枢电流和 转矩就随着增大，直到转矩与阻转矩再次平衡为止，但这时转速已经较原 来降低了。
第 7页
3.1.4 电动汽车电机驱动系统的发展趋势
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HVIL1(+L1)
HVIL2(+L2)
说明 电机旋转变压器接口
控制电源接口 CAN总线接口 电机温度传感器接口 RS485总线接口 高低压互锁接口
1
12
13
23
24
35
35PIN
建议检修时先确认插件是否
连接到位，是否有“退针” 现象。
14
驱动电机控制器低压接口定义
北京信息职业技术学院 交通工程系
编号 12 11 35 34 23 22 33 24 1 32 31 30
29
10
9
28
8
7
15
26
信号名称 激励绕组R1 激励绕组R2 余弦绕组S1 余弦绕组S3 正弦绕组S2 正弦绕组S4
屏蔽层 12V_GND
12V+ CAN_H CAN_L CAN_PB CAN_SHIELD
TH
TL
屏蔽层
485+
电机控制器故障排除视频
6
一、电机控制器的工作原理
电机驱动电路 1 电路的结构及工作原理（电容）
电动汽车电机系统检测与维修
电动汽车的电机驱动系统
7
北京信息职业技术学院 交通工程系
电动汽车电机系统检测与维修
旋转变压器：用以检测电机转子位置，控制器解码后可以 获知电机转子位置和转速； 温度传感器：用以检测电机的绕组温度，控制器可以保护 电机避免过热。
旋变
PT1000 温度传感器
8
北京信息职业技术学院 交通工程系
旋转变压器
电动汽车电机系统检测与维修
9
北京信息职业技术学院 交通工程系
电动汽车电机系统检测与维修 2、电机温度传感器
电机温度传感器功用：检测电机定子绕组的温度，并提供散热风扇启动的信号 之一 温度传感器阻值：PT1000型热敏电阻
编号 G H
学 目
教学重点：电机控制器的工作原理
标
教学难点：电动汽车的驱动方法。
4
北京信息职业技术学院 汽车工程系
《电动汽车电机控制系统检测与维修》
主
学习任务
要 1.电机控制器的工作原理；
内
容 2.电动汽车的控制。
教学目标 主要内容 学习小结 学习检测
5
北京信息职业技术学院 汽车工程系
《电动汽车电机控制系统检测与维修》
掌握电机驱动控制系统的工作原理。
目
标
➢ 能力目标：
能正确说出电动汽车的驱动控制方法。
➢ 素质目标：
1、培养学生自主学习、查找资料、制定计划的能力；
2、培养学生具备从事汽车行业工作的职业素养。
3
北京信息职业技术学院 汽车工程系
《电动汽车电机控制系统检测与维修》
教学目标 主要内容 学习小结 学习检测
教
学
作业
习
检
测
写出电机控制器的工作原理。
21
北京信息职业技术学院 汽车工程系
《电动汽车电机控制系统检测与维修》
今天你有收获吗？
Thank You
22
zhangyongxin@bitc.e
北京信息职业技术学院 汽车工程系
TH0 TL0 HVIL1(+L1) HVIL2(+L2)
电机旋转变压器接口
电机温度接口 高低压互锁接口
建议检修时先确认插件是
否连接到位，是否有“退针” 现象。
驱动电机低压接口定义
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电动汽车电机系统检测与维修
驱动电机控制器低压插件
型号
AMP 35pin C-776163-1
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《电动汽车电机控制系统检测与维修》
教学目标 主要内容 学习小结 学习检测
学
习
小 结
本次课我们主要学习了以下内容：
一、学习了电机控制器的工作原理；
二、学习了电动汽车的控制。
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北京信息职业技术学院 汽车工程系
《电动汽车电机控制系统检测与维修》
教学目标 主要内容 学习小结 学习检测
信号名称 TH0 TL0
说明
电机温度传感器接 口
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电动汽车电机系统检测与维修
北汽EV200 驱动电机控制器技术参数
技术指标 直流输入电压 工作电压范围 控制电源 控制电源电压范围
标称容量 重量
技术参数 336V 265~410V 12V 9~16V(所有控制器具有低 压电路控制)
《电动汽车电机控制系统检测与维修》
主讲：张永新
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《电动汽车电机控制系统检测与维修》
电机驱动控制系统（二）
教学目标
主要内容
学习小结
学习检测
2
目录
北京信息职业技术学院 汽车工程系
《电习小结 学习检测
➢ 知识目标：
教
学
运行方向控制：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，即改变了电动机定子三相 绕组所接交流电的相序，三相异步电动机反转，从而改 变汽车的运行方向。
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电动汽车电机系统检测与维修
驱动与制动控制
驱动时：动力电池提供直流电，经高压分配器到电机控制 器，电机控制器中的逆变器将直流电转换为电压频率可调 的三相交流电，供给驱动电机，驱动电机将电能变为动能 驱动车轮运行。 再生制动（能量回馈）时：电机转子的永磁场轴线超前于 定子旋转磁场的轴线，转子拖着定子旋转磁场转，电磁吸 力方向发生变化，即与旋转方向相反起制动作用，同时电 机做发电机运行把动能变成电能产生三相交流电，逆变器 将三相交流电变为直流电，经高压分配器反馈回蓄电池。 既节约了电能又减少了刹车片的磨耗。
FC充、放电电路
电动汽车电机系统检测与维修
15
北京信息职业技术学院 交通工程系
小结
16
电动汽车电机系统检测与维修
北京信息职业技术学院 交通工程系
电动汽车电机系统检测与维修
17
北京信息职业技术学院 交通工程系
二、电动汽车的控制
电动汽车电机系统检测与维修
电动汽车的控制
运行速度控制：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，从而对汽车进 行调速。
85kVA 9kg
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北京信息职业技术学院 交通工程系
电动汽车电机系统检测与维修
12
北京信息职业技术学院 交通工程系
驱动电机低压插件
19PIN
电动汽车电机系统检测与维修
连接器型号
编号
信号名称
说明
A
激励绕组R1
B
激励绕组R2
C
D
Amphenol RTOW01419PN03
E
F
G
H
L
M
余弦绕组S1 余弦绕组S3 正弦绕组S2 正弦绕组S4