7.2　驱动电机系统功能

通过驱动电机工作状态可以了解新能源汽车驱动系统的基本功能，根据驾驶人意愿驱动电机的工作状态——挂D挡加速行驶、挂R挡倒车、制动时回收能量以及挂E挡行驶，来了解它的工作过程。

7.2.1　挂D挡加速行驶

驾驶人挂D挡并踩加速踏板，此时挡位信息和加速信息通过信号线传递给整车控制器（VCU），VCU把驾驶人的操作意图通过CAN线传递给驱动电机控制器（MCU），再由驱动电机控制器（MCU）结合旋变传感器信息（转子位置），进而向永磁同步电机的定子通入三相交流电，三相电流在定子绕组的电阻上产生电压降。由三相交流电产生的旋转电枢磁动势及建立的电枢磁场，一方面切割定子绕组，并在定子绕组中产生感应电动势；另一方面以电磁力拖动转子以同步转速正向旋转。随着加速踏板行程不断加大，电机控制器控制的6个IGBT导通频率上升，电机的转矩随着电流的增加而增加，因此，起步时基本上拥有最大的转矩。随着电机转速的增加，电机的功率也增加，同时电压也随之增加。在电动汽车上，一般要求电机的输出功率保持恒定，即电机的输出功率不随转速增加而变化，这要求在电机转速增加时，电压保持恒定，其中永磁同步电机输出特性曲线如图2-57所示。

图2-57　永磁同步电机输出特性曲线

与此同时，电机控制器也会通过电流传感器和电压传感器，感知电机当前功率、消耗电流大小、电压大小，并把这些信息数据通过CAN网络传送给仪表、整车控制器，其工作原理如图2-58所示。

图2-58　D挡工作原理

7.2.2　挂R挡倒车

当驾驶人挂R挡时，驾驶人请求信号发给VCU，再通过CAN线发送给MCU，此时MCU结合当前转子位置（旋变传感器）信息，通过改变IGBT模块改变W/V/U通电顺序，进而控制电机反转。

7.2.3　制动时能量回收

驾驶人松开加速踏板时，电机由于惯性仍在旋转，设车轮转速为v_轮、电机转速为v_电机，设车轮与电机之间固定传动比为K，当车辆减速时，v_轮K<v_电机时，电机仍是动力源，随着电机转速下降，当v_轮K>v_电机时，此时电机由于被车辆拖动而旋转，因此驱动电机变为发电机（图2-59）。

图2-59　驱动电机变为发电机

BMS可以根据电池充电特性曲线（充电电流、电压变化曲线与电池容量的关系）和采集电池温度等参数计算出相应的允许最大充电电流。MCU根据电池允许最大充电电流，通过控制IGBT模块，使“发电机”定子线圈旋转磁场角速度与电机转子角速度保持到发电电流不超过允许最大充电电流，以调整发电机向蓄电池充电的电流，同时这也控制了车辆的减速度，具体过程如图2-60所示。

图2-60　反向电流的施加

当踩下制动踏板时，MCU输出的电流频率会急剧下降，馈能电流在MCU的调节下充入高压电池，当IGBT全部关闭时在当前的反拖速度和模式下为最大馈能状态，此时MCU对“发电机”没有实施速度和电流的调整，“发电机”所发的电量全部转移给蓄电池，由于发电机负载较大，此时车辆减速也较快。在此期间能量回收的原则是：电池包温度低于5℃时，能量不回收；单体电压在4.05～4.12V时，能量回收6.1kW，单体电压超过4.12V时，能量不回收，单体电压低于4.05V时，能量满反馈；SOC大于95%、车速低于30km/h时没有能量回收功能，且能量回收及辅助制动力大小与车速和制动踏板行程相关。

7.2.4　挂E挡行驶

E挡为能量回收挡，在车辆正常行驶时E挡与D挡的根本区别在于MCU和VCU内部程序、控制策略不同。在加速行驶时E挡相对于D挡来说提速较为平缓，蓄电池放电电流也较为平缓，目的是尽可能节省电量以延长行驶距离，而D挡提速较为灵敏，响应较快。在松开加速踏板时，E挡更注重能量回收，驱动电机被车轮反拖发电时所需的“机械能”牵制了车辆的滑行，从而也起到了一定的制动效果，所以挂E挡行车时车辆的滑行距离比挂D挡短。