电动汽车电机控制器方案设计说明书
1 引言
随着常规能源的日益减少和环境污染的日益严重，世界各国的环保意识逐渐增强，电动汽车以其零排放的优点受到世界各国的重视，并成为未来车辆的一个发展趋势。
传统的电动汽车多采用直流电机，其中最多的是有刷他励直流电机，因为存在电刷，导致电机的寿命和效率降低，目前比较新的无刷直流电机，这种电机寿长，效率比较高，但是因为位置传感器的安装精度不够导致控制效果不是很好和寿命短的问题。无速度传感低压交流驱动器，比传统的直流系统相比。
目前研究比较多的是交流异步电机及其控制器，与直流电机相比，交流异步电机具有效率高，相同功率等级下成本低等优点，交流系统低速恒转矩模式有效攻克了直流无刷启动力矩不足的问题。高速恒功率模式使整机效率更加优越。
随着交流电机控制算法的日益完善，其控制性能可以和直流电机相媲美，交流异步电机在电动汽车上的广泛应用成为发展趋势。
本系统采用无速度传感器矢量控制策略，提高电机工作效率，采用SVPWM技术，提高电压利用率，并减少谐波干扰，并克服了传统直流系统电动车启动力矩不足的缺点。
2 硬件总体说明
系统总共分为三块电路板叠成立体方式实现。
2.1功率变化电路总体说明
2.1.1 功能介绍
此功率电路采用三相相移120度
2.1.2 理论依据
ACI3_1的简易系统图如图1所示：
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图1 ACI3_1的简易系统图
图1所示为三相感应电机驱动的完整系统图。使用了一个三相电压源逆变器来控制三相感应电机，DSP输出六路PWM信号控制逆变器的六个MOSFET的通断，从而控制电机电压。还有一个捕获输入脚用来捕获电机速度传感器的输出以测量电机转速，但在实际调试时没有使用速度传感器，所以没有速度反馈，整个系统是一个开环系统。
感应电机的等效电路如图2所示：
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图2 感应电机的等效电路
在V/Hz控制中，感应电动机的转速由可调节的定子电压大小和对应的频率大小一起控制，其中磁通量在固定状态总是保持预期值。
假设定子电阻(Rs)为0，产生气隙磁通的磁化电流近似等于定子电压与频率比。它们的矢量关系式(for steady-state 分析) 为：电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪
如果感应电动机运行在线性磁场区域，则Lm是不变的。那么，等式(1)可以在数值方面被简化为：电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪
由此推出关系式：电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪
为了保持电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪不变，电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪的比值在不同的转速也要不变。当转速增大时，为了保持电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪的比值不变，则定子电压必须要按比例增大。然而，频率（或同步转速）不是真正的转速，因为存在转差s。在空载时，s很小，转速接近同步转速。因此，简单的开环恒压频比控制系统不能精确地控制存在负载转矩的转速，需要加入速度传感器。
在实际中，定子电压与频率的比率通常基于这些变量的额定值。V/Hz典型轮廓曲线如图3所示。主要地，V/Hz特性曲线有三个转速范围，如下图所示，其中电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪为截止频率，电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪为额定频率，电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪为定子电压，电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪为定子额定电压：
在0-电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪时，定子电阻压降不能被忽略，需通过增加Vs来补偿。所以，V/Hz 特性曲线是非线性的。我们可以从Rs ≠0的稳态等效电路中解析计算出截止频率(fc)和适当的定子电压。
在电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪-电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪（基频）时，则遵循V/Hz不变关系。图上的斜度代表了等式（2）中的气隙磁通量。
在大于电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪（基频）Hz时, 为了避免定子绕组绝缘击穿，定子电压必须最多只能等于额定值，所以不能继续保持Vs/f比率不变。于是，导致气隙磁通将会减少，不可避免地引起转矩相应地降低。这区域通常被称为弱磁升速区，电机在此区域为恒功率运行。
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2.1.3 系统框图
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系统原理框图
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系统程序框图
2.1.4 程序流程图
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2.2 ACI3_4（无速度传感器矢量控制程序）总体说明
2.2.1 功能介绍
系统采用无速度传感器矢量控制技术驱动异步电机转动。通过加速踏板给定转矩，带大负载时踏板踩下角度大，控制器输出转矩大，相反带小负载时踏板踩下角度大，控制器输出转矩小。
无速度传感器矢量控制系统动态性能好，效率高，是目前异步电机控制领域中技术最先进的控制方法。
2.2.2 理论依据
理论上，感应电机的磁场定向控制有两种，直接磁场定向和间接磁场定向，用来定向的磁场可以是转子磁场、定子磁场和气隙磁场。在间接磁场定向控制中需要通过估计或计算转子转速来估计转差率s，进而计算同步转速，而没有磁通估计。直接磁场定向控制中，同步转速根据磁通角进行计算，磁通角可以根据磁通估计或磁通传感器测量得到。系统的关键模块是磁通评估器。
交流电机直接转子磁场定向控制的基础是将总磁场定向在以同步速度旋转的d轴上，这样电磁转矩和磁通可以分别由同步旋转坐标系中定子电流的d轴分量和q轴分量独立控制。如下图所示：
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转子磁场定向控制中的定子电流和转子磁通向量
2.2.3 系统框图
控制系统整体结构图如下，使用六路PWM信号控制三相逆变器的六个MOSFET，三项逆
变器将48V直流电逆变成三相正弦交流电，驱动异步电机旋转。采用三个AD采样通道分别采样A、B相电流和母线电压，作为反馈量估算转子磁通角和转子转速并调节PWM占空比。
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原理框图如下图所示：
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直接转子磁场定向系统原理框图
系统程序模块框图如下如所示：
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系统程序框图
2.2.4 程序流程图
3 软件模块说明
3.1 ACI_FE
该模块是一个是基于反电动势反向逼近积分的三相感应电机的磁通评估器，该模块可以同时产生转子角，通过积分补偿器引入补偿电压以减小纯积分器和定子电阻测量的误差，因此，磁通估计器可以在很大的转速范围内工作，即使是转速很低的情况。
模块的输入输出量如下图所示：
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该模块涉及的文件有：
C 文件：aci_fe.c，aci_fe.h
IQmath库文件：IQmathLib.h，IQmath.lib
使用的变量描述：
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磁通估计器的整体框图如下：
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在静止坐标系中转子磁链主要是通过对电压型中的反电动势积分得到的。通过使用积分补偿器提供补偿电压，可以对纯积分器和定子电阻测量的误差进行处理。
程序流程图如下：
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3.2 ACI_SE
模块作用：
这个软件模块是基于数学模型的三相感应电机的速度评估器，该评估器的精度依赖于电机的关键参数。
