电动汽车驱动电机的演变与控制技术基础.pdf

知识同地?
Popular Knowledges
电动汽车驱动电机的演变与控制技术基础
周泉
摘要:汇总了10多年来不同国家电动汽车的厂家、所生产的车型、电动汽车的类型、电动汽车驱动电机的种类
与控制方式;中国、日本等国家的电动汽车驱动电机多采用永磁同步电动机,从其控制方式出发,对电动汽车驱动
电机的转矩控制等加以介绍;阐述永磁电动机控制系统的构成,以及矢量控制与弱磁控制。
关键词:电动汽车;驱动电机;永磁电动机;控制系统;矢量控制;弱磁控制
中图分类号:U464.142文献标识码:B文章编号:1003-8639(2014)12-0078-04
Development of EV Driving Motor and Its Control Technology Base
ZHOU Quan
Abstract: The EV producers, models, types and the kinds and control modes of EV driving motors in different
countries in the past ten years are summarized here. PMSM is widely used in EV driving motor in China and Japan
The torque control of this motor is introduced from its control mode as well as the composition of its PMSM control
system, vector control and weak magnetic control
Key words: EV: driving mo or PMSM; control system; vector control; weak magnetic control
1电动汽车驱动电机与控制的演变
以变换,基于变换的数椐进行控制,其思路与燃油
以前,电动汽车驱动电机采用直流电动机,对喷射用ECU的思路相同。在当时,因为还不存在具
此可以列出的理由有:作为电源的蓄电池是直流,有装车业绩的驱动电机专用ECU(CPU),所以,采
控制直流电动机速度较容易,结构简单等。时至今用的办法是:以有一定业绩的发动机控制用ECU为
日,小型EV(纯电动汽车)及改装的EV也还在使基础进行开发。1998年开始销售的本田最早的混合
用直流电动机。这些直流电动机大部分是串激型,动力车(简称HEV) Insight驱动电机也是 SPMSM型,
控制方法为采用斩波器、利用脉冲宽度调制( Pulse且采用了同样的控制方法。此后,厂家开发出了电
Width Modulation,简称PWM)进行电压控制。而机驱动专用ECU。从2002发表的燃料电池车(简称
对采用通用电动机的,则可以利用外部的可变电FCWV)FCX开始,电机配有了 Insight用的智能功率
阻、发出速度/力矩指令,在指令值的输人侧设置模块,且采用了矢量控制。此电机最基本的控制就
滤波器,采用具有时间常数调整功能的驱动控制。是矢量控制,为了提高高转速区的输出功率,还增
但另一方面,普通汽车厂及电动汽车厂生产的加了伪单脉冲控制。此后,在2009年发表的FCX
驱动电机一般为交流电动机。欧美厂家大多数倾向 Clarity上,采用了内置式永磁同步电动机,简称为
于采用感应电动机,中国与日本等国家一般采用永 IPMSM( Interior Permanent Magnet Synchronous
磁交流同步电动机(以下简称PMSM)。
Motor),实现了高转速化和高功率化
在20世纪90年代初期,感应电动机占据了EV
丰田 Prius用电机及电机的控制也随着每次的更
驱动电机的主流。此后 Unique Mobility公司开发出新换代在不断地更新,使其性能有了大幅度的提
新结构的PMSM,其采用的是表贴式永磁转子,简高。1997年发布的第一代丰田Pius上,在 IPMSM上
称这种电机为表贴式永磁同步电动机,简写作采用了矢量控制。此后,进行了更新换代,更新了
SPMSM( Surface Permanent Magnet Synchronous电动机及其控制方法,提高了输出功率。
Motor)。利用由环状烧结永磁体与霍尔元件组成的
在2003年,实施了全面的更新换代:电机为内
磁极位置传感器检测磁极位置,以通电角120°的矩置式永磁同步电动机( IPMSM)型、配置了V字形
形波进行驱动;基于转速和所要求的力矩以提前角永磁体,在逆变器上设置了提高电源电压的升压
和PWM占空比对电机进行控制。同时期本田公司开器,由于提高了DC线路的电压,在高转速、高功率
发的EV-PIus驱动电机也是 SPMSM型、矩形波驱动,区域大幅度地增加了输出功率。在20090年,全面地
这两点没有什么变化,但预先将提前角、PWM占空实施了第2次更新换代;以前,发电机定子采用的
比以及增大的通电角(将120°增大到最大175°)加是分布绕组,借此机会,改为凸极集中绕组等。从
收稿日期:2014-10-22;修回日期:2014-11-12
78.《汽车电器》2014年第12期