新能源汽车电机设计

1、新能源汽车控制器的概念及整车控制器的工作原理

新能源汽车作为一种绿色的运输工具在环保、节能以及驾驶性能等方面具有诸多内燃机汽车无法比拟的优点，其是由多个子系统构成的一个复杂系统，主要包括电池、电机、制动等动力系统以及其它附件（如图1所示）。各子系统几乎都通过自己的控制单元（ECU）来完成各自功能和目标。为了满足整车动力性、经济性、安全性和舒适性的目标，一方面必须具有智能化的人车交互接口，另一方面，各系统还必须彼此协作，优化匹配，这项任务需要由控制系统中的整车控制器来完成。基于总线的分布式控制网络是使众多子系统实现协同控制的理想途径。由于CAN总线具有造价低廉、传输速率高、安全性可靠性高、纠错能力强和实时性好等优点，己广泛应用于中、低价位汽车的实时分布式控制网络。随着越来越多的汽车制造厂家采用CAN协议，CAN逐渐成为通用标准。采用总线网络可大大减少各设备间的连接信号线束，并提高系统监控水平。另外，在不减少其可靠性前提下，可以很方便地增加新的控制单元，拓展网络系统功能。

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一、整车控制器控制系统结构

公司自行设计开发的新能源汽车整车控制器包括微控制器、模拟量输入和输出、开关量调理、继电器驱动、高速CAN总线接口、电源等模块。整车控制器对新能源汽车动力链的各个环节进行管理、协调和监控，以提高整车能量利用效率，确保安全性和可靠性。该整车控制器采集司机驾驶信号，通过CAN总线获得电机和电池系统的相关信息，进行分析和运算，通过CAN总线给出电机控制和电池管理指令，实现整车驱动控制、能量优化控制和制动回馈控制。该整车控制器还具有综合仪表接口功能，可显示整车状态信息；具备完善的故障诊断和处理功能；具有整车网关及网络管理功能，其结构原理如图2所示。

下面对每个模块功能进行简要的说明：

1、开关量调理模块

开关量调理模块，用于开关输入量的电平转换和整型，其一端与多个开关量传感器相连，另一端与微控制器相接；

2、继电器驱动模块

继电器驱动模块，用于驱动多个继电器，其一端通过光电隔离器与微控制器相连，另一端与多个继电器相接；    

3、高速CAN总线接口模块

高速CAN总线接口模块，用于提供高速CAN总线接口，其一端通过光电隔离器与微控制器相连，另一端与系统高速CAN总线相接；

4、电源模块

电源模块，可为微处理器和各输入和输出模块提供隔离电源，并对蓄电池电压进行监控，与微控制器相连；

5、模拟量输入和输出模块

模拟量输入和输出模块，可采集0~5V模拟信号，并可输出0~4.095V的模拟电压信号。

6、脉冲信号输入和输出模块

可采集脉冲信号并调理，范围1Hz—20KHZ, 幅度6---50V；输出PWM信号

范围1HZ—10KHZ，幅度0—14V。

7、故障和数据存储模块

铁电存储器可以存储标定的数据和故障码，车辆特征参数等，容量32K。

二、整车控制器功能说明

新能源汽车整车控制器基本上以下几项功能：

1. 对汽车行驶控制的功能

新能源汽车的动力电机必须按照驾驶员意图输出驱动或制动扭矩。当驾驶员踩下加速踏板或制动踏板，动力电机要输出一定的驱动功率或再生制动功率。踏板开度越大，动力电机的输出功率越大。因此，整车控制器要合理解释驾驶员操作；接收整车各子系统的反馈信息，为驾驶员提供决策反馈；对整车各子系统的发送控制指令，以实现车辆的正常行驶。

2. 整车的网络化管理

在现代汽车中，有众多电子控制单元和测量仪器，它们之间存在着数据交换，如何让这种数据交换快捷、有效、无故障的传输成为一个问题，为了解决这个问题，德国BOSCH公司于20世纪80年代研制出了控制器局域网（CAN）。在电动汽车中，电子控制单元比传统燃油车更多更复杂，因此，CAN总线的应用势在必行。整车控制器是电动汽车众多控制器中的一个，是CAN总线中的一个节点。在整车网络管理中，整车控制器是信息控制的中心，负责信息的组织与传输，网络状态的监控，网络节点的管理以及网络故障的诊断与处理。