模块的输入输出量如下：
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C文件：aci_se.c，aci_se.h
IQmath库文件：IQmathLib.h，IQmath.lib
所使用的变量描述：
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模块原理
开环速度评估器是基于静止坐标系中的感应电机的机械方程，精确的机械参数是必不可少的，否则将会产生稳态转速误差，但是，这个评估器的结构与其他高级技术相比更加简单。
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正反转时的转子磁通角波形
程序流程图如下图所示：
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3.3 CLARK
? 作用：将两相电流值由三相abc坐标系转换到两相静止电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪坐标系。
? 模块的输入输出量如下图所示：
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? C V ersion File Names：clarke.c，clarke.h
? IQmath library files for C：IQmathLib.h，IQmath.lib
? 变量定义
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3.4 FC_PWM_DRV
? 作用：根据占空比产生空间矢量PWM输出。
? C V ersion File Names：f281xpwm.c，f281xpwm.h (for x281x)
f280xpwm.c，f280xpwm.h (for x280x)
? IQmath library files for C：N/A
? 变量定义
结构体变量PWMGEN定义如下：
typedef struct { Uint16 PeriodMax; // Parameter：PWM Half-Period in CPU clock cycles (Q0)
int16 MfuncPeriod; // Input：Period scaler (Q15)
int16 MfuncC1; // Input：PWM 1&2 Duty cycle ratio (Q15)
int16 MfuncC2; // Input：PWM 3&4 Duty cycle ratio (Q15)
int16 MfuncC3; // Input：PWM 5&6 Duty cycle ratio (Q15)
void (*init)(); // Pointer to the init function
void (*update)(); // Pointer to the update function
} PWMGEN;
typedef PWMGEN *PWMGEN_handle;
? 各个变量的数据格式
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3.5 I_PARK
? 作用：将电压由d-q旋转坐标系变换到电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪旋转坐标系。
? 该模块的输入和输出变量如下图所示：
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? C V ersion File Names：ipark.c，ipark.h
? IQmath library files for C：IQmathLib.h，IQmath.lib
? 变量定义
结构体变量IPARK定义如下：
typedef struct { _iq Alpha; // Output：stationary d-axis stator variable
_iq Beta; // Output：stationary q-axis stator variable
_iq Angle; // Input：rotating angle (pu)
_iq Ds; // Input：rotating d-axis stator variable
_iq Qs; // Input：rotating q-axis stator variable
void (*calc)(); // Pointer to calculation function
} IPARK;
typedef IPARK *IPARK_handle;
? 变量类型如下：
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3.6 ILEG2_DCBUS_DRV
? 作用：这个模块同时进行三通道的AD转换，转换过程中使用了可以编程设置的增益（gain）和偏置（offset）。AD转换由EPWM1 CNT_zero（定时器为0）事件启动。转换结果表示两个相电流和母线电压。使用的是GP Timer 1
? 模块的输入输出量如下图所示：
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? C V ersion File Names：f281xileg_vdc.c，f281xileg_vdc.h (for x281x)
f280xileg_vdc.c，f280xileg_vdc.h (for x280x)
? IQmath library files for C：N/A
? 变量定义
结构体变量ILEG2DCBUSMEAS定义如下：
typedef struct { int16 ImeasAGain; // Parameter：gain for Ia (Q13)
int16 ImeasAOffset; // Parameter：offset for Ia (Q15)
int16 ImeasA; // Output：measured Ia (Q15)
int16 ImeasBGain; // Parameter：gain for Ib (Q13)
int16 ImeasBOffset; // Parameter：offset for Ib (Q15)
int16 ImeasB; // Output：measured Ib (Q15)
int16 VdcMeasGain; // Parameter：gain for Vdc (Q13)
int16 VdcMeasOffset; // Parameter：offset for Vdc (Q15)
int16 VdcMeas; // Output：measured Vdc (Q15)
int16 ImeasC; // Output：computed Ic (Q15)
Uint16 ChSelect; // Parameter：ADC channel selection
void (*init)(); // Pointer to the init function
void (*read)(); // Pointer to the read function
} ILEG2DCBUSMEAS;
typedef ILEG2DCBUSMEAS *ILEG2DCBUSMEAS_handle;
? 变量数据格式如下：
电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪程序流程图如下：
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3.7 PARK
? 作用：将变量由两相静止坐标系转换到两相旋转坐标系。
? 输入输出量如下图所示：
电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪? C V ersion File Names：park.c，park.h
? IQmath library files for C：IQmathLib.h，IQmath.lib
? 变量定义
结构体变量PARK定义如下：
typedef struct { _iq Alpha; // Input：stationary d-axis stator variable _iq Beta; // Input：stationary q-axis stator variable
_iq Angle; // Input：rotating angle (pu)
_iq Ds; // Output：rotating d-axis stator variable
_iq Qs; // Output：rotating q-axis stator variable
void (*calc)(); // Pointer to calculation function
} PARK;
typedef PARK *PARK_handle;
变量数据格式如下：
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3.8 PID_REG3
