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公众号：汽车智库电动汽车用驱动电机结构/原理、标准/试验等相关知识合集
1 结构、原理、关键技术
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。
1、驱动电机特点及分类
驱动电机是新能源汽车的动力核心，既要实现驱动车辆行进的任务，同时在汽车刹车或滑行时还要能发电，具有回收能量的功能。由于新能源汽车结构紧凑、速度、续航要求大等特点，驱动电机设计的基本要求包括：宽调速范围、高密度轻量化、高效率、能量回收、高可靠性与安全性、成本能够持续降低。
根据电机的工作原理和结构有多种分类，按电机的驱动电流的类型来划分，主要的电机分类如下图所示。
驱动电机分类
纯电动汽车经常采用的驱动电机有直流电机、异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机四类。电动汽车常用的四种驱动电机性能比较见下表。
常用驱动电机性能比较表
2、驱动电机构造及其工作原理
（1）三相电流同步电机
同步电机可作为发电机为电子用电器提供电能和为蓄电池充电，多用于新能源混合动力车辆。
工作原理：定子的绕组上施加一个三相电流产生相应的旋转磁场，转子的磁极随着该旋转磁场的方向进行相应的转动，转子转动的速度与旋转磁场的转速相同。
三相电流同步电机结构
（2）三相电流异步电机
三相电流异步电机可以作为电动机或发电机使用。
三相异步电机结构
工作原理：转子与定子旋转磁场的磁场感应产生转子磁场，转子使用定子旋转磁场产生的感应电流，通常异步电机也被称为感应式电机。
三相异步电机工作原理
（3）永磁同步电机
永磁同步电机是将永久磁铁取代他励同步电机的转子励磁绕组，将磁铁插入转子内部，形成同步旋转的磁极。
工作原理：启动和运行是由定子绕组、转子鼠笼绕组和永磁体这三者产生的磁场的相互作用而形成。
永磁同步电机结构
（4）开关磁阻电机
开关磁阻电机结构简单，性能优越，可靠性高，覆盖功率范围10W~15MW的各种高低速驱动调速系统。
工作原理：过控制加到电动机绕组中电流脉冲的幅值、宽度及其与转子的相对位置（即导通角、关断角），控制电动机转矩的大小与方向。
开关磁阻电机结构
3、驱动方式分类
新能源纯电动汽车则是利用电机将高压蓄电池存储的电能转换为机械能，再由传动机构传递给车轮，产生推动力，驱动汽车行驶。电机具有体积相对较小，质量也较轻等优点，驱动方式多样化，目前纯电动汽车所采用的驱动方式分为：集中驱动和车轮独立驱动。
（1）集中驱动
集中驱动是指整车使用一个或两个动力源（混动汽车），集中在汽车的合理的位置，通过变速器和减速器（或只通过减速器）降速增扭，最后经差速器将驱动转矩大致平均地分配给左右驱动半轴，可以采用前轮驱动、后轮驱动或四轮驱动的形式。
纯电动汽车的集中驱动系统布置形式目前主要有3种基本典型结构：传统的驱动方式、电机﹣驱动桥组合式驱动方式、电机﹣驱动桥整体式驱动方式。
电机﹣驱动桥组合式驱动布置形式
电机﹣驱动桥整体式驱动布置形式
（2）车轮独立驱动
电动汽车车轮独立驱动系统是利用若干独立控制的电机分别驱动汽车的车轮，车轮之间没有机械传动环节。其电机与车轮之间可以是轴式联接，也可以将电机嵌入车轮成为轮式电机。
车轮独立驱动布置形式目前主要有2种基本典型结构：双联式驱动方式和轮毂电机驱动方式。
双联式驱动系统
轮毂电机驱动系统
4、驱动电机关键技术
驱动电机的关键技术主要包括电机设计与优化、控制算法与系统、传感器技术以及功率电子器件的研发。本文从扁线电机、油冷技术和多合一电驱系统叙述驱动电机发展的关键技术。
（1）扁线电机
扁线电机相比传统圆线电机，裸铜槽满率可提升20%-30%，总铜耗下降了21%，效率提高大约1%。槽满率的提高等同于电机在具有相同体积的条件下，可以输出更高的功率和转矩；或者功率相同的条件下，可以减小电机的外径和体积，进而减小电机的重量，所以扁线绕组电机有着更高的功率密度，可以使永磁电机继续向着更小化的方向发展。
（2）油冷技术
三种常用的电机散热系统：风冷、液冷、蒸发冷却及额外热路增强型散热系统是。
风冷散热系统：凭借成本低、可靠性高和安装方便等优势，在小功率电机散热领域广泛应用。
液冷散热系统：具有较高的散热功率，适用于电机发热量大、热流密度高的散热场合，但是液冷散热系统需要额外的循环液路与密封系统，增加了电机系统的成本和复杂性。
蒸发冷却系统：主要应用于兆瓦级大容量发电机组的散热系统，利用气液相变循环实现对电机的高效冷却。
电机散热系统分类
永磁同步电机的绕组端部发热量大，水冷方式下冷却液无法直接接触绕组，油冷方式下冷却油可直接接触绕组，冷却效率更高，优势更突出。
油冷技术的冷却油可直接与电机发热部件接触，散热效率远高于传统的水冷散热系统，且油介质具有绝缘性好、介电常数高、凝固点低和沸点高等优势。比亚迪DMI的驱动电机采用直喷式转子油冷技术，可提升电机功率密度32%。
扁线电机油冷技术
3、多合一电驱动系统
新能源汽车对续航里程、功率密度、能量利用效率的要求越来越高，电驱动系统向集成化、小型化和轻量化的方向快速发展。
目前已经发布的多合一电驱动系统有三合一、四合一、六合一、七合一甚至八合一，其中最常见的还是三合一电驱动系统。多合一电驱动系统即将电机、减速器、控制器等零部件集成，共享壳体线束等零件，实现集成、降本、轻量。
多合一电驱系统的集成零部件及代表厂家
综上所述，扁线电机的扁铜线之间间隙较大，冷却油易于渗透，促进了直接油冷技术的应用。同时，冷却油拥有良好的绝缘性，可在多场景下复用，加速了整车热管理系统集成化的进程，将推动多合一电驱动系统总成的落地普及。
汽车测试网 ，作者车企搬砖工
2 电动汽车驱动电机系统标准解读
0 引言
经过20年的研究，我国驱动电机系统取得了耀眼的成就，同时也建立起比较完善的驱动电机系统的标准体系。
本文在总结我国目前驱动电机系统标准的构成以及各标准之间的关系的基础上，对核心标准GB/T 18488-2015进行解读，并提出不足之处和修订建议。
1 我国驱动电机系统标准的构成及各标准之间的关系
表1为目前驱动电机系统标准一览表和作用。
表1 驱动电机系统标准一览表和作用