3. 制动能量回馈控制

新能源汽车以电动机作为驱动转矩的输出机构。电动机具有回馈制动的性能，此时电动机作为发电机，利用电动汽车的制动能量发电，同时将此能量存储在储能装置中，当满足充电条件时，将能量反充给动力电池组。在这一过程中，整车控制器根据加速踏板和制动踏板的开度以及动力电池的SOC值来判断某一时刻能否进行制动能量回馈，如果可以进行，整车控制器向电机控制器发出制动指令，回收能部分能量。

4. 整车能量管理和优化

在纯电动汽车中，电池除了给动力电机供电以外，还要给电动附件供电，因此，为了获得最大的续驶里程，整车控制器将负责整车的能量管理，以提高能量的利用率。在电池的SOC值比较低的时候，整车控制器将对某些电动附件发出指令，限制电动附件的输出功率，来增加续驶里程。

5. 车辆状态的监测和显示

整车控制器应该对车辆的状态进行实时检测，并且将各个子系统的信息发送给车载信息显示系统，其过程是通过传感器和CAN总线，检测车辆状态及其各子系统状态信息，驱动显示仪表，将状态信息和故障诊断信息经过显示仪表显示出来。显示内容包括：电机的转速、车速，电池的电量，故障信息等。

6. 故障诊断与处理

连续监视整车电控系统，进行故障诊断。故障指示灯指示出故障类别和部分故障码。根据故障内容，及时进行相应安全保护处理。对于不太严重的故障，能做到低速行驶到附近维修站进行检修。