? 作用：该模块用为32位带抗积分饱和功能的数字PID控制器，可以单独配置为PI或PD 控制器，使用了逐渐逼近的方法。
? 输入输出量：
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? C V ersion File Names：pid_reg3.c，pid_reg3.h
? IQmath library files for C：IQmathLib.h，IQmath.lib
? 变量定义：
结构体变量PID_REG3定义如下：
typedef struct { _iq Ref; // Input：Reference input
_iq Fdb; // Input：Feedback input
_iq Err; // Variable：Error
_iq Kp; // Parameter：Proportional gain
_iq Up; // Variable：Proportional output
_iq Ui; // Variable：Integral output
_iq Ud; // Variable：Derivative output
_iq OutPreSat; // Variable：Pre-saturated output
_iq OutMax; // Parameter：Maximum output
_iq OutMin; // Parameter：Minimum output
_iq Out; // Output：PID output
_iq SatErr; // Variable：Saturated difference
_iq Ki; // Parameter：Integral gain
_iq Kc; // Parameter：Integral correction gain
_iq Kd; // Parameter：Derivative gain
_iq Up1; // History：Previous proportional output
void (*calc)(); // Pointer to calculation function
} PIDREG3;
typedef PIDREG3 *PIDREG3_handle;
数据格式：
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? PID原理和实现方法：
PID控制系统框图如下：
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其中：电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪
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u(t)是PID的输出
upresat(t)是饱和之前的输出
e(t)是参考量和反馈量之差
Kp是比例系数
Ti积分时间（或复位时间）
Td是微分系数
Kc是积分补偿系数
将上述方程使用反向逼近的方法来离散化，则方程变为如下形式：
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电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪
定义
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则
电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪
其中T是采样周期。
软件流程图如下图所示：
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3.9 SVGEN_DQ（SVPWM模块）
? 作用：
这个模块用来计算合适的占空比，该占空比用于产生一个使用空间矢量PWM技术的给定定子参考电压。定子参考电压由电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪来描述，即Ualpha和Ubeta。
? 这个模块的输入输入变量如下图所示：
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? C V ersion File Names：svgen_dq.c，svgen_dq.h
? IQmath library files for C：IQmathLib.h，IQmath.lib
? 变量定义
结构体SVGENDQ定义如下：
typedef struct { _iq Ualpha; // Input：reference alpha-axis phase voltage
_iq Ubeta; // Input：reference beta-axis phase voltage
_iq Ta; // Output：reference phase-a switching function
_iq Tb; // Output：reference phase-b switching function
_iq Tc; // Output：reference phase-c switching function
void (*calc)(); // Pointer to calculation function
} SVGENDQ;
typedef SVGENDQ *SVGENDQ_handle;
? 各变量的数据格式
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? 软件流程图如下
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? 模块原理：
三相电压逆变器如下图所示：
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空间矢量PWM用来按照一定的顺序驱动三个上桥臂的MOSFET导通，每相的下桥臂和同一相的上桥臂相反，中间有个死区时间，最终在定子绕组中产生近似的正弦波电流，并在定子绕组中产生旋转磁场。
系统等效电路如下图所示：
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开关管导通顺序和对应线电压和相电压之间的关系如下：
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对应电压关系：
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用矩阵形式表示如下：
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空间矢量的6个60°扇区如下图所示，其中的矢量为基础空间矢量。
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电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪、电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪分别代表电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪和电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪的电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪和电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪分量之和，表达式如下：
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其中T1、T3分别是U0、U60的持续作用时间，T0是空矢量的持续时间。这些时间可以使用下面的方法计算：
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因为U0=U60=电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪，所以有如下
关系：
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在U0和U60之间时，t1和t2计算如下，T1、T3分别为U0和U120作用的时间。
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在U60和U120之间时，t1和t2计算如下，T2、T3分别为U60和U120作用的时间。
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如果定义X、Y、Z如下：
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在不同区间时t1和t2与X、Y、Z之间的对应关系如下：
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通过CLARK逆变换，得到电压Vref1、Vref2、Vref3如下：