在以上12件标准中，GB/T 18488.1和GB/T 18488.2是纲领性标准，是驱动电机系统设计、试验、验收和使用以及认证试验的依据。QC/T 1068和QC/T 1069为GB/T18488.1的补充，QC/T 1068、QC/T 1069、GB/T 29307、GB/T 36282和QC/T 1132-2020为GB/T18488.2的补充。而QC/T893作为故障分类和可靠性分析的基础，QC/T 896用于规范驱动电机系统的接口标准，GB/T 38090-2019和GB/T 34215-2017为驱动电机两个重要材料的标准。QC/T 1132-2020可用于GB/T 18488.2中噪声测量方法，中国汽车工程学会的团体标准T/CSAE 176-2021可以用于GB/T 18488.1和GB/T 18488.2的有关噪声限值和测量。
2 GB/T 18488-2015的解读
2.1 总则
GB/T 18488分为两部分，即：
1） GB/T 18488.1-2015 电动汽车用驱动电机系统 第1部分：技术条件
2） GB/T 18488.2-2015 电动汽车用驱动电机系统 第2部分：试验方法
其中GB/T 18488.1规定了电动汽车用驱动电机系统的工作制、电压等级、型号命名、要求、检验规则及标志与标识等，适用于电动汽车用驱动电机系统、驱动电机、驱动电机控制器。该标准共有7章和2个附录。
GB/T 18488.2规定了电动汽车用驱动电机系统试验用的仪器仪表、试验准备及各项试验方法，适用于电动汽车用驱动电机系统、驱动电机、驱动电机控制器。该标准共有10章和1个附录。
2.2 技术要求
技术要求作为试验项目验收的判别依据，每一个试验项目均有相应的技术要求。在GB/T 18488.1、QC/T 1068和QC/1069中规定了驱动电机系统的试验项目及对应的技术要求。
GB/T 18488.1-2015第5章共提出了49项要求。这些要求按属性分为一般性项目、温升、输入输出特性、安全性、环境适应性和可靠性共六类。按适用的对象可归属于驱动电机、电机控制器或者驱动电机系统，其中归属于驱动电机的33 条；归属于电机控制器的37条，归属于驱动电机系统的36条。表2给出这些要求适用的部件。
表2 技术要求适用的对象
概括来说，在GB/T 18488.1的49项要求具体可分为以下几种情形：
1)属于由供需双方协商确定或由产品技术条件规定的22项，包括：①质量（5.2.3）；②电机定子绕组冷态直流电阻（5.2.6）；③所有的输入输出特性，计 18项（5.4）；④电磁兼容性2项（5.6.7），但GB/T 36168已给出了具体量化指标。
2)依据GB 755-2008《旋转电机 定额和性能》及其他工业电机标准而提出的驱动电机的要求有7项，即：①电机定子绕组对机壳的绝缘电阻（5.2.7.1）；②电机定子绕组对温度传感器的绝缘电阻(5.2.7.2)；③电机绕组的匝间冲击耐电压(5.2.8.1)；④电机绕组对机壳的工频耐电压(5.2.8.2.1)；⑤电机绕组对温度传感器的工频耐电压(5.2.8.2.2)；⑥超速（5.2.9）；⑦温升（5.3）。
3)根据QC/T 413-2002《汽车电气设备基本技术条件》并结合驱动电机系统特点而制定的要求有1项，即耐振动（5.6.4）；
4)根据驱动电机系统的特点而制定，除上述要求之外其余的要求均属于这种类型。
在QC/T 1068中，对异步驱动电机提出了以下两种要求:①空载特性；②堵转特性。这两项要求用于验证驱动电机性能的一致性，具体试验方法和容差均按GB/T 25123.2的规定。
在QC/T 1069中，对永磁同步驱动电机提出了如下七种要求：①初始位置角度；②最大空载反电势限值；③空载反电势容差；④齿槽转矩；⑤电机的空载损耗；⑥稳态短路电流限值；⑦永磁体老化退磁。其中空载反电势容差为±5%，永磁体老化退磁要求是在可靠性试验后，退磁不应超过±5%，其余要求均是“由产品技术文件规定”；QC/T 1069对永磁驱动电机系统提出了如下两种要求：①脉动转矩；②驱动电机系统的空载损耗，这些要求均是“由产品技术文件规定”。
2.3 试验项目
试验项目是为了验证要求而设置。根据驱动电机系统的供应形态，将驱动电机系统按系统和部件（驱动电机和电机控制器）解耦，其中驱动电机分为异步驱动电机和永磁同步驱动电机。表3、表4、表5和表6分别给出了电机控制器、异步驱动电机、永磁同步驱动电机和驱动电机系统的试验项目。在试验类别中，T代表型式检验，R代表出厂检验。
驱动电机及电机控制器的试验侧重于试验其本体。而驱动电机系统的试验侧重于系统级。只有当电机和控制器组合在一起才能进行驱动电机系统试验，包括温升、特性试验等。严格来讲，只有电机和控制器通过其型式检验后才能进行系统的组合试验。有些试验项目，如温升、特性试验等只有在组合试验时才能进行。
表3 电机控制器的试验项目
表4 异步驱动电机的试验项目
表5 永磁同步驱动电机的试验项目
表6 驱动电机系统的试验项目
2.4 检验规则
检验规则包括试验分类、相关试验的条件、抽样规则及试验判定原则。
根据GB/T 18488.1的规定，试验分为型式检验和出厂检验。
出厂检验用于验证产品的一致性，每套驱动电机系统均应进行出厂检验。
型式检验用于验证新设计的驱动电机系统是否满足设计的技术条件，属于产品的定型试验。在下列条件之一时应进行型式检验：
a) 新产品、或老产品转厂生产时；
b) 正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变，可能影响产品性能时；
c) 正常生产2年应周期性进行一次检验；
d) 产品长期停产后，恢复生产时；
e) 出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时；
f) 国家质量监督机构提出进行型式检验的要求时。
型式检验从出厂检验合格的产品中抽取。送样数量为3套，其中2套供型式检验，另1套保存备用。
表7为型式检验结果的评定标准。
表7 型式检验结果的评定标准
2.5 试验方法
试验方法是指为完成所要进行的试验项目所采取的试验手段，按照GB/T 18488.2-2015,试验方法可分成试验前的准备和具体项目的试验方法。
试验前的准备工作包括：试验环境条件（4.1）、试验仪器的选择（4.2）、试验电源（4.3）、布线（4.4）、冷却装置(4.5和信号屏蔽（4.6）。
