電機(jī)控制器功能

01

驅(qū)動(dòng)時(shí)，將高壓直流電，通過(guò)IGBT功率模塊，轉(zhuǎn)換成三相交流電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出動(dòng)力給減速器；發(fā)電時(shí)，將電機(jī)線圈端產(chǎn)生的三相交流電通過(guò)IGBT模塊，轉(zhuǎn)變成高壓直流電，給電池充電。

驅(qū)動(dòng)電機(jī)器（控制模塊），根據(jù)從安裝到變頻器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的每個(gè)傳感器發(fā)送的信息和狀態(tài)，并通過(guò)CAN通訊將狀態(tài)信息發(fā)送給每個(gè)模塊。驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制模塊，根據(jù)逆變器和通過(guò)VCU接收到的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的狀態(tài)，將控制信號(hào)傳輸?shù)侥孀兤髦械墓β示w管。各傳感器信息輸入到驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制模塊如圖11和表1所示。

電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)

02

電機(jī)控制器位于驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的頂部。動(dòng)力蓄電池直流母線通過(guò)固定螺栓與電機(jī)控制器連接。電機(jī)控制器將動(dòng)力蓄電池提供的直流電轉(zhuǎn)換成交流電以驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。將在減速期間由驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，以對(duì)動(dòng)力蓄電池充電。

電機(jī)控制器通過(guò)控制直流頻率將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。電機(jī)控制器集成了一個(gè)三相橋式電路，該電路使用功率晶體管在直流電和交流電之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。電機(jī)控制器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)三相動(dòng)力線以固定螺母連接，三相動(dòng)力線短，而且布置在機(jī)殼內(nèi)，具有良好的屏蔽性（圖12）。

如圖13所示，電機(jī)控制器集成了電容器和放電電阻。當(dāng)連接動(dòng)力蓄電池接觸器時(shí)，電容器可防止浪涌電流暫時(shí)流動(dòng)，并消除功率晶體管的開(kāi)關(guān)噪聲。當(dāng)主電源關(guān)閉（正常關(guān)閉）時(shí)，高壓電路中的剩余電能將通過(guò)負(fù)載電阻放電，來(lái)確保高壓電路的安全性。

電機(jī)控制器工作原理

03

電機(jī)控制器通過(guò)矢量控制的方式控制電機(jī)輸出扭矩。通過(guò)控制IGBT開(kāi)關(guān)管的順序?qū)崿F(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)能量回收功能。驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)工作原理如圖14所示。

（1）驅(qū)動(dòng)時(shí)（圖15）

高壓直流電，通過(guò)IGBT功率模塊，轉(zhuǎn)換成三相交流電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出動(dòng)力給減速器；減速器將電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速扭矩降速增扭后傳遞到驅(qū)動(dòng)軸以驅(qū)動(dòng)整車運(yùn)動(dòng)。

（2）發(fā)電時(shí)（圖16）

將車輪傳遞到減速器的轉(zhuǎn)速扭矩，增速降扭后傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)將電機(jī)線圈端產(chǎn)生的三相交流電通過(guò)IGBT模塊，轉(zhuǎn)變成高壓直流電，給動(dòng)力蓄電池充電。

IGBT功率晶體管

04

電機(jī)控制器具有內(nèi)置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制模塊，驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制模塊控制和監(jiān)視電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。IGBT功率模塊由一個(gè)三相橋式電路組成，在IGBT中使用6個(gè)功率晶體管和6個(gè)二極管(圖17)。

功率晶體管是一種用于控制大功率電子電路的半導(dǎo)體元件由于連接并阻擋了大量電流，會(huì)產(chǎn)生大量熱量。因此使用冷卻劑進(jìn)行冷卻，以減小因過(guò)熱引起的部件損壞和功率損失。功率晶體管根據(jù)來(lái)自柵極驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行操作，并從動(dòng)力蓄電池向定子線圈供電或阻止其供電。當(dāng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制模塊向柵極驅(qū)動(dòng)器輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓從柵極驅(qū)動(dòng)器輸入到功率晶體管以將其導(dǎo)通。驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)IGBT功率晶體管的導(dǎo)通，動(dòng)力蓄電池電流被提供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)的定子線圈(圖18)。

(1)驅(qū)動(dòng)時(shí)(圖19)

①當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制模塊向柵極驅(qū)動(dòng)器輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓從柵極驅(qū)動(dòng)器輸入到功率晶體管以將其導(dǎo)通。當(dāng)功率晶體管導(dǎo)通時(shí)，來(lái)自動(dòng)力蓄電池的電流從上游流向下游。

②通過(guò)間歇性地打開(kāi)/關(guān)閉功率晶體管以控制電流頻率，在定子線圈中會(huì)產(chǎn)生交流電。

③通過(guò)更改6個(gè)功率晶體管的組合，將交流電傳送到驅(qū)動(dòng)電機(jī)各相的定子線圈。

④通過(guò)執(zhí)行功率晶體管的占空比控制，在定子線圈中產(chǎn)生接近正弦波交流電的交流電。

(2)發(fā)電時(shí)(圖20)①交流電是由驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的。②通過(guò)將交流電向逆變器中的二極管傳送，進(jìn)行三相全波整流，并將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。③電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換后的直流電輸入到動(dòng)力蓄電池以對(duì)動(dòng)力蓄電池充電。

(3)電流控制（圖21)

根據(jù)駕駛條件和駕駛員操作計(jì)算出的要求扭矩，確定輸出電流指令值，并控制功率晶體管占空比，以達(dá)到指令值。

①如果增加功率晶體管導(dǎo)通的時(shí)間，則輸出電流會(huì)增加，這使得旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)更強(qiáng)，從而增加了驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩。

②如果減小功率晶體管導(dǎo)通的時(shí)間，則輸出電流會(huì)減小，這會(huì)使旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)變?nèi)?，從而減小驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩。

(4)轉(zhuǎn)速控制通過(guò)更改功率晶體管的通/斷開(kāi)關(guān)頻率來(lái)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變占空比的頻率。

降低頻率時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，而增加頻率時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速提高。

①轉(zhuǎn)速：增加(圖22)。當(dāng)功率晶體管的通/斷開(kāi)關(guān)頻率增加時(shí)，交流頻率增加，這增加了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

②轉(zhuǎn)速：降低(圖23)。當(dāng)功率晶體管的通/斷開(kāi)關(guān)頻率降低時(shí)，交流頻率降低，這就降低了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)