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定子参考电压的电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪分量如下：电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪
电压Vref1、Vref2、Vref3如下
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如果Vref1 > 0，则a=1，否则a=0
如果Vref2 > 0，则b=1，否则b=0
如果Vref3 > 0，则c=1，否则c=0
可变区间的定义为：sector = 4?c+2?b+a
三个相电压关系如下：
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空间矢量PWM模块被分成以下几个部分：
l 划分区间
l 计算X、Y和Z
l 计算t1和t2
l 决定占空比taon、tbon和tcon
l 将占空比传给Ta、Tb和Tc
占空比计算如下：
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3.10 CAN通信和液晶显示程序
采用CAN通信将要显示的数据送到液晶显示屏进行显示。
程序流程图如下图所示：
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3.11 方向控制程序
按键程序，通过判断两个按键的情况来选择正转、反转。状态如下：状态
正转开关
反转开关
不输出
反转
1
正转
1
不输出
1
1
程序流程图如下图所示：
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4 软件调试说明
4.1 ACI3_1（恒压频比控制程序）调试说明
系统可以调节的变量和作用列表表示如下：
变量名
名称
作用
SpeedRef
速度给定
-1~1
改变电机工作
ISR_FREQUENCY
中断频率
0~20KHz
改变PWM频率和主中断频率
P
电机极数
根据电机决定
影响控制器工作性能
BASE_FREQ
电机额定频率
根据电机决定
决定电机的工作频率
4.2 ACI3_4（无速度传感器矢量控制程序）调试说明系统可以调节的变量和作用列表表示如下：
名称
范围
作用
IdRef
磁通给定
-1~1
决定磁通给定值的大小IqRef
转矩给定
-1~1
决定转矩给定值的大小open
开环标志
0、1
1速度开环，0速度闭环pid1_id
Id的pid结构体
-1~1
改变Id的PID参数
pid1_iq
Iq的pid结构体
改变Iq的PID参数
ilg2_vdc1
AD采样结构体
-1~1
改变AD通道个数、AD通道转换顺序、偏移量大小ISR_FREQUENCY
中断频率
0~20KHz
改变PWM频率和主中断频率
RS、RR、LS、LR、LM、P
电机参数
根据电机决定
决定控制器控制性能
BASE_VOLTAGE
电机额定电压
48
决定控制器控制性能
BASE_CURRENT
电机额定电流
根据电机决定
决定控制器控制性能
电动车控制器接线说明 高标智能无刷电动车控制器接线说明如下： 1．电源输入 粗红色线为电源正端，黑色线为电源负端，细橙色线为电门锁2．电机相位（A、B、C输出） 粗黄色线为A ，粗绿色线为B ，粗蓝色线为C 3．转把信号输入 细红色线为+5V电源细绿色为手柄信号输入细黑色线为接地线 4．电机霍耳（A、B、C输入）
细红色线为+5V电源细黑色线为接地线。细黄色线为 A ，细绿色线为 B，细蓝色线为 C 5．刹车 细黄色线为机械刹（高电平刹车：+12V），细棕色线为接地线（低电平刹车） 6．转把线 细红色线为转把+5V电源，细黑色线为转把接地线，细绿色线为转把信号输入 7．仪表：细绿色线 8．三档开关： 细白色线高速转换，细黑色线地线，细黄色线高速转换/轻触按钮 9．限速：细灰色线 10．自学习开关线：细灰 高标智能型无刷电动车控制器使用方法和注意事项： 1、在接线前先切断电源，按接线图所示连接各根导线； 2、高标控制器虽然防水、抗震，但控制器做好还是安装在通风、防水、防震部位。 3、控制器限速控制插头应放置容易操作的地方。 4、控制器接插件应接插到位，禁止将控制器电源正负极反接（即严禁粗红、细橙和粗黑；细红和细黑接反）。 5、电机模式自动识别：正确接好电动车控制器的电源、转把、刹把等线束，,将电机识别模式开关线（细灰）短接，打开电门锁，使电机进入自动识别状态，若电机反转则按一下刹车即可使电机正向转动，在控制器识别电机模式10秒后将电机识别模式开关线（细灰）直接断开即可完成电机模式自动识别。 6、1+1助力方向调整：在通电状态，将调速电阻从最大值调到最小值，再回到原始状态后，可将1+1助力的方向从正向模式切换到反向模式，再调整一次可从反向模式切换到正向模式，并将最终的模式存入单片机。
电动汽车用驱动电机系统的现状及发展趋势 中国汽车技术研究中心窦汝振李磊宋建锋 摘要：介绍了我国电动汽车用驱动电机系统的研发现状,以及车用系统与普通工业用系统间的差异,指出了发展趋势。 1 引言 我国汽车工业的发展面临着来自能源安全、环境保护和气候变化等可持续发展要求的多重挑战。随着近几年汽车保有量的快速增加，汽车能源消耗增长呈现加速趋势，进一步加剧了我国石油供需矛盾。在当前石油资源日益紧张，价格不断攀升的国际形势下，发展电动汽车特别是混合动力汽车是缓解我国石油资源短缺现状的有效途径，也是增强我国汽车工业核心竞争力的重大战略举措。 经过“八五”、“九五”规划的实施，特别是“十五”国家863电动汽车重大专项,我国已实现了官、产、学、研的资源整合,具有了电动汽车用驱动电机系统自主研发能力。在国家“三纵三横”总体布局中(如附图所示),驱动电机及其控制系统被列为“三横”中的共性技术之一。 附图国家“十五”电动汽车重大专项布局示意 2 电动汽车用驱动电机系统的特点及分类 电动汽车对驱动电机系统的要求至少包括： （1）基速以下输出大转矩，以适应车辆的启动、加速、负荷爬坡、频繁起停等复杂工况； （2）基速以上为恒功率运行，以适应最高车速、超车等要求； （3）全转速运行范围内的效率最优化，以提高车辆的续驶里程； （4）结构坚固、体积小、重量轻、良好的环境适应性和高可靠性； （5）低成本及大批量生产能力。 电动汽车最早采用了直流电机系统,特点是成本低、控制简单,但重量大,需要定期维护。随电力电子技术、自动控制技术、计算机控制技术的发展,包括异步电机及永磁电机在内的交流电机系统体现出比直流电机系统更加优越的性能,目前已逐步取代了直流电机控制系统。特别是借助于设计方法、开发工具及永磁材料的不断进步,用于驱动的永磁同步电动机得到了飞速发展。 电动汽车中常用的交流电机主要有异步、永磁、开关磁阻三大类型，其特点如表1所示。
2011-2012德州仪器C2000及MCU创新设计大赛 项目报告 题目：基于TMS320F28035电动汽车用电机控制器 学校：重庆大学 组别：专业组 应用类别：先进控制类 平台： C2000 题目：基于TMS320F28035电动汽车电机控制器 摘要：21世纪，纯电动汽车已经成为了解决燃油车辆带来的能源和环境问题的 最有希望的方案之一。而电动汽车电机控制器又是纯电动汽车的核心部分。本设 计以TI公司的TMS320F28035为控制核心，设计了一款用于电动汽车的低压电机 控制器，采用先进的弱磁控制算法和效率优化策略，实现了电机在整个运行范围 内输出最大转矩和达到较高的效率。 Abstract：ELECTRIC vehicles (EV) are seen as a possible step towards the solution of the pollution problem in urban environment. And the motor controller is core of the electric vehicle. Based on TMS320F28035 ,we design a motor controller used in low voltage EV. With the advanced control
scheme ,we can get the maximum torque in the whole speed range and the maximum efficiency. 1引言 1.1系统设计的背景 20世纪90年代以来，汽车作为人类最重要的代步和交通工具，在全球范围内得到蓬勃快速发展。其实世界汽车工业总共发展了100多年，已经成为世界上许多国家的支柱产业，在人类经济生活和生产中发挥着举足轻重的作用。进入21世纪，在今后的50年里，全球人口将从60亿增加到100亿，汽车的数量将从7亿增加到25亿。如果这些车辆使用内燃机的话，他们所需要的石油将不可估量，它们所排出的尾气将无法处理，它们将对我们的环境造成巨大的伤害。这些问题迫使人们去寻找21世纪可持续发展的道路交通工具。另外，由于能源资源日益消耗，迫使人们重新考虑未来汽车的动力来源，世界各国都竞相积极地研制新能源汽车，从而来替代燃料汽车。由于新能源汽车清洁无污染，能源形式多样并且能量比重高，结构简单而且维护方便，是21世纪最有发展潜力的汽车。 近二十多年来，西方工业发达国家政府把电动汽车的研究开发看作解决环境问题和能源问题的一种有效手段，在经济上给予大力支持。美国政府至今已出资数百亿美元支持汽车厂商和相关厂商进行电动汽车技术的开发研究。美国三大汽车公司1991年联合成立了美国先进电池联合体，投入了4.5亿美元，其中政府拨款2.25亿美元，共同开发镍镉、镍氢、锌空气电池、燃科电池等各种高性能蓄电池。日、法、德等国各大公司也投入巨资研究开发高性能电池。在电动汽车整车研究开发方面，至90年代末期，国外大汽车公司已开发生产了100多种型号的纯电动汽车、燃料电动汽车和混合动力汽车(表1)。其中，已有10多种纯电动汽车车型投入商业化生产；近年来，燃料电池电动汽车成为新的开发热点，美国计划到2010年市场上燃料电池汽车占市场4%份额，达到60万辆，日本政