GB/T 18488.2-2015的第5章～第10章规定了前述六类试验项目的具体试验方法，主要包括试验配置、所采用的仪器、试验流程和试验判据等。
3 GB/T 18488-2015的不足
与前两版相比，尽管GB/T 18488.1-2015改进了不少，对促进和规范我国驱动电机系统的发展起到了积极作用，但在实际应用尚存在不足，具体包括：
1）标准架构不清
GB/T 18488涉及的是驱动电机系统的驱动电机系统，严格意义上讲，应该将驱动电机系统（包括驱动电机与电机控制器）做成一个黑箱（系统）看待，只涉及系统的输入和输出等特性。但在GB/T 18488中将驱动电机系统、驱动电机和电机控制器没有层次性地放在一起，显得很凌乱、条理不清。
并且按目前的供应形态，驱动电机系统、驱动电机、电机控制器可以为一家公司提供，也可以由三家公司分别提供。这样，当驱动电机系统、驱动电机、电机控制器不是一家公司提供时，驱动电机系统供应商较难利用该标准对驱动电机或者电机控制器提出要求并予以验收。
2）“技术要求”定性要求过多
标准的一个很重要的作用是对技术要求定量化规定，作为用户和制造商共同执行的准则。但在GB/T 18488.1-2015中的49个要求，有22个是“由供需双方协商确定或由产品技术条件规定”。这样给标准的执行带来很多不确定性。如目前无论整车厂，还是零部件厂家对驱动电机系统，特别是驱动电机的噪声考核非常严苛，但目前没有一个评判标准来指导涉及和验收。
3）试验项目的欠缺
尽管GB/T 18488-2015从49个方面规定了驱动电机系统的要求和试验项目，但这些试验项目不足以全面验证和考核驱动电机系统的性能。缺失的试验项目包括：
a) 驱动电机：相对来说，驱动电机的试验项目较全，但缺失振动试验、多种工况下的温升试验、流阻特性试验等。
b) 电机控制器：相对来说，电机控制器的试验项目略显不足，包括缺失单独验证电机控制器的相关试验。
c) 环境试验性项目：在GB/T 18488中，环境适应性试验项目仅有7项，其中还包括电磁兼容性试验。这几项试验不足以验证驱动电机系统对全侯性的环境条件的适应性。
d) 安全性试验项目：在GB/T 18488中，只有3项安全性试验，没有涵盖GB 18384-2020《电动汽车安全要求》对驱动电机系统的要求，即使对于驱动电机，也没有涵盖GB 14711-2013《中小型旋转电机通用安全要求》所规定的试验项目。
4）试验方法的不可操作性
在试验方法中，从试验仪器的采用、测量准确度的要求以及试验流程等方面存在不少的歧义以及不可操作性的条款。
5）可靠性试验理论基础不足
GB/T 18488-205关于可靠性的试验引用的是GB/T 29307-2012。而GB/T 29307关于驱动电机的可靠性试验是参考发动机402 h的加速寿命试验方法而制定。但由于驱动电机系统的加速寿命模型和加速因子与发动机不同，驱动电机系统的各部件及零部件的加速寿命模型和因子也不同。比如对于驱动电机的绝缘系统的加速寿命因子包括温度、电压等，温度和电压的加速寿命模型截然不同。又如温度对驱动电机的绝缘系统和对电机控制器的支撑电容的加速寿命模型也截然不同。因此采用类同GB/T 29307-2012的单一因子的加速寿命试验显得理论基础严重不足。
4 对驱动电机系统标准的建议
为了进一步规范和指导我国驱动电机系统的发展，有必要对驱动电机系统的标准进行修订和补充，尤其有必要对GB/T 18488进行修订。为此对GB/T 18488的修订提出如下建议：
1）完善标准体系
根据驱动电机系统的供应形态、驱动电机类型以及集成驱动系统的出现，将标准分成以下部分：
(1) 驱动电机系统
(2) 异步驱动电机
(3) 永磁同步驱动电机
(4) 电机控制器
(5) 电机-减速箱集成系统
(6) 电机-电机控制器集成系统
(7) 电机-电机控制器-减速箱集成系统
2）完善技术要求
除了重量、效率分布和反电势等与具体驱动电机系统应用有关外，对大部分要求均以量化的指标出现，特别是噪声限值、水冷电机的温升限值、油冷电机的温升限值、控制精度及转矩和转速响应时间等。
3）试验项目的增加或删减
包括性能验证试验项目、安全性试验项目以及环境适应性试验项目。由于GB/T 29307-2012的理论基础不足，且驱动电机系统的可靠性试验的难度，建议删除可靠性性试验项目。
4）完善试验方法
按照试验目的、试验配置、试验仪器、试验工况、测量参数、试验流程和试验判据等完善每一项试验方法，具体描述力求准确，不产生歧义。
5）增加温升修订的方法
在GB/T 18488.1中，对驱动电机的温升的要求为：“在规定工作制下，驱动电机的温升应符合GB 755-2008中8.10的温升限值”。但GB 755的基准条件为：“最高环温40℃，海拔低于1000 m，水冷水温4℃”，驱动电机的环境条件与盖基准条件差异很大，因此当试验条件与该基准条件以及运行条件不符时，须对试验温升进行修订。在新版标准中，建议对此进行明确规定。
6）效率测量方法的完善
在GB/T 18488.2中，效率测量采用的是直接测量法。但在众多标准中（如 GB/T 1032 《异步电动机试验方法中》）明确规定不能采用直接测量法。并且由于绕组的损耗与温度直接相关，在冷态下的测量的效率高于热态下测量的效率。
3 电动汽车用驱动电机系统台架试验
为什么进行电动汽车用驱动电机系统的台架试验研究？
电动汽车具有零排放、能量转换效率高等有点，已成为世界汽车技术发展的主流，其产业化进程飞速发展；同时，电动汽车相关的法律法规及整车性能对零部件技术要求日益提高，对汽车动力总成的性能测试要求也越来越严格。电动汽车车用驱动电机系统作为电动汽车动力总成的关键零部件之一，其性能参数、控制精度和可靠性直接影响整车的动力性、经济性和舒适性，台架试验不仅能够实时精确测量电机系统的性能参数，而且能够对其控制参数进行在线标定测量；基于AVL台架，试验过程能够实现整车道路循环测试工况的模拟，从而缩短其开发测试周期、降低开发测试风险与成本；因此，实现电动汽车用驱动电机系统的台架试验研究的必要性日益凸显。
电机系统台架试验的技术关键点
第一阶段为台架功能模块构建与搭建。电机系统试验台架的功能模块主要包括AVL电力测功机系统、电池模拟器、功率分析仪、被测电机系统。