7. 外接充电管理

实现充电的连接，监控充电过程，报告充电状态，充电结束。

8. 诊断设备的在线诊断和下线检测

负责与外部诊断设备的连接和诊断通讯，实现UDS诊断服务，包括数据流读取，故障码的读和清除，控制端口的调试。

2、关于新能源汽车上所用电机

(仅供参考：(亚南主营2.5kw-3000kw交流船用、陆用发电机、发电机组、新能源汽车电机☏：4000-080-999)亚小南为您解答)
在HEV上是以电动机驱动作为发动机驱动的辅助动力，但又必须对电池组的质量和整车的整备质量进行限制，以减轻HEV的总质量。因此，一般电动－发电机只是在HEV发动机启动，车辆启动、加速或爬坡时起作用。电动－发电机又是发动机的飞轮，起调节发动机输出功率作用。电动－发电机还起发电机的作用，电动－发电机又是发动机的飞轮，起调节发动机输出功率作用。电动－发电机还起发电机的作用，将发动机的动能转换为电能，储存到电池组中去。在HEV下坡或制动时，将汽车惯性动能转换为电能，储存到电池组中去。因此，HEV有了电动机的辅助作用，就可以使HEV达到节能和“超低污染”的要求。电动机的种类很多，用途广泛，功率的覆盖面非常大。但HEV所采用的电动机种类少，功率覆盖面也较小。目前主要采用的交流电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机，不管是电机本身还是它们的控制装置，成本都比较高，但随着电动机的电子计算机控制和机电一体化的加速发展，很多新技术正逐步运用到混合动力汽车（HEV）的电动机上，一旦形成大规模批量生产，所用电机乃至整车的成本都会得到大大降低。
（1）混合动力汽车用电动机的发展概况
蒸汽机启动了18世纪第一次产业革命以后，19世纪末到20世纪上半叶电机又引起了第二次产业革命，使人类进入了电气化时代。20世纪下半叶的信息技术引发了第三次产业革命，是生产和消费从工业化向自动化，智能化时代转变；推动了新一代高性能电机驱动系统与伺服系统的研究与发展。21世纪伊始，世界汽车工业又站在了革命的门槛上。虽然，汽车工业是推动社会现代化进程的重要动力，然而，汽车工业的发展也带来了环境污染愈烈和能源消耗过多两大问题。显然，加剧使用传统内燃机技术发展汽车工业，将会使这两大全球问题继续恶化。于是，电动车（包括纯电动车，混合动力汽车，燃料电池电动车）概念的提出，将会是未来世界汽车工业发展的新方向，不过就当今世界科技水平来说，混合动力汽车的研究与开发相比其它两种形式更具有现实意义，应该作为这一新方向的第一步。20世纪80年代前，几乎所有的电动车驱动电机均为直流电机，但随着电动车（混合动力汽车）性能的提高，其在高负载下转速的限制，体积大等缺点逐渐暴露，取而代之的是交流异步电机，永磁电机，开关磁阻电机以及新型的双凸极永磁电机，而上述电机在用于混合动力汽车上所表现出来的性能也是一个比一个优越。目前，双凸极永磁电机的机理和设计控制理论还有待于进一步的研究与完善，不过它作为混合动力汽车的电动机有着潜在的巨大优势。
（2）混合动力汽车对电动机的基本要求
a.从日本汽车公司开发电动汽车的研究和实践认为，在采用大功率的电动机来驱动HEV时，与采用小功率的电动机比较，具有电阻小，效率高，比能耗低，动力性能好等优点。但在目前的条件下，各种电池的比能量较小，理所当然地采用小功率的电动机，因而出现电阻大，效率低，比能耗高，动力性能差等问题。
b.混合动力汽车的电动机应具有较大范围内的调速性能，能够根据驾驶员对加速踏板和对制动踏板的控制，由中央控制器控制电动机与发动机之间动力的协调。以获得所需要的起动、加速、行驶、减速、制动等所需的功率与转矩，使它们达到与内燃机汽车加速踏板同样的控制效果。
c.混合动力汽车应具有最优化的能量利用，电动机应具有高效率、低损耗，并在车辆减速时实现能量回收并反馈回蓄电池，这点在内燃机汽车上是不能实现的。
d.电动机的质量，各种控制装置的质量和冷却系统的质量等也要求尽可能小，因此，大功率的高速电动机具有高性能，质量小等优点，在混合动力汽车得到了广泛地应用。另外，还要求电动机及控制装置在运转时的噪声要低。
e．各种电动机的电压，可以达到120～500V，对电气系统安全性和控制系统的安全性，都必须符合国家（或国际）有关车辆电气控制的安全性能的标准和规定，装置高压保护设备。
除此之外，还要求电动机可靠性好，耐温和耐潮性能强，能够在较恶劣的环境下长期工作，结构简单，适合大批量生产，运行时噪声低，使用维修方便，价格便宜等。
（3）混合动力汽车所用电动机的选择策略
在确定混合动力汽车所采用的电动机时，首先应采用技术成熟，性能可靠，控制方便和价格便宜的现成的电动机。一般情况下，电动机性能必须充分满足单独用电力驱动模式行驶工况时的要求。电动机在低速时应具有大的转矩和超载能力。在高速运转时，应具有大的功率和有较宽阔的恒功率范围。有足够的动力性能来克服整车的各种阻力，保证其有良好的起动，加速性能和行驶速度及实现制动时的能量回收。现在混合动力汽车上，主要采用能够实现变频、调速的高转速电动机，高速电机的转速可以达到1万～1.2万r/min，在高速运转时，有更大的功率和有较宽阔的恒功率范围，体积较小和质量较小，但要求装置高精度的高速轴衬，需要用高品质的材质来制作，并要保证高效率的冷却。
（4）双凸极永磁电动机的简介
传统的开关磁阻电机（SRM）虽然可靠性较高，结构十分简单，单位体积功率与异步电动机

3、在哪儿买新能源汽车新型电机的设计及弱磁控制

新能源汽车新型电机的设计及弱磁控制这本书在很多地方都有买，很多人都会选择当当网。

新能源汽车电机、电池、DC转换器、ECU控制器、车灯等都会采用蒲微防水透气阀解决防水、防尘、透气、平衡压力、防爆、防油等问题。蒲微防水透气阀还具有以下作用：

1、防水、防尘防护等级达到IP68。
2、耐化学剂、耐高低温、抗老化等，提高产品苛刻环境中的可靠性。
3、防止结露、结雾，提高产品使用寿命。
4、微散热及平衡压差。提高产品的完整性。