电动车控制器原理图解
单片机PICl6F72是目前电瓶车控制器主流控制芯片，配合2只 74HC27(3输入或非门电路)；1只74HC04D(反相器)；1只74HC08D(双输入与门)和一片LM358(双运放)，组成一款比较典型的无刷电瓶车控制器，具有60°和120°驱动模式自动切换功能，其基本组成框图见图l。实物测绘原理图见图2(图中数据除注明外，均为开锁停车状态数据)。 一、电路简介与自检 开通电门锁，48V电瓶直流电经电门锁线输入到控制器，一路经R3、R13、R4等送入U6的③脚作电瓶欠压检测用，另一路送入U13、U14、
U15输出+15V和+5V给IC和末级驱动供电。单片机PICl6F72的⑨、⑩脚外接16MHz晶体，①脚外接R13、C25组成复位电路，电门锁开锁，单片机得电工作后即进入初始化自检状态，它主要检测：1．由R3、R73、R4、R11、C2l等组成的电池欠压检测电路(典型值U6的③脚输入3.8V)。 2．由R5、R6、U1等组成的末级电流检测和过流保护电路(正常值Ul的⑦脚输出0V，①脚输出约3.6V)。 3．转把复位信号(正常值U6的⑥脚输入约0.8V的低电平)。 4．刹车复位信号(正常值U6的⑦脚输入4.8V高电平)。 5．电机霍尔元件检测到的无刷电机相位信号(正常时至少有一根霍尔线输入为4.1V，其他为0V)。 自检后的状态由LED2显示结果，以下是参照值(具体显示与单片机的程序设计有关)。 闪l停l--自检正常通过 闪2停l--欠压 闪3停l--LM358故障 闪4停1--电机霍尔信号故障
闪5停l--下管故障 闪6停l--上管故障 闪7停1--过流保护 闪8停l--刹车保护 闪9停1--手把地线断开 闪10停1--手把信号和手把电源线短路 闪l停11--上电时手把信号未复位 若自检正常通过，当转动转把时，U6根据转把输出电压的大小，将相应脉冲宽度的载波信号与三路驱动上下管的换相导通信号混合，从而达到控制无刷电机速度的目的，不同的速度对应不同的电机电流，同时行驶速度与电机换相频率成正比。 电路中，末级功率管V1和V2，V3和V4分别为无刷电机U相的上、下路驱动管；V5和V6，V7和V8分别为无刷电机V相的上、下路驱动管；V9和V10，Vll和V12分别为无刷电机W相的上、下路驱动管。U2为下管驱动IC，U4为上管驱动IC；U3、U5为上、下管R55、R56(康铜丝)串接在末级功率管的地线上，因而末级功率管的电流变化会在R55、R56上产生压降，所以由R5、R6和Ul等组成的电流检测电路可以随时检测无刷电机电流的大小，避免过流损坏电机。由R3、R73、R4、R11、C21、
电动汽车电机控制器 一、电机控制器的概述 根据GB/T18488.1-2001《电动汽车用电机及其控制器技术条件》对电机控制器的定义，电机控制器就是控制主牵引电源与电机之间能量传输的装置、是由外界控制信号接口电路、电机控制电路和驱动电路组成。 电机、驱动器和电机控制器作为电动汽车的主要部件,在电动汽车整车系统中起着非常重要的作用,其相关领域的研究具有重要的理论意义和现实意义。 二、电机控制器的原理 图1汽车电机控制器原理图 电机控制器作为整个制动系统的控制中心，它由逆变器和控制器两部分组成。逆变器接收电池输送过来的直流电电能，逆变成三相交流电给汽车电机提供电源。控制器接受电机转速等信号反馈到仪表，当发生制动或者加速行为时，控制器控制变频器频率的升降，从而达到加速或者减速的目的。 三、电机控制器的分类 1、直流电机驱动系统 电机控制器一般采用脉宽调制(PWM)斩波控制方式，控制技术简单、成熟、成本低，但效率低、体积大等缺点。 2、交流感应电机驱动系统 电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频调速方式实现电机调速，采用矢量控制或直接转矩控制策略实现电机转矩控制的快速响应。 3、交流永磁电机驱动系统 包括正弦波永磁同步电机驱动系统和梯形波无刷直流电机驱动系统，其中正弦波永磁同步电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频调速方式实现电机调速；梯形波无刷直流电机控制通常采用“弱磁调速”方式实现电机的控制。由于正弦波永磁同步电机驱动系统低速转矩脉动小且高速恒功率区调速更稳定，因此比梯形波无刷直流电机驰动系统具有更好的应用前景。
4、开关磁阻电机驱动系统 开关磁阻电机驱动系统的电机控制一般采用模糊滑模控制方法。目前纯电动汽车所用电机均为永磁同步电机，交流永磁电机采用稀土永磁体励磁，与感应电机相比不需要励磁电路，具有效率高、功率密度大、控制精度高、转矩脉动小等特点。 四、电动控制器的相关术语 1、额定功率：在额定条件下的输出功率。 2、峰值功率：在规定的持续时间内，电机允许的最大输出功率。 3、额定转速：额定功率下电机的转速。 4、最高工作转速：相应于电动汽车最高设计车速的电机转速。 5、额定转矩：电机在额定功率和额定转速下的输出转矩。 6、峰值转矩：电机在规定的持续时间内允许输出的最大转矩。 7、电机及控制器整体效率：电机转轴输出功率除以控制器输入功率再乘以100%。
！！电动自行车控制器电路原理分析 目前流行的电动自行车、电动摩托车大都使用直流电机，对直流电机调速的控制器有很多种类。电动车控制器核心是脉宽调制(PWM)器，而一款完善的控制器，还应具有电瓶欠压保护、电机过流保护、刹车断电、电量显示等功能。 电动车控制器以功率大小可分为大功率、中功率、小功率三类。电动自行车使用小功率的，货运三轮车和电摩托要使用中功率和大功率的。从配合电机分，可分为有刷、无刷两大类。关于无刷控制器，受目前的技术和成本制约，损坏率较高。笔者认为，无刷控制器维修应以生产厂商为主。而应用较多的有刷控制器，是完全可以用同类控制器进行直接代换或维修的。 本文分别介绍国内部分具有代表性的电动自行车控制器整机电路，并指出与其他产品的不同之处及其特点。所列电路均是根据实物进行测绘所得，图中元件号为笔者所标。通过介绍具体实例，达到举一反三的目的。 1.有刷控制器实例 (1)山东某牌带电量显示有刷控制器 电路方框图见图1。 1)电路原理 电路原理图见图2所示，该控制器由稳压电源电路、PWM产生电路、电机驱动电路、蓄电池放电指示电路、电机过流及蓄电池过放电保护电路等组成。
稳压电源由V3(TL431)，Q3等元件组成，从36V蓄电池经过串联稳压后得到+12V 电压，给控制电路供电，调节VR6可校准+12V电源。 PWM电路以脉宽调制器TL494为核心组成。R3、C4与内部电路产生振荡，频率大约为12kHz。 H是高变低型霍尔速度控制转把，由松开到旋紧时，其输出端可得到4V—1V的电压。该电压加到TL494的②脚，与①脚电压进行比较，在⑧脚得到调宽脉冲。②脚电压越低，⑧脚输出的调宽脉冲的低电平部分越宽，电机转速越高，电位器VR2用于零速调节，调节VR2使转把松开时电机停转再过一点。 电机驱动电路由Q1、Q2、Q4等元件组成。电机MOTOR为永磁直流有刷电机。TL494的⑧脚输出的调宽脉冲，经Q1反相放大驱动VDMOS管Q2。TL494的⑧脚输出的调宽脉冲低电平部分越宽，则Q2导通时间越长，电机转速越高。D1是电机续流二极管，防止Q2击穿。TL494的⑧脚输出低电平时，Q1、D2导通，Q4截止，Q2导通；TL494的⑧脚输出高电平时，Q1、D2截止，Q4导通，迅速将Q2栅极电荷泄放，加速Q2的截止过程，对降低Q2温度有十分重要的作用。 蓄电池放电指示电路由LM324组成四个比较器，12V由R24、VR1、VR4、VR3、VR5、R21分压形成四个不同基准电压分别加到四个比较器的反相端。蓄电池电压经R23和R22分压加到每个比较器的同相端，该电压和蓄电池电压成比例。VA=VB*R22/(R22+R23)。当蓄电池电压不低于38V时，LED1、LED2、LED3均点亮；当电池电压低于38V时，LED3熄灭；当电池电压低于35V时，LED2熄灭；当电池电压低于33V时，LED1熄灭，此时应给电池充电。调节VR1、VR4、VR3可分别设定LED3、LED2、LED1熄灭时的电压。LED4用作电源指示，LED5用作欠压切断控制器输出指示。 蓄电池过放电保护当蓄电池放电到31.5V时.LM324的①脚输出低电平，三极管Q5导通，约5V电压加到TL494的死区控制端④脚.该脚电位≥3.5V，就会迫使TL494内部调宽脉冲输出管截止，从而使三极管Q1、Q2截止，电机停止运转，蓄电池放电停止，进入电池保护状态。此时LED5点亮，指示出该状态。VR5用于设定电池保护点电压。