第二阶段为台架测量数据同步集成控制。要实现对电机系统性能参数的全面有效分析，必须保证不同设备所测数据的实时性和同步性；因此，采用高速通讯总线将电池模拟器、功率分析仪所测数据统一集成到台架软件控制系统，通过软件控制系统的时间基准实现所有测量数据的实时同步测量与记录，可以保证数据的时效一致性。
第三阶段是基于电机系统试验台架，完成电机系统的性能参数测试，性能参数测试内容主要包括：转矩-转速特性、功率-转速特性、效率特性。针对电机系统的性能参数测试，台架的控制模式应与电机控制器的控制模式相匹配。
效率特性测试中，在不同转速-转矩点，将电池模拟器输出的直流功率Pdc、功率分析仪测量所测电机控制器交流输出功率Pac、测功机测量所得机械功率P同步上传至PUMA Open自控系统，根据公式1~公式3可分别计算出电机控制器效率ηc、电机效率ηm以及电机系统效率η。
第四阶段是对试验结果的处理与分析。基于试验台架同步记录的关键数据完成电机控制器、电机本体以及驱动电机系统的效率计算。
图8转矩-转速特性、功率-转速特性、效率特性
来源：中国汽研新能源测试评价
4 电动汽车用驱动电机系统可靠性试验方法
驱动电机系统的可靠性是电动汽车产品开发中关注的重点，直接影响用户驾乘体验。在驱动电机系统研发、定型阶段，通过合理的台架可靠性试验，可以充分暴露产品各方面的缺陷，为产品的设计改进提供依据，从而提高产品的可靠性。随着电动汽车行业的飞速发展，制造商、设计师及用户对驱动电机系统应用的理解更加深入，对驱动电机系统的可靠性也提出了更具体的要求。
为适应我国未来一段时期驱动电机系统产品技术趋势及其可靠性发展需求，GB/T 29307-2022 电动汽车用驱动电机系统可靠性试验方法 已于 2022-12-30 发布，并将于 2023-07-01正式实施。
本标准通过对驱动电机系统的主要失效模式、国内外主流可靠性试验标准以及发动机可靠性试验方法等进行了充分的调研后， 参考ISO-21782系列标准， 并基于用户实际运行数据，针对驱动电机系统运行过程中受到的机械应力、电应力、热应力分别设计了可靠性验证工况，主要解决原标准试验工况运行过温、考核不全面等问题。
《电动汽车用驱动电机系统可靠性试验方法》是一个为评估电动汽车驱动电机系统可靠性而制定的标准。这个标准提供了一系列细致的测试方法和技术要求，以保证电动汽车驱动电机系统在设计、生产和使用过程中的可靠性。标准覆盖了驱动电机系统的各个方面，包括性能测试、耐久性测试、环境测试、电气安全测试和软件安全测试。测试方法包括循环测试、持久性测试、环境模拟测试等。这个标准是为了提高电动汽车驱动电机系统的可靠性，保证电动汽车的安全、稳定和可靠的使用，并为电动汽车的普及和发展提供了技术支持。实施这个标准可以确保电动汽车驱动电机系统的质量和可靠性，并为消费者和生产厂家提供了一个公平、合理的评估和评价标准。
电动汽车用驱动电机系统可靠性试验方法
1 范围
本文件规定了电动汽车用驱动电机系统台架可靠性试验的试验条件、试验程序、试验方法、检查及维护、试验结果整理、可靠性评定和试验报告。
本文件适用于电动汽车用驱动电机系统，仅具有辅助驱动功能或发电功能的车用电机系统参照执行。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 2900.13 电工术语 可信性与服务质量
GB/T 18488.1 电动汽车用驱动电机系统 第1部分：技术条件
GB/T 18488.2 电动汽车用驱动电机系统 第2部分：试验方法
GB/T 19596 电动汽车术语
QC/T 893 电动汽车用驱动电机系统故障分类和判断
QC/T 1022—2015 纯电动乘用车用减速器总成技术条件
3 术语和定义
GB/T 2900. 13、GB/T18488. 1、GB/T19596和QC/T 893界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1、额定电压 rated voltage
由制造商申明的直流母线的标称电压值。
3.2、持续转矩 continuous torque
在制造商规定的条件下，驱动电机系统能够长时间持续工作的最大机械转矩。
3.3、额定转速 rated speed
在制造商规定的条件下，驱动电机系统能够输出持续转矩的最高转速。
4 试验条件
4.1 通用要求
4.1.1 被测装置应是符合产品技术文件规定的驱动电机系统。
4.1.2 若无特殊规定，试验条件应满足GB/T 18488.2中试验准备的要求。
4.2 冷却
试验过程中的冷却设备或冷却条件应满足如下要求：
--对于风冷的驱动电机系统，试验过程中应带有实际装车时的风冷电机；
——对于自然冷却的驱动电机系统，可外加风机对驱动电机系统进行冷却；
——对于液冷或油冷的驱动电机系统，应使用制造商规定的冷却液或润滑油，并在试验过程中根据制造商的规定进行定期更换；
———驱动电机系统的冷却条件宜模拟其在车辆中的实际使用条件，驱动电机系统冷却装置的型号、冷却液的种类、流量(或压力)和温度应记录于试验报告中。
5 试验程序
5.1 试验前准备
5.1.1 控制器和电机之间连接线宜与实际车辆一致，同时安装好监测系统。为确保系统能正常工 作，应对必要的关联信号进行模拟或者通过其他方法进行屏蔽。
5.1.2 供电电源、试验台架及监测系统的工作状态应正常。
5.1.3 当被测驱动电机系统包含减速器时，试验前应按照QC/T 1022—2015中6.2.3的要求或制造商 的规定进行磨合，磨合后更换润滑油。
5.1.4 当被测驱动电机系统包含减速器时，性能初试、性能复试及可靠性试验工况的设定应按照减速 器减速比进行折算。
5.2 性能初试
性能初试应按照GB/T 18488.2的要求进行绝缘电阻测试、额定转速及最高工作转速下的峰值转矩测试。
5.3 可靠性试验
可靠性试验应按照第6章的规定进行试验。
5.4 性能复试
可靠性试验完成后，按照5.2的规定进行性能复试。
6 试验方法
6.1 试验样件
本文件中可靠性试验包含两部分，如表1所示，每部分应使用单独的样件a、b进行试验。
表 1 试验项目
序号 | 试验项目 | 样件 |
1 | 转速升降循环 | a |
2 | 转矩负荷循环 | b |
6.2 转速升降循环
6.2.1 转速升降循环应按照图1和表2进行，试验电压为额定电压。
