3.2.2新能源汽車電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)及工作原理課件講解

新能源汽車電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)及工作原理新能源汽車電機(jī)控制器功用

新能源汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)DM和電機(jī)控制器MCU組成，驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)通過高低壓線束、冷卻管路與整車其它系統(tǒng)進(jìn)行連接。

電機(jī)控制器是驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的控制中心，又稱智能功率模塊，通常簡稱為MCU。主要功能是控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)方向以及再生能量回收。

在驅(qū)動(dòng)行駛時(shí)，動(dòng)力電池的高壓直流電輸送至電機(jī)控制器，電機(jī)控制器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電輸送給驅(qū)動(dòng)電機(jī)。新能源汽車電機(jī)控制器功用在再生能量階段，通過車輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)的功能，由電機(jī)控制器將電機(jī)產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)為直流電，然后向動(dòng)力電池充電。新能源汽車電機(jī)控制器功用此外，電機(jī)控制器的另一個(gè)重要的功能就是通信和保護(hù)。

電機(jī)控制器要對(duì)電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器等輸入信號(hào)進(jìn)行處理，并將驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)通過CAN總線發(fā)送給整車控制器，實(shí)時(shí)進(jìn)行狀態(tài)和故障檢測，保護(hù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)及整車安全可靠運(yùn)行。永磁同步電機(jī)控制器新能源汽車電機(jī)控制器功用

電機(jī)控制器以IGBT模塊為核心，主要由控制板、冷卻水道、UVW高壓插件、直流高壓插件、IGBT模塊及驅(qū)動(dòng)板、超級(jí)電容、放電電阻、電流傳感器、殼體水道等組成。新能源汽車電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)超級(jí)電容是一種以電場形式儲(chǔ)存能量的無源器件。在需要電機(jī)起動(dòng)時(shí)，電容能夠把儲(chǔ)存的能量釋出至電路。接通高壓電路時(shí)給電容充電，在電機(jī)起動(dòng)時(shí)保持電壓的穩(wěn)定。當(dāng)斷開高壓電路時(shí)，通過電阻給電容放電，放電電阻通常和電容器并聯(lián)，電源電壓波動(dòng)時(shí)，電容器會(huì)隨之充放電。新能源汽車電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)超級(jí)電容當(dāng)控制器帶動(dòng)的電機(jī)或其他感性負(fù)載在停機(jī)的時(shí)候，可采用能耗制動(dòng)的方式來實(shí)現(xiàn)快速停車。當(dāng)供電停止后，控制器的逆變電路就反向?qū)?，把這些剩余電能反饋到變頻器的直流母線上來，母線上的電壓會(huì)因此而升高，當(dāng)升高到一定值的時(shí)候，電阻就投入運(yùn)行，使這部分電能通過電阻發(fā)熱的方式消耗掉，同時(shí)維持母線上的電壓保持一個(gè)正常值。放電電路故障，有可能會(huì)導(dǎo)致高壓斷電。新能源汽車電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)超級(jí)電容與整車控制器進(jìn)行通信，監(jiān)測直流母線電流，控制IGBT模塊工作狀態(tài)，監(jiān)控高壓線束的絕緣和工作連接情況并反饋。同時(shí)，IGBT模塊的溫度信號(hào)、旋變傳感器信號(hào)經(jīng)過處理后反饋給電機(jī)控制單元。

控制器內(nèi)部設(shè)有故障診斷電路，當(dāng)診斷出系統(tǒng)異常時(shí)會(huì)激活一個(gè)錯(cuò)誤代碼，發(fā)送給整車控制器，同時(shí)也會(huì)存儲(chǔ)該故障碼和數(shù)據(jù)。新能源汽車電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)控制主板IGBT又稱為絕緣柵雙極型晶體管，是由雙極型三極管（GTR）和絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)，是電機(jī)控制器電壓變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?。新能源汽車電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)IGBT模塊旋轉(zhuǎn)變壓器是一種電磁式傳感器，又稱作同步分解器，簡稱旋變。用來測量驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸角位移和角速度。傳感器線圈由勵(lì)磁繞組、余弦繞組和正弦繞組3個(gè)線圈組成，固定在殼體上，信號(hào)齒圈固定在轉(zhuǎn)子上，隨轉(zhuǎn)子以統(tǒng)旋轉(zhuǎn)。新能源汽車電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)變壓器定子新能源汽車電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)高壓電源輸入正常(一般絕緣性能大于20MΩ);低壓12V電源供電正常(電壓范圍11~14V);與整車控制器通信正常;電容充放電正常;旋變傳感器信號(hào)正常;三相交流輸出電路正常，電機(jī)及電機(jī)控制器溫度正常，開蓋保持開關(guān)信號(hào)正常。驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)工作必須滿足的條件：高壓電控總成，又稱“四合一”，集成雙向交流逆變式電機(jī)控制器模塊、車載充電器模塊、DC-DC變換器模塊和高壓配電模塊，另內(nèi)部還裝有漏電傳感器。高壓電控總成上層下層豐田普銳斯帶轉(zhuǎn)換器的逆變器總成新能源汽車電機(jī)控制器工作原理

電機(jī)控制器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)配套使用，由于動(dòng)力電池是以直流方式供電，而驅(qū)動(dòng)電機(jī)是永磁同步交流電機(jī)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行駛時(shí)，電機(jī)控制器需將動(dòng)力電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電（DC-AC逆變）供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)，回收能量時(shí)，電機(jī)控制器則需將交流電轉(zhuǎn)換為直流電（AC-DC整流），為動(dòng)力電池充電。與此同時(shí)，電機(jī)控制器通過電流傳感器、電壓傳感器及溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測自己與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作狀態(tài)，確保電驅(qū)系統(tǒng)處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。新能源汽車電機(jī)控制器工作原理當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛前行或倒退時(shí)，動(dòng)力電池通過PDU將高壓直流電流向電機(jī)控制器，電機(jī)控制器將動(dòng)力電池的高壓直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟?，供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)車輛。在車輛驅(qū)動(dòng)過程中，電機(jī)控制器主要起逆變作用，由六個(gè)IGBT模塊實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)模式VCU通過控制不同IGBT模塊導(dǎo)通，就可以給電機(jī)不同定子繞組供電，如此連續(xù)不斷的導(dǎo)通變化，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組中形成連續(xù)的旋轉(zhuǎn)磁場。此外，改變IGBT的觸發(fā)信號(hào)頻率和時(shí)間，就能改變驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子繞組電流的相位和幅值，以適應(yīng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)需要。IGBT3和IGBT5導(dǎo)通IGBT1和IGBT6導(dǎo)通IGBT2和IGBT4導(dǎo)通新能源汽車電機(jī)控制器工作