电动汽车驱动电机与电机控制器国内外发展现状 1、国外驱动电机在新能源汽车上的应用 电机方面： 全球范围看，有刷直流电机、一般同步电机、感应电机与有刷磁铁电机商品化历史最长，产品更新换代不断，迄今还在应用。上世纪80 年代开始进入商品化的表面永磁同步电机与1990 年代以来研制开发的开关磁阻电机、内置式永磁同步电机以及最新的同步磁阻电机相继进入市场，并在电动汽车与混合动力汽车上获得应用。 根据电动汽车、混合动力车车型的开发应用年代，日本的产业水平与市场偏好，成本核算等方面考虑，先采用感应电机，而近几年来在批量生产的日本电动汽车车型上以采用永磁同步电机为主流。 近年来美、欧开发的电动汽车多采用交流感应电机。其主要优点是价格较低，性能可靠；缺点是起动转矩小。日本近年来问世的电动汽车与新型混合动力车大多采用永磁电机。其主要优点是效率比交流感应电机高，但价格较贵。永磁材料耐热温度低于120℃，而开关磁阻电机(SRM：Switched Reluctance Motor)结构新型、简单、起动性能好，无大的冲击电流，但噪声大。 驱动电机系统的驱动方式与控制方面： 车辆的电机驱动系统的驱动方式可分为集中驱动与车轮独立驱动。集中驱动结构简单，可以沿用内燃机汽车的部分传动装置，是目前应用最多的电驱动方式，容易处理电机冷却、防振以及电磁干扰等问题。但是集中驱动传动系统复杂、传动效率低，不能对两侧驱动轮转矩进行单独控制，影响车辆的操纵稳定性。 车轮独立驱动的范例是三菱汽车公司应用开发的轮毂电机电动汽车，和日产汽车公司开发的轮毂电机电动汽车。 车轮独立驱动的优点是简化传动系统，布置方便；由于每个电机可以单独控制，能实现车轮驱动力的单独调节和施加横摆力矩控制，容易实现车辆底盘系统的电子控制，改善车辆驱动性能和行驶性能。但轮毂电机驱动系统会使车轮质量过大，对于整车动力性能造成影响，还可能带来其它问题，如电机散热、防水、防尘难度大等。 正因为上述问题，三菱在推出新一代电动汽车“iMiEV”时，不再采用轮毂电机，仍采用集中驱动系统，驱动电机采用永磁电机。 至于电机驱动系统的控制，涉及到电压波形与调制率控制、矩形波电压相位控制、直流电流失调反馈(DC offset feedback)控制，与可变电压系统控制。此外，在电机控制的硬件方面，例如混合动力车用电机控制在100us 程度的抽样周期中必须进行多项控制计算，再加上保险失效处理功能(fail safe)，其编制程序极其繁复。 从驱动系统的实际应用中，因为仍以传统的集中驱动方式作为主流，而永磁电机由于其优点突出，在日本纯电动汽车与混合动力车上得到更多应用。而从成本角度来看，采用集中驱动可以尽可能沿用基型车的车身和悬架而降低成本，往往比采用轮毂电机驱动系统成本低。而iMiEV 纯电动车采用传统的集中驱动系统，即驱动方式通过减速器、差速器、驱动轴把电机输出扭矩传递到左右车轮，驱动车辆行驶。 2、国内驱动电机行业现状 电机业中的小行业、但制造门槛高 作为电机行业的细分领域，电动汽车驱动电机是一个小行业。主要是由于市场处于起步
电动车控制器故障维修实用方法 当下，电动车成为绿色出行、低碳环保的代名词，在大家时兴骑电动车的时候，电动车控制器作为配件商也迎来了快速发展的春天。 在人们对电动车控制器使用量越来越多的时候，也常常会遇到一些问题。对于基础性的电动车控制器原理、电动车控制器接线图，很多人都很少理解。但在电动车控制器发生故的时候，又急需一些实用的方法来进行电动车控制器维修。 针对市场上电动车控制器维修问题，来自高标电子科技的控制器工程师王主任给大家总结了一些简单易操作的方法。以高标电动车控制器为例，给大家讲解了很多关于电动车控制器的故障维修的基础知识。 一、有刷控制器故障的检测与排除 通过测量控制器连接部件或引线的电源电压或信号电压可以分析判断出控制器的故障所在，我们现在介绍控制器常见故障的检测与排除方法：（1）对控制部件的供电不正常 检测方法如下：控制器内部电源一般采用三端稳压集成电路，一般用7805、7806、7812、7815三种规格的稳压集成块，它们的输出电压分别是5V、6V、12V、15V。用万用表的直流电压+20V（DC）档位，黑表笔与红表笔分别靠在转把的黑线和红线上，观察万用表读数是否与标称电压相符，它们的上下电压差不应超过0.2V。否则说明控制器内部电源出现故障了。
（2）没有输出 检测方法如下：用万用表的+20V（DC）档位，先测量闸把输出信号的高低电位，捏闸把时，闸把信号有超过4V的电位变化。排除闸把故障之后，按照有刷控制器常用芯片引脚功能表，与测量出的主控芯片与逻辑芯片的电压值进行电路分析，并检查各芯片外围器件（电阻、电容、二极管）的数值是否和元件表面的标识相一致。检查出外围器件或集成电路出现故障，我们可以通过更换同型号的器件来排除故障。 （3）飞车 飞车故障一般是由MOS击穿引起的。判断MOS管好坏的方法如下：用万用表的二极管档位测量MOS管三个引脚的应该没有短路现象。MOS管损坏，可以通过更换同型号的器件来排除故障。 二、无刷控制器故障的检测与排除 无刷控制器电源与闸把的故障，可以参照有刷控制器的故障排除方法先予排除。对无刷控制器而言，还有其特有故障现象，一般分以下几点： （1）缺相 无刷控制器缺相分主相位缺相和霍耳缺相两种情况。 主相位缺相的检测方法可以参照有刷控制器飞车故障排除法，检测MOS管是否击穿，无刷控制器MOS管击穿一般是某一个相位的上下两个一对MOS管
硕士学位论文 二0一五 年 六 月 作者姓名 指导教师 学科专业 控制工程
摘要 本文在开始先介绍了研究电动汽车的背景及其意义，并介绍了电动汽车在国内外的发展现状，然后从电动汽车的燃油经济性，驱动性，安全性及舒适度，三个方面分析了电动汽车比其他燃料汽车存在的优越性。电动机是电动汽车的核心部件，本文中从其驱动方式把电动机分为四大类，直流有刷电动机，永磁同步电动机，永磁无刷直流电动机和开关磁阻电动机。本章从工作原理与性能方面分析了，这四种电动机各存在的优点和不足。从中得出永磁同步电动机是电动汽车比较理想的选择。本文刚开始介绍了永磁同步电动机PMSM的三种不同的控制方式，恒压频比控制，矢量控制，直接转矩控制，并从三者之间比较得出，PMSM采用直接转矩控制DTC的方式有着比其他两者更好的稳定性。 随后从永磁同步电动机PMSM的结构及其特点，分析了其优越性，并建立数学模型，根据空间矢量坐标关系推导出PMSM的在各坐标系下DTC的原理。本章分析了定子磁链与电磁转矩的估算和滞环控制，通过其原理研究了开关表控制的方式，并对PMSM的直接转矩控制DTC的Matlab/Simulink仿真，最终得出了DTC 较其它控制方式的稳定性。 其次分析了永磁同步电机PMSM的直接转矩控制DTC存在的诸多缺点，并提出基于SVM技术的SVPWM的控制方式，即空间矢量调制DTC控制策略，通过Matlab/Simulink仿真，得出SVPWM比PMSM DTC有着更好的稳定性。 TI公司推出的TMS320F2812 DSP芯片的控制系统设计，从硬件电路的设计和软件的设计，两个方面研究了该芯片。DSP硬件方面包含了智能模块的自保护特性，并设计了检测电路，保护电路，驱动电路和CAN通信等模块，软件系统方面分析了，其初始化流程图，接收流程图等。 关键词：永磁同步电机；直接转矩控制；DSP；SVPWM
纯电动汽车的驱动电机系统详解 驱动电机系统是电动汽车三大核心系统之一，是车辆行驶的主要驱动系统，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。一、驱动电机系统介绍驱动电机系统由驱动电机、驱动电机控制器(MCU)构成，通过高低压线束、冷却管路与整车其他系统连接，如图1所示。整车控制器(VCU)根据加速踏板、制动踏板、挡位等信号通过CAN网络向电机控制器MCU发送指令，实时调节驱动电机的扭矩输出，以实现整车的怠速、加速、能量回收等功能。电机控制器能对自身温度、电机的运行温度、转子位置进行实时监测，并把相关信息传递给整车控制器VCU，进而调节水泵和冷却风扇工作，使电机保持在理想温度下工作。驱动电机技术指标参数，如表1所示，驱动电机控制器技术参数如表2所示。1、驱动电机永磁同步电机是一种典型的驱动电机(图2)，具有效率高、体积小、可靠性高等优点，是动力系统的执行机构，是电能转化为机械能载体。它依靠内置旋转变压器、温度传感器(图3)来提供电机的工作状态信息，并将电机运行状态信息实时发送给MCU。旋转变压器检测电机转子位置，经过电机控制器内旋变解码器解码后，电机控制器可获知电机当前转子位置，从而控制相应的IGBT功率管导通，按顺序给定子三个线圈通电，驱
动电机旋转。温度传感器的作用是检测电机绕组温度，并提信息供给MCU，再由MCU通过CAN线传给VCU，进而控制水泵工作、水路循环、冷却电子扇工作，调节电机工作温度。驱动电机上有一个低压接口和三根高压线(V、U、W)接口，如图4所示。其中低压接口各端子定义如表3所示，电机控制器也正是通过低压端口获取的电机温度信息和电机 转子当前位置信息。2、驱动电机控制器驱动电机控制器MCU结构如图5所示，它内部采用三相两电平电压源型逆变器，是驱动电机系统的控制核心，称为智能功率模块，它以IGBT(绝缘栅双极型晶体管)为核心，辅以驱动集成电路、主控集成电路。MCU对所有的输入信号进行处理，并将驱动电机控制系统运行状态信息通过CAN2.0网络发送给整车控制器VCU。驱动电机控制器内含故障诊断电路，当电机出现异常时，达到一定条件后，它将会激活一个错误代码并发送给VCU整车控制器，同时也会储存该故障码和相关数据。驱动电机控制器主要依靠电流传感器(图6)、电压传感器、温度传感器来进行电机运行状态的监测，根据相应参数进行电压、电流的调整控制以及其它控制功能的完成。电流传感器用于检测电机工作实际电流，包括母线电流、三相交流电流。电压传感器用于检测供给电机控制器工作的实际电压，包括动力电池电压、12V蓄电池电压。温度传感器用于检测电机控制系统的工作温度，包括IGBT模块的温度。驱动电