6.2.2 试验总循环次数宜按照表3进行，制造商可根据产品技术文件要求或与用户协议，选择表3中相 应严酷等级的循环次数进行试验，并在试验报告中说明，可靠性试验循环次数推荐原则见附录A。
标引符号说明：
nmax———最高工作转速；
t ———单次循环总时间；
T s — 试 验 转 矩 。
注：试验时，允许转速变化引起的试验转矩波动。
图 1 转速升降循环
表 2 转速升降循环试验工况参数(单次循环)
序号 | 试验转速 | 负载转矩 | 运行时间 |
1 | 0过渡到nmx | 试验转矩Ts | tib |
2 | 最高工作转速n max | tz'≤1 s | |
3 | nma过渡到0 | tib | |
4 | ( | t?? ≤1 s | |
推荐选择较小的试验转矩Ts,以保证花键或齿轮维持啮合状态。 转速变化速率宜与实车一致，由制造商根据产品技术文件要求或与用户协议确定。 tz和ta的设定参考测试设备的响应时间，在设备响应足够快的情况下可以尽量小。 |
表 3 转速升降循环次数
等级 | 总循环次数 |
A | 120000 |
B | 60000 |
C | 30000 |
6.3 转矩负荷循环
6.3.1 转矩负荷循环应按照图2和表4进行。
6.3.2 试验总循环次数及其所包含的各电压下的试验循环次数宜按照表5进行，制造商可根据产品技 术文件要求或与用户协议，选择表5中相应严酷等级的循环次数进行试验，并在试验报告中说明。
6.3.3 当被测驱动电机系统工作于满功率工作上、下限电压时，允许因母线电压波动引起的试验转矩 波动。
标引符号说明：
n,——额定转速；
T。——峰值转矩；
Tx——持续转矩；
Tr ——馈电状态下的持续转矩；
t —-—单次循环总时间。
注1:当被测驱动电机系统工作于满功率工作下限电压时，允许Tp降至此条件下可输出的最大转矩。
注2:当被测驱动电机系统工作于满功率工作下限电压时，允许T √ 降至此条件下可输出的持续转矩，TF同理。
图 2 转矩负荷循环
表 4 转矩负荷循环试验工况参数(单次循环)
序号 | 试验转速 | 负载转矩 | 运行时间 |
1 | 0过渡到n: | 0过渡到Tp | ti=3 s |
2 | 峰值转矩T | tz=1 s | |
3 | T。过渡到Tx | t?=2 s | |
4 | 额定转速n; | 持续转矩T、 | t |
5 | TN过渡到0 | ts=1.5 s | |
6 | n,过渡到0 | 0过渡到Tp | ts=1.5 s |
7 | 馈电持续转矩TF | t?=3 s | |
8 | Tp过渡到0 | ts=2 s | |
9 | 0 | 0 | tg?=16—l: |
”选择合适的时长tg,保证电机温度维持在持续转矩规定的温升限值5℃以内，推荐tg=4s,如果试验过程中电机过温，可适当延长tg。 |
表 5 转矩负荷循环次数
等级 | 额定电压 循环次数 | 满功率工作上限电压 循环次数 | 满功率工作下限电压 循环次数 | 总循环次数 |
A | 160000 | 20000 | 20000 | 200000 |
B | 80000 | 10000 | 10000 | 100000 |
C | 40000 | 5000 | 5000 | 50000 |
7 检查与维护
7.1 一般要求
检查及维护按照7.2～7.5的要求进行，但是其内容及周期可做适当的增减，检查的结果及维护情况应详细记录。
7.2 随时的检查
7.2.1 采用故障诊断器、仪表和计算机等随时监测运行数据，超过限值范围时，发出警报或紧急停 机，根据故障严重程度，进行处理。若属于被测驱动电机系统故障，则算为故障停机。记录故障停机时 间、原因及处理情况。
7.2.2 监听被测驱动电机系统的运行声响，当出现明显异常噪声时，应停机检查紧固件、机械连接件以 及被测驱动电机系统状态，排查确认噪声源，并根据具体情况判断是否继续进行试验。
7.3 每1 h的检查
在1h内适时地记录被测电机的转矩和转速，电机控制器的直流母线电压和电流，冷却条件，以及 电机控制器功率元件的工作温度。如果电机安装有温度传感器，则一并检查电机绕组的工作温度，并通 过温度— 时间关系曲线进行观察监控。如被测驱动电机系统包含减速器，还应监控减速器油温，不得超过最高许用温度。
7.4 每24 h的检查
7.4.1 允许停机1次，巡视试验设备，并检查紧固件、机械连接件及管路，尤其是软管，检查连接电缆及 接口。
7.4.2 检查冷却液液面高度，冷却系统回路是否存在渗漏等状况，缺液时可补充冷却液。
7.4.3 停机检查时间最多不超过1h。
7.5 故障及停机的处理
7.5.1 记录每次停机的原因及操作内容。
7.5.2 当出现故障时，应进行故障分析和记录，并由制造商根据具体情况给出处理建议。
7.5.3 试验过程中允许按照产品质量要求对易损件进行定期更换。
7.5.4 被中断的负荷循环不计入驱动电机系统可靠性的工作时间。如果停机时间超过1h,则重新开 始循环后的1h不计入驱动电机系统的可靠性工作时间。
8 试验结果处理
8.1 根据QC/T 893进行故障记录，并提供故障相关照片。
8.2 依据被测驱动电机系统实际持续运行时间(h)和运行过程中的记录，按照第9章进行评定。
9 可靠性评定
9.1 制造商可根据产品技术文件要求或与用户协议，选择使用平均首次失效前时间(MTTFF)、故障 停机次数、平均失效间隔工作时间(MTBF)及平均失效间隔工作时间的置信下限(01)来进行可靠性 评定。
平均首次失效前时间(MTTFF)可通过公式(1)和公式(2)进行计算。
式中：
MTTFF —--平均首次失效前时间点估计值，单位为小时(h);
T' ——无故障工作总时间，单位为小时(h);
n′ 发生故障驱动电机系统数量；
T′ ——第j个电机系统首次故障时间，单位为小时(h),不计轻微故障；n ——试验的系统总数；
T 。- - 定时截尾时间。
平均失效间隔工作时间(MTBF)可通过公式(3)和公式(4)进行计算。
式中：
(4)
MTBF ——平均失效间隔工作时间的点估计值，单位为小时(h);
r ———T时间内发生的故障总数，不含轻微故障；
k —— 中止试验系统数；
T —--工作总时间，单位为小时(h);
