摘要：純電動汽車的使用已經(jīng)走進(jìn)我們的生活，它已成為當(dāng)前這一時期汽車的典型轉(zhuǎn)型。純電動汽車從結(jié)構(gòu)上來說主要體現(xiàn)在動力總成控制系統(tǒng)、電機(jī)控制系統(tǒng)和電池及其管理系統(tǒng)三個方面。從工作原理上來講，純電動汽車主要是通過高壓蓄電池直接供電，再由驅(qū)動電機(jī)控制模塊控制汽車驅(qū)動電機(jī)起動運轉(zhuǎn)。本文主要對純電動汽車電機(jī)的結(jié)構(gòu)、電機(jī)控制系統(tǒng)過程進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：純電動汽車;驅(qū)動電機(jī);電機(jī)控制系統(tǒng)

燃油汽車在使用過程中燃燒排放出熱量，同時廢氣排放也在同步增加，這就讓我們的環(huán)境持續(xù)受到污染，空氣指數(shù)也受到嚴(yán)重影響，隨著我們對燃油的使用，燃油能源也在逐漸的減少，人類將會面對能源危機(jī)所帶來的影響。為了我們的生存環(huán)境不再受到污染，為了讓生態(tài)資源與人類需求保持平衡，純電動汽車的發(fā)展逐漸取代現(xiàn)在使用的燃油汽車，將成為我們的迫切需要。

純電汽車與傳統(tǒng)汽車相比，主要是用蓄電池取代傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機(jī)。電動汽車電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)所需要的電能由車載蓄電池提供，并將車載蓄電池輸出的電能轉(zhuǎn)化為電動汽車所需要的機(jī)械能，而驅(qū)動電機(jī)的輸出軸便連接至該電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)，經(jīng)過驅(qū)動系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)的傳動裝置，傳動裝置把驅(qū)動電機(jī)傳來的力轉(zhuǎn)化為驅(qū)動力，從而驅(qū)動汽車驅(qū)動輪，完成行駛。

純電動汽車的核心部件主要由驅(qū)動電機(jī)和電機(jī)的控制模塊組成，驅(qū)動電機(jī)模塊主要是根據(jù)駕駛員的操作，把電動汽車動力電池所產(chǎn)生的電能最大化的轉(zhuǎn)化為車輪旋轉(zhuǎn)所需要的動能，或者是在制動時，車輪上所產(chǎn)生的動能反饋給電動車電池。電動汽車的動力性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性直接受驅(qū)動電機(jī)的特性影響，驅(qū)動電機(jī)的特性也就成為評價汽車性能的主要指標(biāo)。

汽車驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)主要通過驅(qū)動電機(jī)、各種傳感器、驅(qū)動電機(jī)控制模塊、高壓線束、低壓線束、冷卻系統(tǒng)與電動汽車的其它系統(tǒng)連在一起。

純電動汽車電機(jī)廣泛采用三相交流永磁電動機(jī)。三相交流永磁電動機(jī)的特點是效率高、控制精度高、轉(zhuǎn)矩密度高、轉(zhuǎn)動平穩(wěn)性好和振動噪聲低。永磁同步電動機(jī)根據(jù)驅(qū)動電流的不同分為正弦波驅(qū)動和方波驅(qū)動的兩類電動機(jī)。

三相交流永磁電動機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)座、風(fēng)扇、前后端蓋等組成，如圖1所示。

永磁同步電機(jī)的定子與普通電動機(jī)基本一樣，由電樞鐵心和電樞繞組組成，如圖2所示。電樞鐵心一般采用0.5mm硅鋼沖片疊壓而成，電樞繞組采用分布、短距繞組。

三相交流永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子組成基本一樣，由永磁體和轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組等組成。其中永磁體主要采用鐵氧體永磁材料，轉(zhuǎn)子鐵心選用實心鋼或采用鋼板或硅鋼片沖制后疊壓。和普通電機(jī)不同的地方是永磁同步電機(jī)要裝有轉(zhuǎn)子永磁體位置檢測器。

永磁體位置檢測器起到傳感器的作用，裝在三相交流永磁同步驅(qū)動電機(jī)當(dāng)中，是用來檢測轉(zhuǎn)子的N極、S極的位置的，主要給電機(jī)轉(zhuǎn)向改變提供信號。永磁體位置檢測器的類型有光電編碼式、磁敏式、電磁式等，無論哪種測量方式，只是安裝的體積、方便程度、成本及可靠性不同而已。