电动车控制器接线图 电动车控制器接线说明 1．电源输入 粗红色线为电源正端 黑色线为电源负端 细橙色线为电门锁 2．电机相位（u、v、w输出） 粗黄色线为U 粗绿色线为V 粗蓝色线为W 3．转把信号输入 细红色线为+5V电源 细绿色为手柄信号输入 细黑色线为接地线 4．电机霍耳（A、B、C输入） 细红色线为+5V电源 细黑色线为接地线 细黄色线为 A 细绿色线为 B 细蓝色线为 C 5．刹车（柔性EABS+机械刹） 细黄色线为柔性EABS； 细蓝色线为机械刹（高电平刹车：+12V） 细黑色线为接地线（低电平刹车） 6．传感器 细红色线为+5V电源 细黑色线为接地线 细绿色线为传感器信号输入 7．仪表（转速）：细紫色线 8．巡航：细棕色线 9．限速：细灰色线 10．自动识别开关线：细黄色线 PIC16F72智能型无刷电动车控制器使用方法和注意事项 1、在接线前先切断电源，按接线图所示连接各根导线； 2、该控制器应安装在通风、防水、防震部位。 3、控制器限速控制插头应放置容易操作的地方。 4、控制器接插件应接插到位，禁止将控制器电源正负极反接（即严禁粗红、细橙和粗黑；细红和细黑接反）。 5、电机模式自动识别：正确接好电动车控制器的电源、转把、刹把等线束，,将电机识别模式开关线（细黄）短接，打开电门锁，使电机进入自动识别状态，若电机反转则按一下刹车即可使电机正向转动，在控制器识别电机模式10秒后
将电机识别模式开关线（细黄）直接断开即可完成电机模式自动识别。 6、1+1助力方向调整：在通电状态，将调速电阻从最大值调到最小值，再回到原始状态后，可将1+1助力的方向从正向模式切换到反向模式，再调整一次可从反向模式切换到正向模式，并将最终的模式存入单片机。
ID号：9034790 受控文件归档日期：2009-04-21 09:13:27 编码：ID号：xxxxxxx 受控文件归档日期：2009-04-xx 编 码： JLYY-XX -09 电动汽车用电机及控制器 技术条件 编制： 校对： 审核： 审定： 标准化： 批准： 浙江吉利汽车研究院有限公司 二○○九年五月
前言 为了规范电动汽车用电机及控制器的技术特性，控制驱动电机及控制器系统质量和出厂检验规则编制了本标准。 本标准由浙江吉利汽车研究院有限公司提出。 本标准由浙江吉利汽车研究院有限公司新能源技术开发部负责起草。 本标准主要起草人：刘波。 本标准于2009年5月13日发布并实施。
1 范围 本标准规定了吉利电动汽车使用的电机及控制器型号、要求、检验规则、标志、随车技术文件、包装、运输、贮存及质量承诺。 本标准适用于吉利电动汽车用的驱动电机及其控制器。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB 755-200 旋转电机定额和性能 GB/T 2423.17-1993 电工电子产品基本环境试验规程试验Ka：盐雾试验方法 GB/T 4772.1-1999 旋转电机尺寸和输出功率等级第1部分：机座号56～400和凸缘号55～1080 GB/T 4942.1-1985 电机外壳防护分级 GB/T 4942.2-1993 低压电器外壳防护等级 GB 10068.2-2000 轴中心高为56 mm及以上电机的机械振动—振动的测量、评定及限值 GB 10069.3-1988 旋转电机噪声测定方法及限值噪声限值 GB/T 12665-1990 电机在一般环境条件下使用的湿热试验要求 GB/T 12668-1990 交流电动机半导体变频调速装置总技术条件 GB 1471l-1993 中小型旋转电机安全通用要求 GB/T 17619-1998 机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值测量方法 GB/T 18488.2-2001 电动汽车用电机及其控制器试验方法 GB/T 2900.25-1994 电工术语旋转电机 GB/T 2900.26-1995 电工术语控制电机 GB/T 2900.33-1993 电工术语电力电子技术 GB/T 10069.1-2006 旋转电机噪声测定方法及限值第1部分：旋转电机噪声测定方法 GB 10069.3 旋转电机噪声测定方法及限值第3部分：噪声限值 GB/T 18488.1-2001 电动汽车用电机及其控制器技术条件 GB/T 18488.2-2001 电动汽车用电机及其控制器试验方法 3 定义
一、范围 本标准规定了电动自行车用控制器（以下简称控制器）的产品分类及型号、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。 本标准适用于电动自行车用控制器。 二、规范性引用文件 下列文件中的条款，通过本标准的引用而构成为本标准的条款。凡是注日期的文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB 775 旋转电机定额和性能 GB 17761 电动自行车通用技术条件 GB/T 2828.1-2003 计术抽样检验程序的第一部分、按接收质量限（AQL）检索的逐 步检验抽样计划 GB/T 4942.2-1993 低压电器外壳防护等级 GB/T 7345-1994 控制微电机基本计术要求 三、产品型号及分类 3.1 产品分类：按控制器所控制的电机的不同，分为有刷电机控制器及无刷电机控制器； 按所具功能及引线布局分为A、B、C、D、E 等系列。 3.2 控制器型号 控制器型号组成：W ZK（X ）X X X X X 其中：W …………… 代表所控制电机种类：W 是无刷电机，无字头的是有刷电机； ZK（X ）……ZK 代表直流电动机控制器,括号中的X 为英文字母，此字母可以由生 产厂家根据控制器的功能以及所用芯片的不同而定，也可以不加； X X X X …… 产品参数：为四位阿拉伯数字，前两位是额定工作电压，后两位是最大 工作电流，即限流值； X …………… 控制器扩展系列号A、B、C、D、E、F、G、H 等； 型号示例： ZK3610E：有刷电机控制器，额定电压36V,最大工作电流（限流值）10A。 四、要求 4.1 控制器正常工作的条件 a）温度：-20℃～45℃；
电动车控制器使用说明 ①自学习模式：只接电源线、电机相线、霍尔线、学习线，打开电源锁，电机中速运转，如果电机反转，拔开学习线再插即变正转；然后拔开学习线，依次接好转把、刹把等其它功能线，电机运转正常即可（电机不转请检查刚接上的功能线是否正常）。如果感觉调试后电机运转不正常，请使用“全自动学习模式”再调试一遍。 ②全自动学习模式：（此模式不使用学习线，请始终保持学习线处于断开状态） a.只接电源线、电机相线、转把线，打开电源锁，转动调速把，如果电机反转，将电机相 线任意两根互换即可正转。 b.电机正转后再接上电机霍尔线，慢慢转动调速把，如果电机一转就停，说明电机霍尔是好的，控制器已进入有霍尔状态工作，调速把回零再给，即可正常运行；如果慢慢转动调速把，电机不停，则说明电机霍尔是坏的，控制器只能在无霍尔状态下工作。然后把其它功能线接好 即可。 电动车控制器不能进入有霍尔状态时可能有如下原因： 1.正常待机状态，用外力拨动电机，电机霍尔信号输入端，应有高低电平变化，如 没有变化电机霍尔坏。 2.二极管D9（见原理图）损坏，电阻R59、R60、R61、R62、R63、R64虚 焊，霍尔线插头没接好。 电动车控制器维修经验：
1.开机后如测得78L05输出为8V左右，一般来说是电源部分2907（5401）损坏， 这种情况下可导致故障指示灯短闪二次，误判为欠压故障，实际上不是欠压电路 有问题。 2.本电路只有在调速把或电机霍尔接上后电路才有稳定的5V输出。 3.开机后15V只有零点几伏，电阻RP1、RP2开路、虚焊。如15V电压升到25V左 右，多是2907、2N5551损坏。 4.开机后15V升到30V左右，应检查LM358是否虚焊，2907是否损坏，如没有坏， 应测量LM358一脚电压1.5伏是否升到了5伏，如是LM358坏。 5.开机15V和5V都不正常，应检查驱动电路，一般是驱动电路有短路现象或CPU 主芯片击穿等。 电动车控制器电源故障检测： 如果14V、5V负载器件损坏或损伤，都有可能引起开关电源的不正常工作。 检测方法一：去掉全部外接的部分，打开电源，使用万用表直流档测量14V、5V电源是否正常，如果不正常，应首先修理电源部分，使得电源正常工作。如果正 常则是负载部分有短路故障。 检测方法二、在关闭电源情况下用万用表电阻档测量14V电源输出端与地的电阻为5KΩ左右，5V电源输出端与地的电阻为1.6K左右。如果以上数值不对，可检 查相关元件，排除故障。