T, ——第j个电机系统中止试验时间，单位为小时(h),不计轻微故障。
平均失效间隔工作时间的置信下限(01)可通过公式(5)进行计算。
…… ……………………… (5)
式中：
01 ——平均失效间隔工作时间置信下限值，单位为小时(h);
X2[2(r+1),a] — — 自由度为2(r+1),置信水平为1- α的X2分布值，建议α为0. 1。
9.2 可靠性试验后，驱动电机系统的性能复试应满足：
— 运转时不应出现异常噪声及轴承卡滞现象；
—— 绝缘电阻值应满足GB/T 18488.1的相关规定；
性能初试相比，额定转速及最高工作转速下的峰值转矩衰减应不大于5%。
10 试验报告
试验报告至少应包括以下内容：
a) 前言：说明试验任务的来源；
b) 试验依据；
c) 试验目的；
d) 试验对象：注明被测驱动电机系统的主要参数，并附加图形、照片及必要的说明；
e) 试验设备及仪表：应写明主要设备及仪表的名称、厂家、型号、精度及其他基本参数，以及校准 有效日期及测量部位；
f) 试验条件与标准不同之处；
g) 试验结果：
1) 对原始数据加以整理，宜用曲线表示，重要的数据可以列表；
2) 可靠性评价指标计算结果；
3) 故障、维修统计；
4) 试验过程中的调整更换记录；
5) 性能测试结果。
h) 结论与建议：
1) 描述故障的模式、类型、数量；
2) 描述平均首次失效前时间、故障停机次数和平均失效间隔工作时间；
3) 必要时，根据可靠性试验结果，提出改进和补充试验的建议。
i) 试验日期。
附 录 A
(资料性)
可靠性试验循环次数推荐原则
A. 1 转速升降循环及转矩负荷循环的试验循环次数宜按照驱动电机系统的设计寿命进行选择，如表A . 1所示。
表A . 1 循环次数等级推荐原则
设计寿命 | 等级 |
100万km以上等级 | A |
60万km等级 | B |
30万km等级 | C |
A.2 转速升降循环及转矩负荷循环的试验样本数量各为1套，如对试验样本数量有更具体的要求，可按GB/T 28046.1 — 2011附录B中的相关方法进行试验循环次数的折算。
A.3 如产品的使用条件或构型较为特殊，制造商也可根据产品具体使用条件或与用户协议，选择相应严酷等级的循环次数进行试验。
参 考 文 献
[1] GB/T 28046. 1—2011 道路车辆 电气及电子设备的环境条件和试验 第1部分：一般规定
5 电动汽车用驱动电机系统安全性试验
电动汽车用驱动电机系统安全性试验是评估电动汽车驱动电机系统的重要环节。它涵盖了各种可能对驱动电机系统造成威胁的因素，例如高温、高压、过流、短路等，以评估其安全性和稳定性。
在试验中，常使用各种仪器和设备，如示波器、数字多用表、功率计、热采样器、数据采集系统等，对驱动电机系统进行详细的测试。
目前，随着电动汽车的普及，对驱动电机系统安全性试验的要求也越来越高。因此，未来的发展趋势是更加精细、更加严格的试验方法和试验设备，以确保电动汽车的安全性和可靠性。
下面是关于电动汽车用驱动电机系统安全性试验步骤，下面一起来了解一下。
一、安全接地检查
在进行电动汽车用驱动电机系统的试验之前，安全接地检查是一项非常重要的步骤。它的目的是确保驱动电机系统与接地系统连接良好，避免在试验过程中出现危险电压或电流。安全接地检查一般包括对接地电阻的测量和检查接地线的连接情况。同时，也要确保接地系统符合当地的安全法规和标准。安全接地检查的重要性不仅在于保证试验的安全，同时也对整个电动汽车系统的性能和可靠性产生影响。随着电动汽车技术的不断发展和普及，安全接地检查也将得到进一步加强，以保证电动汽车在各种环境和条件下的安全使用。
接地检查方法和量具要求可采用直接测量法测量。测量前，应将变流器与供电电源和负载断开，并清理规定的测量点处的污秽(如果有)。测量时，仪表端子分别连接至接地端子和机壳(或应接地的导电金属件)。测量被试驱动电机系统相应的接地电阻。量具推荐采用毫欧表。
二、控制器保护功能
驱动电机系统试验控制器保护功能是电动汽车用驱动电机系统的重要部分。控制器在保护功能方面的作用是确保驱动电机系统在正常工作条件下的安全运行。例如，在电压、电流超限时，控制器可以切断电源以保护电机；在过温时，控制器可以调节电机的转速以降低散热；在发生短路时，控制器可以断开电路以防止进一步的损坏。
近年来，随着电动汽车技术的不断发展，对驱动电机系统试验控制器保护功能的要求也在不断提高。未来，在安全性和可靠性方面的试验将更加严格，控制器保护功能将越来越重要。
按照以下要求进行。
保护装置检查主要包括：
- 检查过电流保护装置的整定值；
- 检查快速熔断器和快速开关的正确动作；
- 检查过电压保护装置的性能；
- 检查冷却设备流速、流量、压力、超温等保护器件动作的可靠性；
- 检查安全接地装置和开关的正确设置及各种保护间的协调动作。
保护装置的检查应尽可能在设备中的部件不超过其额定值的应力下进行。
保护装置及其组合的种类繁多，不可能对这些装置的检查规定通用规则。然而，如果系统保护装置用于变流器电流过载保护，应检查其这方面的能力。
如果认为有必要在型式试验时检查熔断器保护的有效性，应另行规定其试验条件。
出厂试验时应检查保护装置的动作。然而，这不意味着应检查诸如熔断器等那种动作基于执行零部件的破坏的装置的动作。
三、驱动电机控制器支撑电容放电时间
在电动汽车用驱动电机系统试验中，驱动电机控制器支撑电容放电时间是一个重要的指标。这个指标反映了驱动电机控制器的电源容量，以及在系统断电或故障时，电容的放电速度是否足够快以保证系统的安全运行。正确的驱动电机控制器支撑电容放电时间应该足够长，以确保系统在故障时有足够的时间继续工作，并使驱动电机在系统故障时处于安全的状态。未来，随着电动汽车技术的进一步发展，驱动电机控制器支撑电容放电时间将继续成为系统安全性试验中的重要指标，并可能得到更严格的要求。
驱动电机控制器支撑电容放电时间是指在电动汽车用驱动电机系统试验中，当控制器断电或停止工作后，支撑电容中的电能逐渐释放的时间。这个时间对试验结果有重要影响，因为在支撑电容放电的过程中，控制器的输出功能可能发生变化，进而影响试验结果的准确性。因此，在电动汽车用驱动电机系统试验中，需要对支撑电容放电时间进行准确测量，并考虑其对试验结果的影响。
1、被动放电时间