2016年新能源汽车新型电机的设计及弱磁控制将会更火爆，那么蒲微防水透气阀也将会成为汽车领域中必不可少的配件之一！

4、新能源汽车电动机的性能指标有哪些

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。
新能源汽车种类：
1、纯电动汽车是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车，它利用蓄电池作为储能动力源，通过电池向电动机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车行驶。
2、混合动力汽车是指驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系单独或多个驱动系共同提供。
3、其他新能源汽车包括使用超级电容器、飞轮等高效储能器的汽车。目前在我国，新能源汽车主要是指纯电动汽车、增程式电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池电动汽车，常规混合动力汽车被划分为节能汽车。

5、新能源汽车电动机怎么散热的？

电动汽车电机和控制器属于低发热部件，在正常情况下的发热量较低，一般不会导致冷却液的温度升高较大。但是在长时间运行或者大功率运行的情况下，还是容易导致冷却液温度偏高。由于电动机及控制器的温度要求非常苛刻，往往与环境的温度相差较小，由于温差过小，对于散热系统的要求就会大大提高。

电机散热方式

液冷

1.散热均匀，散热效率高，散热效果好；
2.工作可靠性强；
3.耐候性好，受环境影响小；
4.噪音相对较小；

1.散热系统结构较复杂，安全等级要求高；
2.成本高；
3.售后维护难度较大；

风冷

1.散热系统结构简单，零部件少，整体质量轻；
2.成本低；
3.售后维护难度较小；

1.散热不均匀，散热效率低，散热效果不好；
2.工作可靠性差；
3.耐候性差，易受环境影响；
4.噪音相对较大；

6、新能源汽车电机？

永磁交流电动机需要将位置信号传给电机控制器，以便实现闭环控制。以前用光学编码器，现在用旋转变压器。旋转变压器是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。以上回答希望对你有用。

7、众泰的新能源汽车电机 电控这些都是自己研发吗

从整车尺寸看，众泰E200最直接的竞争对手为吉利知豆2。拥有相近的尺寸，可是外观、内饰和配置众泰E200全面优于吉利知豆系列。更何况，众泰E200的镁铝合金独立悬架与全部自主的BMS和电池组件。虽然，众泰E200最终售价（5.98万元）高于吉利知豆2（4.98万元）1万元，但从品质和性能比较，众泰E200将是不二的选择。

8、新能源汽车驱动电机线颜色都是什么颜色的？

新能源驱动电机的线一般都有高压。所以一般都是橙色的，用来区分高压，提醒人员注意高压危险。

9、关于新能源汽车上所用电机？

在HEV上是以电动机驱动作为发动机驱动的辅助动力，但又必须对电池组的质量和整车的整备质量进行限制，以减轻HEV的总质量。因此，一般电动－发电机只是在HEV发动机启动，车辆启动、加速或爬坡时起作用。电动－发电机又是发动机的飞轮，起调节发动机输出功率作用。电动－发电机还起发电机的作用，电动－发电机又是发动机的飞轮，起调节发动机输出功率作用。电动－发电机还起发电机的作用，将发动机的动能转换为电能，储存到电池组中去。在HEV下坡或制动时，将汽车惯性动能转换为电能，储存到电池组中去。因此，HEV有了电动机的辅助作用，就可以使HEV达到节能和“超低污染”的要求。电动机的种类很多，用途广泛，功率的覆盖面非常大。但HEV所采用的电动机种类少，功率覆盖面也较小。目前主要采用的交流电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机，不管是电机本身还是它们的控制装置，成本都比较高，但随着电动机的电子计算机控制和机电一体化的加速发展，很多新技术正逐步运用到混合动力汽车（HEV）的电动机上，一旦形成大规模批量生产，所用电机乃至整车的成本都会得到大大降低。

