「優能工程師」告訴你比亞迪E6驅動電機控制器結構及工作原理

2020-12-24 騰訊網

驅動電機控制器類型為電壓型逆變器,利用lGBT將直流電轉換為交流電,額定電壓為330V,主要功能是根據不同工況控制電機的正反轉、功率、扭矩、轉速等,即控制電機的前進、倒

退、維持電動車的正常運轉。其關鍵零flB{牛lGBT(絕緣柵雙極電晶體)實際為大電容,作用為控制電流工作,保證能夠按意願輸出合適的電流參數。更多新能源乾貨知識,在「優能工程師」,由易到難,由淺入深,全方位學習,維信館主。

一、結構

驅動電機控制器總成包含上中下三層,上層和下層為電動機控制單元,中層為水道冷卻控制單元,總成還包括信號接收插件、12V電源、CAN線、擋位、加速踏板、剎車、旋變、電機溫度信號線、預充滿信號線等,2根動力電池正負極接插件,3根電機三相線接插件和2個水套接頭及其他周邊附件,如下圖所示。

電機驅動器的結構

二、功能

1、控制電機正反向驅動、正反轉發電;

2、控制電機的動力輸出,同B,Ii,I-電機進行保護;

3、通過CAN與其他控制模塊通訊,接收並發送相關的信號,間接地控制車上相關系統正常運行;

4、制動能量加饋控制;

5、自身內部故障的檢測和處理;

6、最高工作轉速:在額定電壓,運行所能達到的最高轉速為7 500r/min;

7、半坡起步功能;

8、防止電機飛車、防止l PM受損害;

9、採集P、R、N、D擋位信號;

10、採集油門深度傳感器和剎車深度傳感器信號。

三、IGBT控制原理

IGBT被認為是電動車的核心技術之一。它可將交流電和直流電進行轉換,同時還承擔電壓的高低轉換功能。另外也可將電動機回收的交流電流轉換成可供蓄電池充電的電流。lGBTIj9結構如下圖所示。

動力電池組和電動機的正負極分別與IGBT模塊的輸入端和輸出端連接,IGBTB,'-,]輸出電壓由主控制器向其輸入BgPWM信號控制。在控制器運行過程中,主控制器通過採集分析加速踏板、制動踏板、車速等傳感器信號來進行電機電壓的輸出控制,輸出方式是將PWM信號傳遞到IGBT模塊,通過採集電機電壓、電流、電機和IGBT模塊的溫充等反饋信號業進行系統的過流、過壓、過熱保護。

lGBT結構

四、驅動系統控制策略

電動汽車行駛過程中,駕駛員根據實際行駛工況的需要,通過操作加速踏板、制動踏板、變速器操縱杆來控制電動汽車的車速。在不考慮換擋的情況下,加速踏板的信號就代表駕駛員的指令。因此電動汽車實際上是通過駕駛員來實現車速閉環控制的,控制系統可以分為開環控制系統、電流閉環控制系統和車速一電流雙閉環控制系統。開環控制系統就是用加速踏板信號代表主控制器向lGBT模塊輸入PWM佔空比信號,其特點是線路簡單、成本低,但是當電池電壓參數變化時,沒有自動調節作用,抗幹擾能力差,起步加速和動力指示不高。

電流單閉環控制系統就是用加速踏板信號代表電機電樞電流,即電機的輸出扭矩。電流單閉環車速控制系統的主要特點是響應時間短、控制準確,且具有自調節能力,但是此系統容易出現過流現象,可能導致電機或者控制器損壞。車速單閉環控制系統直接根據速度偏差計算需要的電壓,在整個控制過程中不能精確地控制電機轉矩。而雙閉環控制系統則具有比較滿意的動態性能,加速踏板位置直接代表駕駛員期望車速,直觀便於理解,啟動加速好、動力性好。

電動力系統中採用了「再生制動器」,它通過電動機的發電再次利用動能。電動機通常在通電後開始轉動,但讓外界力量帶動電動機旋轉時,它又可作為發電機來發電。因此,利用驅動

輪的旋轉力帶動電動機發電給蓄電池充電的同時,又可利用發電時的電阻來減速。該系統在制動時與液壓制動器同時控制再生制動器,完美的將原來在減速中作為摩擦熱散失的動能回收為行駛用能量。城市中行駛時反覆進行的調速操作具有較高的能量回收效果,所以在低速帶優先使用再生制動器。例如,在城市中行駛1 00km,即可再生約1 L汽油的能量。

五、預充滿信號迴路控制

預充電目的是在沒有進行預充的情況下,主接觸器吸合可能引起電流過大而燒結主接觸器和擊穿電容。鑰匙打到ON擋時,為緩解高壓電池的衝擊,電池管理器先吸合預充接觸器控制繼電器。來自動力電池的高壓電經過預充接觸器與兩個並聯的限流電阻,加載到母線正極上。驅動電機控制器檢查母線正極上的電壓達到動力電池額定電壓B92/3B寸,向電池管理器反饋一個預充滿信號。此後組合儀表OK燈點亮。從而電池管理器控制正極放電接觸器控制器吸合,斷開預充接觸器控制器。預充滿信號迴路如下圖所示。

如有故障用診斷儀檢查預充情況顯示預充失敗,則可以檢查電池管理器是否進行預充,先從電池管理器K05連接器後端引線,檢查線束端子M33-25(鑰匙ON擋)與車身正常值小於1 V,

如果更換了電池管理器,可再檢查高壓電源電路。

預充滿信號迴路

六、驅動電機控制器故障碼

驅動電機控制器故障碼列於下表。

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