驱动电机系统安全性试验中的被动放电是指在试验过程中由于驱动电机系统的内部或外部原因导致的放电现象。该类试验的目的是评估驱动电机系统的安全性，包括对控制器、电容等元件的安全性检查，以确保该系统在使用过程中不会产生安全风险。在试验过程中，通过模拟现实环境中的短路、接触、过载等情况，以评估驱动电机系统对被动放电的响应情况，从而评估该系统的安全性。
试验时，直流母线电压应设定为最高工作电压，电压稳定后，立即切断直流供电电源，同时利用电气测量仪表测取驱动电机控制器支撑电容两端的开路电压。试验期间，驱动电机控制器不参与任何工作。
记录支撑电容开路电压从切断时刻直至下降到60V经过的时间，此数值即为驱动电机控制器支撑电容的被动放电时间。
2、主动放电时间
电动汽车用驱动电机系统安全性试验中的主动放电是一项评估驱动电机的安全性的重要试验。试验的目的是检查驱动电机在面临意外情况时，控制系统是否能正确和及时地释放电容以减少对电网和终端用户的影响。该试验包括测试驱动电机控制器的主动放电功能，以确保其在发生故障时能迅速并有效地排除电容的电荷。
对于具有主动放电功能的驱动电机控制器，试验时，直流母线电压应设定为最高工作电压，电压稳定后，立即切断直流电源，并且驱动电机控制器参与放电过程，利用电气测量仪表测取驱动电机控制器支撑电容两端的开路电压，记录支撑电容开路电压从切断时刻直至下降到60V经过的时间，此数值即作为驱动电机控制器支撑电容的主动放电时间。
在未来的技术发展趋势中，预计主动放电技术将继续得到改进，并能更有效地保护驱动电机系统的安全。
电动汽车用驱动电机系统安全性试验具有重要意义，因为电动汽车在运行过程中的安全是保证乘客和驾驶员的生命安全的关键因素。
随着电动汽车技术的不断发展，未来的发展趋势将会更加关注驱动电机系统的安全性能。将会推广新的试验方法，以更加全面、科学地评估驱动电机系统的安全性能。同时，将通过智能化、自动化等技术，提高试验效率和准确性，以更好地保证电动汽车的安全性。
6 电动汽车用驱动电机系统电磁兼容性要求和试验方法
7 电动汽车用驱动电机控制系统研究
摘 要：驱动电机的控制技术是电动汽车的关键技术之一，对整车性能有决定性的影响。
文中针对电动汽车的要求对直流驱动电机的控制系统进行研究，完成了控制系统软硬件设计。
采用智能功率模块 IPM 作为强电回路的主要功率器件，设计中采用软件滤波和光电隔离的措施以提高系统的抗干扰能力，采用模糊 PI调节对电枢电流和励磁电流进行闭环控制。
试验表明，所设计的控制系统能够满足电动汽车的行驶要求，为进一步进行电动汽车的研究奠定了基础，积累了一定的技术经验。
关键词：电动汽车；直流电机；控制；设计；模糊 PI
中图分类号：U469.72:TM331+.3 文献标识码：A
自从电动汽车面世以来，就有了电机驱动系统。
电机驱动系统是电动汽车的心脏。
它的任务是在驾驶员的控制下，将蓄电池的电能转化为车轮上的动能，或者将车辆上的动能反馈到蓄电池中[1]。
电动汽车对电机驱动控制系统的基本要求是：有 4~5 倍的过载动力以满足短时加速行驶和最大爬坡度的要求；电机应根据车型、车辆的行驶规律进行设计；要求有较高的功率密度和好的效率图（在较宽的转速和转矩范围内都有较高的效率），从而能够降低车重，延长续驶里程；为使多电机协调运行，要求电动汽车驱动电机可控性高、稳态精度高、动态性能好[2]。
目前，在电动汽车上运用的电机驱动系统主要有直流电机驱动系统、异步电机驱动系统、开关磁阻电机驱动系统、永磁电机驱动系统。
异步电机有结构简单、电机成本低等优点，但有驱动系统的控制复杂，不易达到宽范围的恒功率调速的缺点；开关磁阻电机有效率高、成本低等优点，但是电机驱动系统有转矩脉动，噪声大并且使用位置传感器增加了结构复杂度，降低了可靠性等缺点；永磁电机具有功率密度高、在宽速度范围内运行效率高等优点，但有驱动系统电流损耗大，永磁体有退磁问题,有转矩脉动，工作噪声大等缺点。
与这 3 种电机驱动系统相比，直流驱动系统具有成本低、调速性能好(平滑和精确)、控制器简单、控制相对成熟等优点，同时直流电机还具有起动转矩高和宽恒功率调速范围，适合在牵引领域应用等优点；因此，本课题研究的电动汽车采用直流电机驱动系统，尽管它存在机械换向器所引起的效率低、转矩脉动大等缺点[3]，但是由于设计中采用了直流斩波技术，使得直流电机的功率因数、工作效率、动态性能和转矩脉动性得到明显改善，因此设计中的直流电机能够满足电动汽车的工作要求。
1. 驱动电机控制系统硬件设计
文中所研究的电动汽车，电池为水平铅布电池，单体电池容量85Ah，额定电压 216V（单体电池电压 12V× 电池数 18）；驱动电机采用 45kW他励直流电机，其控制系统硬件设计包括电机的驱动子系统设计和控制子系统设计[4]。
1.1 驱动子系统的设计
电机的驱动子系统主要是接受控制子系统传过来的指令信号，按照指令的要求正确地驱动电机工作[5]。
所设计的电机驱动子系统如图 1 所示：
图 1 电机驱动子系统电路
驱动子系统的通断由 5 个继电器（E1～ E5）完成，其中，E1 和E4 继电器位于主回路，分别接到电源的正负极，二者由同一路信号控制；E2、E3 用于励磁电流的换向，分别由两路信号控制（在励磁电流需要换向时，为了防止 E2、E3 同时导通，这两路控制信号采用互斥的关系给出）；E5 是用于控制电枢电流的通断，由一路信号单独控制。
从图 1 可以看出，在功能上，驱动子系统由励磁回路、电枢回路两部分组成。
汽车设 D、 R、P 3 种挡位，分别通过电机正转、反转、停机等变换来实现，而电机正转、反转、停机是通过控制励磁电流的方向和关断励磁电流来实现的。
当汽车挂上前进挡，控制子系统就会控制继电器的动作，使 E2 闭合，同时 E3 断开，此时励磁回路的电流流向为：电源正极→ 二极管→ E2→ 励磁线圈→ IPM→ 电源负极；当汽车挂上倒挡，使 E3闭合，同时 E2 断开，此时励磁回路的电流流向为：电源正极→ 二极管→ E3→ 励磁线圈→ IPM→ 电源负极；这样通过控制励磁电流的方向从而控制了汽车的前进和后退，不论汽车是前进还是后退，电枢电流的方向是不变的，即：
电源正极→IPM→ E5→ 电枢→ 电源负极。
当汽车挂上驻车挡，控制子系统关断所有继电器，从而关断电枢电流和励磁电流，实现驻车。