（1）混合动力汽车用电动机的发展概况
蒸汽机启动了18世纪第一次产业革命以后，19世纪末到20世纪上半叶电机又引起了第二次产业革命，使人类进入了电气化时代。20世纪下半叶的信息技术引发了第三次产业革命，是生产和消费从工业化向自动化，智能化时代转变；推动了新一代高性能电机驱动系统与伺服系统的研究与发展。21世纪伊始，世界汽车工业又站在了革命的门槛上。虽然，汽车工业是推动社会现代化进程的重要动力，然而，汽车工业的发展也带来了环境污染愈烈和能源消耗过多两大问题。显然，加剧使用传统内燃机技术发展汽车工业，将会使这两大全球问题继续恶化。于是，电动车（包括纯电动车，混合动力汽车，燃料电池电动车）概念的提出，将会是未来世界汽车工业发展的新方向，不过就当今世界科技水平来说，混合动力汽车的研究与开发相比其它两种形式更具有现实意义，应该作为这一新方向的第一步。20世纪80年代前，几乎所有的电动车驱动电机均为直流电机，但随着电动车（混合动力汽车）性能的提高，其在高负载下转速的限制，体积大等缺点逐渐暴露，取而代之的是交流异步电机，永磁电机，开关磁阻电机以及新型的双凸极永磁电机，而上述电机在用于混合动力汽车上所表现出来的性能也是一个比一个优越。目前，双凸极永磁电机的机理和设计控制理论还有待于进一步的研究与完善，不过它作为混合动力汽车的电动机有着潜在的巨大优势。

（2）混合动力汽车对电动机的基本要求
a.从日本汽车公司开发电动汽车的研究和实践认为，在采用大功率的电动机来驱动HEV时，与采用小功率的电动机比较，具有电阻小，效率高，比能耗低，动力性能好等优点。但在目前的条件下，各种电池的比能量较小，理所当然地采用小功率的电动机，因而出现电阻大，效率低，比能耗高，动力性能差等问题。
b.混合动力汽车的电动机应具有较大范围内的调速性能，能够根据驾驶员对加速踏板和对制动踏板的控制，由中央控制器控制电动机与发动机之间动力的协调。以获得所需要的起动、加速、行驶、减速、制动等所需的功率与转矩，使它们达到与内燃机汽车加速踏板同样的控制效果。
c.混合动力汽车应具有最优化的能量利用，电动机应具有高效率、低损耗，并在车辆减速时实现能量回收并反馈回蓄电池，这点在内燃机汽车上是不能实现的。
d.电动机的质量，各种控制装置的质量和冷却系统的质量等也要求尽可能小，因此，大功率的高速电动机具有高性能，质量小等优点，在混合动力汽车得到了广泛地应用。另外，还要求电动机及控制装置在运转时的噪声要低。
e．各种电动机的电压，可以达到120～500V，对电气系统安全性和控制系统的安全性，都必须符合国家（或国际）有关车辆电气控制的安全性能的标准和规定，装置高压保护设备。
除此之外，还要求电动机可靠性好，耐温和耐潮性能强，能够在较恶劣的环境下长期工作，结构简单，适合大批量生产，运行时噪声低，使用维修方便，价格便宜等。

（3）混合动力汽车所用电动机的选择策略
在确定混合动力汽车所采用的电动机时，首先应采用技术成熟，性能可靠，控制方便和价格便宜的现成的电动机。一般情况下，电动机性能必须充分满足单独用电力驱动模式行驶工况时的要求。电动机在低速时应具有大的转矩和超载能力。在高速运转时，应具有大的功率和有较宽阔的恒功率范围。有足够的动力性能来克服整车的各种阻力，保证其有良好的起动，加速性能和行驶速度及实现制动时的能量回收。现在混合动力汽车上，主要采用能够实现变频、调速的高转速电动机，高速电机的转速可以达到1万～1.2万r/min，在高速运转时，有更大的功率和有较宽阔的恒功率范围，体积较小和质量较小，但要求装置高精度的高速轴衬，需要用高品质的材质来制作，并要保证高效率的冷却。