永磁同步電機(jī)的工作時，電機(jī)的轉(zhuǎn)子就是一個永磁體，N極、S極延圓周方向交替排列，定子就相當(dāng)于一個旋轉(zhuǎn)的磁場。當(dāng)驅(qū)動電機(jī)工作時，在定子當(dāng)中就感應(yīng)出磁動勢，轉(zhuǎn)子就受到磁場中磁力的影響開始和定子一起旋轉(zhuǎn)。

驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子N極S極的位置通過位置檢測器傳給驅(qū)動電機(jī)控制模塊，控制模塊內(nèi)部元件進(jìn)行分析后，確定當(dāng)前轉(zhuǎn)子N極S極的所在位置，觸發(fā)控制信號，控制所對應(yīng)的功率三極管的導(dǎo)通與否，按一定的順序給驅(qū)動電機(jī)中定子的三個線圈進(jìn)行通電，從而驅(qū)動電機(jī)開始運轉(zhuǎn)工作。

驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的控制核心是驅(qū)動電機(jī)控制模塊，驅(qū)動電機(jī)控制模塊主要采用三相兩電平電壓源型逆變器。驅(qū)動電機(jī)控制系統(tǒng)中的各種傳感器將信號反饋給控制模塊，控制模塊根據(jù)檢測測出的電流信號、電壓信號、溫度信號對電機(jī)當(dāng)前運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測并調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)，完成控制。驅(qū)動電機(jī)控制模塊根據(jù)溫度傳感器反饋的信息，再通過CAN線反饋給整車控制器整車控制模塊，來控制冷卻風(fēng)扇的開啟與否、冷卻系統(tǒng)循環(huán)的路線，確保電機(jī)保持在理想溫度下工作。

驅(qū)動電機(jī)控制系統(tǒng)工作過程見圖3。

驅(qū)動電機(jī)控制器主要功能有：

①驅(qū)動時：逆變器將蓄電池提供的直流電逆變?yōu)殡妷侯l率可調(diào)的三相交流電，供電動機(jī)使用，驅(qū)動汽車運行。

②制動時：電動機(jī)做發(fā)電機(jī)運行將動能變?yōu)殡娔墚a(chǎn)生三相交流電，經(jīng)逆變器變?yōu)橹绷麟姺答伝匦铍姵?，進(jìn)行再生制動。

③運行速度控制：采用脈寬調(diào)制控制改變逆變器輸出的三相交流電的電壓和頻率就可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而對汽車進(jìn)行調(diào)速。

④運行方向控制：通過改變逆變器中控制模塊的導(dǎo)通順序就可以改變輸出三相交流電的相序，即改變了三相異步電動機(jī)定子三相繞組所接交流電的相序，三相異步電動機(jī)反轉(zhuǎn)，從而改變汽車的運行方向。

⑤驅(qū)動與制動控制：通過改變逆變器輸出三相交流電的頻率，改變?nèi)喈惒诫妱訖C(jī)的轉(zhuǎn)差頻率的正負(fù)，控制三相異步電動機(jī)是處于電動機(jī)狀態(tài)還是發(fā)電機(jī)狀態(tài)，從而控制汽車的驅(qū)動和制動。

驅(qū)動電機(jī)控制系統(tǒng)的所有傳感器將信號反饋給驅(qū)動電機(jī)控制模塊，控制模塊對采集到的信號進(jìn)行分析處理后，將電機(jī)運行狀況信息通過數(shù)據(jù)CAN線反饋到整車的控制模塊。整車控制模塊根據(jù)電機(jī)的運行狀況及相關(guān)傳感器信號分析處理后發(fā)出指令給驅(qū)動電機(jī)控制模塊，對驅(qū)動電機(jī)的工作進(jìn)行實時控制，從而完成驅(qū)動電機(jī)的各種功能。驅(qū)動電機(jī)控制模塊和汽車其它系統(tǒng)控制模塊一樣，含有故障診斷功能，當(dāng)電機(jī)工作出現(xiàn)異常時，電機(jī)控制模塊會將故障代碼信息發(fā)送給整車控制模塊進(jìn)行存儲。

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作者簡介：田振芳（1980-），女，山西洪洞人，本科，講師，研究方向為汽車維修。