电机速度控制（即调节汽车速度）采用恒转矩控制法，即使电机的励磁磁通为常数，改变电枢的电压进行调速，调速公式如下：
式中，n 为直流电动机转速，U 为电枢两端电压，I 为电枢电流，R为电枢回路总电阻，Φ 为每极磁通量，CE 为电机的电势常数。
电枢两端电压是通过调节 PWM 波的占空比来控制 IPM 每秒的通断次数来实现的。
利用PWM 信号实现对电枢电压的改变，公式如下：
式中，UO 为电枢绕组两端的平均电压，α 为PWM 占空比，0≤ α ≤ 1，UI 为电枢电源电压。
通过改变 α 值可以改变电枢端电压的平均值，从而达到调速的目的[5]。
1.2 控制子系统的设计
控制子系统的功能是接受驾驶员的操作指令、驱动子系统的状态信号等并对这些信号进行处理运算，将电机下一步应该采取的动作以指令的方式传到驱动子系统[6]。
按功能，控制子系统可分为 3 个部分：MCU 模块、接口驱动模块和电源模块。
其中，MCU 模块的原理框图如图 2 所示，主处理器采用 INTEL 公司的 MCS96 系列单片机中的 80C196KC。
系统提供两种通信接口RS232 和 CAN 总线。
CAN 控制器用于完成与由整车控制器、电池管理系统和车载信息系统等组成的 CAN 网络间的信息交换。
图 2 MCU 模块原理图
控制子系统有 6 路开关量输入：钥匙、驻车挡、前进挡、倒挡、电枢过流保护以及电动机转速信号；有 7 路模拟量输入：主回路电流、主回路电压、电枢电流、励磁电流、油门、功率元件温度以及电机温度；有 8 路开关量输出，分别是：主回路继电器（E1、E4）、电枢继电器（E5）、励磁继电器1（E2）、励磁继电器2（E3）以及报警、状态输出等；有 2 路模拟量输出：PWM0（电枢回路功率器件控制信号）和 PWM1（励磁回路功率器件控制信号）。
为提高系统的抗干扰能力，采用了光电隔离等抗干扰措施，在数字量传输的过程中，为避免可能出现的悬浮状态，在不同的场合分别使用了上拉和下拉电阻。
为保证继电器的正常工作，用BD237 作为驱动。
由于系统中存在着多种形式的模拟输入量，因此需要根据不同的信号设计不同的调理电路。
用于电压、电流测量的霍尔传感器，它将外部信号转换为电流信号，需要通过一个一阶 RC 并联电路将其转化为电压输出，然后再将电压加到同相输入的运算放大器的输入端，以提高 A/D 转换的精度[7]。
加速踏板等信号则采用分压电路将其调理到 0~5V 范围内，以便单片机处理。
采用过 2 路高速输出口 HSO0、HSO1 的定时中断来实现 PWM 占空比输出，其频率为 2K，输出 的 PWM 波可直接加到控制智能功率模块IPM 上。
2. 驱动电机控制系统软件设计
为提高软件的可读性和可移植性，采用 C语言设计，控制系统软件实现系统初始化、处理中断函数以及输出控制信号等功能。
主程序流程如图 3 所示。
图 3 主程序流程图
初始化主要包括两路 PWM 初始占空比、继电器初始状态的设置等，打开 HSO 和软件定时器等所用到的中断。
系统所用到的中断有：
（1）串口接收数据中断；（2） 挡位变化中断处理：采用非可屏蔽中断 NMI 处理，对挡位信号做出及时响应，防止因挡位切换出现危险动作；（3）CAN 总线中断：使用中断 INT1，当有 CAN 总线数据时，将数据及包头信息读入相应缓冲区，将CAN 总线数据标志位置位，等待主程序进一步处理；（4）HSO 中断。
PWM 波采用定时器 T1 作为基准，周期为2kHz；采用软件定时器中断采样，采样周期250Hz；励磁和电枢部分采用模糊 PI 控制算法，其工作原理框图如图 4 所示。
这种控制算法既克服了 PID 控制算法难以满足高精度、快响应的控制缺点，又克服了模糊控制算法难以消除稳态误差的缺点。
该控制器的最大特点是在大偏差范围内利用模糊推理的方法调整系统的控制量 U，以提高系统的响应速度，在小偏差范围内转换成 PI控制，消除模糊控制难以克服的稳态误差，这样既可以获得很好的动态性能又可以做到调速系统的无静差。
图4 模糊 PI 控制算法原理框图
3. 试验结果与分析
为验证装有本系统的电动汽车能否正常工作，对汽车进行了台架试验和实车试验。
试验时，对电池的电压与电流测量采用的传感器是霍尔元件电压、电流传感器；数据采集系统采用的是UA302/H 型 A/D 采集卡，可与带 USB 接口的各种台式计算机、笔记本机相连；显示及数据记录采用的是 IBM T30 笔记本电脑。
在试验时，数据采集卡对蓄电池的电压、电流采样频率是 10k，将采样后的数据保存到笔记本中，并在 EXCEL中将蓄电池的电压、电流对时间的关系绘成曲线。
图 5 与图 6 分别给出了纯电动模式下的台架试验与实车试验时电池电压电流变化曲线。
其中图 5 为油门开度为 25％ 时台架试验的电流与电压变化曲线；由图 5 可以看出，当汽车未启动时，电池电压为 219V，电流为0A；当启动后油门开度稳定在 25％ ，电流稳定在 10A，由此可见，汽车工作稳定可靠，从而说明电机驱动系统工作稳定可靠。
图 6 为油门开度为 50%时实车试验时的电流与电压变化曲线；由图可以看出，当汽车启动阶段，电流与电压变化较大，最高电流可达160A，最低电压可达 202V，当油门开度稳定在 50％ 时，电流稳定在 82A，未出现波动，说明汽车工作稳定可靠，从而说明电机驱动系统工作稳定可靠。
通过以上两个试验说明，汽车的运行状态良好，控制系统能够很好地满足电动汽车的工作要求。
图5 纯电动模式下台架试验电压电流变化
图 6 纯电动模型下实车试验时电压电流变化
4. 结 论
在对电动汽车驱动系统以及电机特点进行分析的基础上进行了软硬件设计，并进行了试验。
本次设计的电机驱动系统具有结构简单、实施性强、抗干扰性好等特点。
系统的软件采用 C语言进行编写，可读性强、便于移植，能够方便地实现系统升级维护，同时采用模糊 PI 算法对电枢电流和励磁电流进行闭环控制，效果良好。
测试表明电机驱动系统的软硬件工作稳定、可靠，证明电动汽车的控制算法与控制策略切实可靠，能够满足设计要求，为进一步研究电动汽车打下了基础。
参考文献
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文章来源: 网络，侵删。
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