（4）双凸极永磁电动机的简介
传统的开关磁阻电机（SRM）虽然可靠性较高，结构十分简单，单位体积功率与异步电动机相当或略高一些，而且在宽广的调速范围内都具有相当高的效率，但是，从能量转换的观点看，SR电机在定子绕组的一个开关周期中，最多只有半个周期得到利用，电机实际运行时，为避免在电感下降区产生制动力矩，绕组电流的关断角不得不较多地提前于最大电感位置，半个周期都未能得到充分利用。因此，SR电机仅获得“一半的利用率”，由此产生了换流问题和相对材料利用率低问题。可以预见，如果能利用定子绕组整个开关周期，在电感下降区也能产生正向转矩，SR电机的单位体积功率必将大大提高，但传统结构的SR电机是难以实现的。如果在SR电机中用永磁材料预先建立一个磁场，通过控制定子绕组的电流方向，使永磁体产生的磁场和绕组电流产生的磁场相互作用，就能实现在电感下降区产生正向转矩的设想。我国稀土材料的储存量为世界第一，钕铁硼等高性能稀土永磁材料在电机领域中已得到广泛应用，大大提高了电机性能，但在SR电机上的实践才刚刚开始。
双凸极永磁电动机(Doubly salient permanent magnet motor,简称DSPM)，是随着功率电子学和微电子学的飞速发展在90年代刚刚出现的一种新型的机电一体化可控交流调速系统。该系统由双凸极永磁电机、功率变换器、位置传感器和控制器四部分组成。电机定转子结构外形与开关磁阻电机相似,呈双凸极结构,但它在转子(或定子)上放有永磁体,从而使运行原理和控制策略与开关磁阻电机有本质区别。DSPM系统的主要优点是结构简单、控制灵活、动态响应快、调速性能好、转矩/电流比大,可实现各种特殊要求的转矩/转速特性,功率因数接近于1,效率高,是电工学科近年来继开关磁阻电机之后又一全新的研究方向。DSPM电机作为一种应用前景看好的交流调速系统,是由美国著名电机专家T.A.Lipo等人于1992年首先提出的,并进行了初步的理论和实验研究,此后欧美一些国家也相继开展了对DSPM电机及其控制系统的研制工作,目前国际上对DSPM电机的研究仅停留在初步理论和样机实验阶段。关于DSPM电机仍有大量的基础理论问题,包括电机参数计算,模型建立,分析方法,控制策略等有待深入探讨。

10、新能源汽车电机及电机控制器,产生的电磁干拢在哪个频段?

电动汽车电机控制器就是通过逆变桥调制输出正弦波来驱动电机工作，是电动汽车控制策略的重要一环。

目前，电机控制器日趋集成化，集成形式包括：单主驱动控制器、三合一控制器（集成：EHPS控制器+ACM控制器+DC/DC）、五合一控制器（集成：EHPS控制器+ACM控制器+DC/DC+PDU+双源EPS控制器）、乘用车控制器（集成：主驱+DC/DC）。

由于电机控制器不断集成，其结构功能也日趋复杂，目前多合一集成后的电机控制包括：

（1）配电回路：为集成控制器各个支路提供配电，如熔断器、TM接触器、电除霜回路供电、电动转向回路供电、电动空调回路供电等；

（2）辅助电源：为控制电路提供电源（如：VCU），为驱动电路提供隔离电源；

（3）IGBT驱动回路：接收控制信号，驱动IGBT并反馈状态，提供隔离及保护；

（4）DSP电路：接收VCU控制指令，并做出反馈，检测电机系统转速、温度等传感器信息，通过指令传输电机控制信号；

（5）结构与散热系统：为电机控制器提供散热，保障控制器安全。

电动汽车由于运行工况复杂，环境多变，因此在电机控制器设计过程中要充分考虑其热设计。目前，在电机控制器投产前要对其各项性能进行计算机仿真分析，如：

（1）控制器整体系统性仿真，主要侧重于控制散热水道设计的合理性、控制器内部环境温度等仿真；

（2）控制器关键模块仿真，主要对控制器内部使用的关键电容、铜排的仿真，通过热流密度从而仿真电容温度；

（3）控制器关键单板仿真，主要仿真单板环境温度、单板上关键零件的散热。

（4）控制器核心芯片仿真，主要包括IGBT、主功率模块仿真。通过准确的仿真，发挥控制器核心芯片IGBT的最大能力。

对于更加复杂的工况还要对电机控制器进行更进一步的仿真分析（如：额定、过载典型工况仿真、堵转特殊工况仿真、周期性负载、非线性负载确定控制器最大的能力）以便使设计出的电机控制器满足高精度要求。