电动汽车的直流无刷电机控制器参数

1概述

发展状态

纯电动汽车具有节能、环保、降噪等诸多优点，广为大家认可，但当前纯电动汽车为什么未能得到普及，普遍观点认为电池容量问题没有得到根本解决、纯电动汽车的技术核心是：如何研制出高可靠性、高容量的动力电池。正因为大多数人一直持有的观点，所以阻碍了纯电动汽车的高速发展和普及。如果不解决电能-机械能的转换效率问题，一味地通过加大电池容量为代价来满足续航里程的要求只会付出沉重的代价，电池的寿命比电机及其控制系统的寿命短的多，相应在整车的生命周期内可能在电池上投入的成本高的多，因此纯电动汽车只能获得社会效益、做到了节能减排和环保的要求，使用电动汽车的用户并不能节省开支，因此，对纯电动汽车提出了高可靠性、高效率和能量回收的诸多技术要求。

电动汽车的核心技术应该为电池技术、充电技术、电机技术和控制技术四项，彼此息息相关，不能单一讲求一种技术的发展，而忽视其整体技术的和谐配合。电机及其控制技术的机械动力转换的系统效率直接影响了电池的寿命和电池利用率，因此纯电动汽车的产品研制必须正确地定位整车的动力系统方案。技术的发展方向如图所示：

本控制器用于驱动永磁直流无刷电机、能适应磁霍尔或旋转变压器的位置检测传感器，通过多只低内阻的大功率MOSFET并联电子换向控制，实现电机软启（停）及无级调速功能，避免了启动时大电流对电池的冲击和对其它电子设备的电磁干扰；相对直流电机，减少了机械换向炭刷和滑环，其结构简单、可靠性高、体积小、比功率大（输出功率/重量）和高效率。

技术基础

本公司一直致力于高性价比的电力电子节能技术、稀土永磁电机控制智能技术在节能高效行业运用的推广，能将稀土永磁直流无刷电机和控制器紧密地结合起来发挥其最大优势，在提高系统效率、减小转矩脉动和弱磁扩速上有成熟、独特的控制策略，并成功运用在高可靠性的产品上。拥有10年以上专业从事大功率稀土永磁电机控制技术产品开发，成功地研制、掌握了永磁电动机的弱磁扩速、矢量控制等技术，尤其针对电池供电采用稀土永磁直流无刷电机和稀土永磁同步

电机的动力控制器，处于国内领先水平，并成功地运用在我国几项国家级重大项目上。

控制器产品特点

（1）控制系统效率高

控制器在额定电压72V、额定功率7.5kW输出时，控制器的系统损耗≤80W，系统效率≥98.93%。

（2）控制器内置软启动电路和无触点继电器

通常有刷电机控制器或无刷控制器的软启动电路均采用了外置继电器的方式，由于大电流继电器的可靠性极低，降低了整车的可靠

性，增加了系统的维护成本。

（3）可靠性高

系统采用DSP和FPGA协同控制，控制接口采用航空插头，充分地考虑了元器件的降额设计，原材料入厂复验、筛选，控制器出厂

前做老化筛选试验。

质保3年或15万公里，以最先到达的项为准。

（4）电磁兼容性好

通过FPGA实现高可靠的硬件数字信号滤波处理，采用了成熟的结构

和电路。

（5）抗冲击振动能力强

三个方向的抗冲击能力设计参数：≥80G；振动：≥20G；测试标准按

行业标准规定。

（6）工作环境温度范围宽

-40℃～+80℃

（7）控制器防护等级

IP65，控制器外壳采用压铸铝合金，防爆。

2设计依据

为了满足纯电动汽车行业标准的要求和国内外技术的发展动态，科学合理地评估了行业发展动态，并根据财建[2009]6号文件《节能与新能源汽车示范推广

财政补助资金管理暂行办法》制定了本控制器的技术条件，产品满足的标准和法规如下：

(1)、GB/T 18488.1-2001 电动汽车用电机及其控制器技术条件

(2)、GB/T 18488.2-2001 电动汽车用电机及其控制器试验方法

(3)、GB/T 126G8.2-2000中4.3.13的规定控制器中各带电电路之间及带电零部件与导电零部件或接地零部件之间的电气间隙和爬电距离规定。

运用成熟的大功率直流无刷电机控制器设计经验，以高可靠性为前提、综合优化成本、充分地满足行业标准，高效地研制出高质量产品。

3技术要求及系统参数

3.1控制器主要性能要求3.1.1技术条件

a.额定输入电压：72V；电压波动范围：±20%；

b.制动：当蓄电池电压≤85V时，采取电制动能量回馈电压；

当蓄电池电压≥85V时，采取机械制动；

c.额定输出电流：150A，电流连续过载3倍，最大电流≤550A；

d.可编程升/降速时间：≤5S；

e.方向：正、反向，可软件设定倒车的最大速度；

f.额定效率：≥98％；

g.额定工作时间：长期；

h.PWM占空比调节范围：0～100％，载波频率≤5～12kHz；

i.换向工作方式：三相六状态；

j.控制电源电压：72V；

k.控制电源电流：＜0.5A；

l.控制器体积：_320_×_262_×_125_mm；

m.通信控制接口：CAN2.0B总线（带屏蔽层双绞线）和4bit I/O控制信号；

n.绝缘电阻：个段子对外壳﹥10MΩ

o.可编程的保护功能：过压关断、欠压警告和关断、控制器过温限功率输出、极端温度关断。

p.具有低功耗设计。

q.无机械继电器设计、外部接线简单，提高了可靠性。

r.具有能量回馈控制策略。

3.2工作环境技术要求3.2.1温度

控制器长时间持续工作环境温度：-40℃～+80℃；

控制器冷却方式：自然冷却；

3.2.2湿度

电机及控制器在相对湿度不超过100％的情况下能正常工作，电机及控制器应在其表面温度低于露点的情况下，即电机及控制器表面产生冷凝也能安全工作。

3.2.3盐雾

作为汽车电气设备的产品，应具有一定的抗盐雾能力，并能满足GB/T 2423.17中的有关规定。

3.2.4定频振动和扫频振动

控制器的安装部位上下、左右、前后三个方向的定频振动试验和上下方向的扫频振动试验。其他方向还需要作扫频振动试验的，具体规定双方参照标准约定。

3.2.5防水、防尘

当淋雨、高压水冲洗时，控制器的构造、安装和通风的方式应保证电机及控制器不出现损坏。控制器应符合GB/T 4942.2中IP 65产品防护等级要求。

3.2.6耐电压

控制器的各带电电路对地（外壳）和彼此无电连接的电路之间介电强度，应能耐受GB/T 12668-1990中4.3.14所规定的试验电压，持续时间为1 min。

3.3寿命

a.控制器寿命： 5年（其中关键部件参见产品说明书的保养、保修年限规

定）。

b.贮存寿命：10年。