电动车控制器原理图解 单片机PICl6F72是目前电瓶车控制器主流控制芯片，配合2只 74HC27(3输入或非门电路)；1只74HC04D(反相器)；1只74HC08D(双输入与门)和一片LM358(双运放)，组成一款比较典型的无刷电瓶车控制器，具有60°和120°驱动模式自动切换功能，其基本组成框图见图l。实物测绘原理图见图2(图中数据除注明外，均为开锁停车状态数据)。 一、电路简介与自检 开通电门锁，48V电瓶直流电经电门锁线输入到控制器，一路经R3、R13、R4等送入U6的③脚作电瓶欠压检测用，另一路送入U13、U14、
U15输出+15V和+5V给IC和末级驱动供电。单片机PICl6F72的⑨、⑩脚外接16MHz晶体，①脚外接R13、C25组成复位电路，电门锁开锁，单片机得电工作后即进入初始化自检状态，它主要检测：1．由R3、R73、R4、R11、C2l等组成的电池欠压检测电路(典型值U6的③脚输入3.8V)。 2．由R5、R6、U1等组成的末级电流检测和过流保护电路(正常值Ul的⑦脚输出0V，①脚输出约3.6V)。 3．转把复位信号(正常值U6的⑥脚输入约0.8V的低电平)。 4．刹车复位信号(正常值U6的⑦脚输入4.8V高电平)。 5．电机霍尔元件检测到的无刷电机相位信号(正常时至少有一根霍尔线输入为4.1V，其他为0V)。 自检后的状态由LED2显示结果，以下是参照值(具体显示与单片机的程序设计有关)。 闪l停l--自检正常通过 闪2停l--欠压 闪3停l--LM358故障 闪4停1--电机霍尔信号故障
闪5停l--下管故障 闪6停l--上管故障 闪7停1--过流保护 闪8停l--刹车保护 闪9停1--手把地线断开 闪10停1--手把信号和手把电源线短路 闪l停11--上电时手把信号未复位 若自检正常通过，当转动转把时，U6根据转把输出电压的大小，将相应脉冲宽度的载波信号与三路驱动上下管的换相导通信号混合，从而达到控制无刷电机速度的目的，不同的速度对应不同的电机电流，同时行驶速度与电机换相频率成正比。 电路中，末级功率管V1和V2，V3和V4分别为无刷电机U相的上、下路驱动管；V5和V6，V7和V8分别为无刷电机V相的上、下路驱动管；V9和V10，Vll和V12分别为无刷电机W相的上、下路驱动管。U2为下管驱动IC，U4为上管驱动IC；U3、U5为上、下管R55、R56(康铜丝)串接在末级功率管的地线上，因而末级功率管的电流变化会在R55、R56上产生压降，所以由R5、R6和Ul等组成的电流检测电路可以随时检测无刷电机电流的大小，避免过流损坏电机。由R3、R73、R4、R11、C21、
电动汽车电机及控制器性能测试系统 1 电机驱动系统的作用 电机驱动系统是电动汽车的核心，它与整车动力性能的好坏密切相关，是电动汽车关键技术之一。电机驱动系统由电动机和驱动控制器两部分组成。电动机是一种将电能转变为机械能的装置，为满足整车动力性能的需求，要求其具有瞬时功率大、过载能力强、加速性能好、使用寿命长、调速范围广、减速时实现再生制动能量回馈、效率高、可靠性高等特点。驱动控制器是将电池的电量转变为适于电动机运行的另一种电能变换控制装置。通过这种变换和控制使电动机处于最佳工作状态，以满足电动汽车实际行驶工况的需要，驱动控制器要求结构简单、控制精度高、动态响应好、系统高可靠、成本低。驱动电机及其控制器的性能好坏直接决定车辆的品质好坏，所以在试验室中正确地进行试验是必要的。 2 电机控制器性能测试设备 2.1 实验设备目前常用的测功机主要有直流电力测功机、交流电力测功机、电涡流测功机和水力测功机。直流电力测功机：由直流电机、测力计和测速发电机组合而成。直流电机的定子由独立的轴承座支承。它可以在某一角度范围内自由摆动。机壳上带有测力臂，它与测力计配合，可以检测定子所受到的转矩。转轴上的转矩可以由定子上量测。与直流电机类似，直流测功机调速性能好，控制简单，但由于换向器的原因，不适合高速运行，而且大功率的测功机相对于其他类型，体积较大。不适用于动力电机测试。交流电力测功机：由 1 台三相交流电动机和测
力计、测速发电机组成。它的测功原理与直流测功机相同，但不存在换向问题，结构简单，可靠性高。目前交流测功机在动、静态性能上已经得到了很大提高。电力测功机既可以进行电动性能测试，也可以进行馈电性能的测试。 2.2 测试方法 通过安装夹具及联轴器将被测电机与测功机连接，适当调整使轴与轴的对中度符合试验要求，对个别超高速电机，为防止试验过程中因为轴振动或对中不够精确引起轴承发热失效或者损坏电机的情况，可以考虑在适当位置安装振动传感器及温度传感器，对试验过程中局部情况实时监测，一旦有异常立即停止。针对标准的要求，试验时测试额定及峰值负载下的转速，转矩和效率特性，以及额定负载下的馈馈电特性。温升试验也是在台架上进行，分别测量电机绕组的温升和控制器的温升。电机和控制器都配备有散热系统，或水冷或风冷。电机及控制器从冷机状态下启动开始工作，温度会随之慢慢增加，在固定负载的情况下，温度最终会趋于稳定，这段时间内温度的变化量就是温升值。标准中有3种方法：电阻法、埋置检温计（ETD法和温度计法。试验电机不宜拆开。因此选用电阻法比较适合，通过比较试验前后环境温度、冷却水温度以及绕组直流电阻的变化来计算电机不同工况下的温升值。控制器的温升通过温度计即可测量。温升值根据不同产品的工作制要求进行测试。用在不同类型系统上的电机应选用不同的工作制，比如纯电动汽车，串联式、并联式以及混联式混合动力汽车，PLUG-IN混合动力汽车等不同类型的应用。在该项目中，标准里除了对温升值的要求外，对试验过程中电
电动车无刷电机控制器软件设计详解??作者:谢渊斌原作发表在《电子报2007年合订本》下册 版权保留，转帖请注明出处? 本文以MICROCHIP 公司所生产的PIC16Ｆ72为基础说明软件编程方面所涉及的要点，此文所涉及的源程序均以PＩC的汇编语言为例。?由于软件不可避免需与硬件相结合,所以此文可能出现硬件电路图或示意图。??本文适合在单片机编程方面有一定经验的读者，有些基础知识恕不一一介绍。?我们先列一下电动车无刷马达控制器的基本要求：功能性要求: 1.电子换相? 2.无级调速 3.刹车断电 4.附加功能 ａ.限速 b．１＋1助力?c.EBS柔性电磁刹车?d.定速巡航?e．其它功能(消除换相噪音,倒车等) ?安全性要求:?1.限流驱动 2.过流保护?３.堵转保护 3.电池欠压保护?４.节能和降低温升?５.附
加功能(防盗锁死，温升限制等)?6.附加故障检测功能? 从上面的要求来看，功能性要求和安全性要求的前三项用专用的无刷马达驱动芯片加上适当的外围电路均不难解决，代表芯片是摩托罗拉的MC33０35，早期的控制器方案均用该集成块解决。但后来随着竞争加剧，很多厂商都增加了不少附加功能,一些附加功能用硬件来实现就比较困难，所以使用单片机来做控制的控制器迅速取代了硬件电路芯片。?但是硬件控制和软件控制有很大的区别，硬件控制的反应速度仅仅受限于逻辑门的开关速度，而软件的运行则需要时间。要使软件跟得上电机控制的需求，就必须要求软件在最短的时间内能够正确处理换相,电流限制等各种复杂动作,这就涉及到一个对外部信号的采样频率，采样时机,信号的内部处理判断及处理结果的输出，还有一些抗干扰措施等,这些都是软件设计中需要再三仔细考虑的东西。 PIC1６Ｆ７２是一款哈佛结构,精简指令集
电动车控制器使用说明 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-
电动车控制器使用说明 ①自学习模式：只接电源线、电机相线、霍尔线、学习线，打开电源锁，电机中速运转，如果电机反转，拔开学习线再插即变正转；然后拔开学习线，依次接好转把、刹把等其它功能线，电机运转正常即可（电机不转请检查刚接上的功能线是否正常）。如果感觉调试后电机运转不正常，请使用“全自动学习模式”再调试一遍。 ②全自动学习模式：（此模式不使用学习线，请始终保持学习线处于断开状态） a.只接电源线、电机相线、转把线，打开电源锁，转动调速把，如果电机反转，将电机相线任意两根互换即可正转。 b.电机正转后再接上电机霍尔线，慢慢转动调速把，如果电机一转就停，说明电机霍尔是好的，控制器已进入有霍尔状态工作，调速把回零再给，即可正常运行；如果慢慢转动调速把，电机不停，则说明电机霍尔是坏的，控制器只能在无霍尔状态下工作。然后把其它功能线接好即可。
电动车控制器不能进入有霍尔状态时可能有如下原因： 1.正常待机状态，用外力拨动电机，电机霍尔信号输入端，应有高低电平变化，如没有变化电机霍尔坏。
2. 二极管D9（见原理图）损坏，电阻R59、R60、R61、R62、R63、R64虚焊，霍尔线插头没接好。 电动车控制器维修经验： 1. 开机后如测得78L05输出为8V左右，一般来说是电源部分2907 （5401）损坏，这种情况下可导致故障指示灯短闪二次，误判为欠压故障，实际上不是欠压电路有问题。 2. 本电路只有在调速把或电机霍尔接上后电路才有稳定的5V输出。 3. 开机后15V只有零点几伏，电阻RP1、RP2开路、虚焊。如15V电压 升到25V左右，多是2907、2N5551损坏。 4. 开机后15V升到30V左右，应检查LM358是否虚焊，2907是否损 坏，如没有坏，应测量LM358一脚电压伏是否升到了5伏，如是 LM358坏。 5. 开机15V和5V都不正常，应检查驱动电路，一般是驱动电路有短路现 象或CPU主芯片击穿等。 电动车控制器电源故障检测： 如果14V、5V负载器件损坏或损伤，都有可能引起开关电源的不正常工作。 检测方法一：去掉全部外接的部分，打开电源，使用万用表直流档测量14V、5V电源是否正常，如果不正常，应首先修理电源部分，使得电源正常工作。如果正常则是负载部分有短路故障。