东南V5电动汽车动力驱动原理介绍

纯电动汽车完全由动力蓄电池提供电力驱动，由于蓄电池普遍存在充电时间长、寿命短、外形尺寸和重量大等严重缺点，一直以来，电动汽车的市场较小。随着国家对新能源汽车的支持力度不断加大，相关政策、法规也不断完善，纯电动汽车普及得越来越广。本文将以东南v5电动汽车为例，介绍纯电动汽车的动力驱动及其控制原理。

一、动力驱动完成部件

1．电池系统架构

电池系统基本结构如图1所示，动力电池系统包含地板下的电池包（图2）、后备箱的电池包（图3）以及两电池包之间连接的高低压线束（图4）等，为整车提供电能。

电池包1内的电池管理系统（BMS）监测与分析电池系统的运行过程，一旦出现过压、欠压、过温及过流等现象时，会将电池系统的故障等级发送到整车网络，并根据不同的故障等级实施不同的措施，保证驾驶员安全。此外， BMS还具有高压电安全管理功能，包括碰撞断电、充电控制、高压互锁、热管理、高压采样、高压绝缘监测、高压继电器驱动、高压继电器诊断、高压预充控制、管理电池状态及应用策略等。

2．电机系统

包括永磁同步电机和电机控制器，电机（图5）用于驱动车辆行驶，其特点是易于安装和维护方便，此外还具有体积小、重量轻、运行可靠、高效率和控制精度高、低振动噪声、高转矩平稳性及良好的调速性能等特点，给客户带来舒适、安全平稳的驾驶感。

电机控制单元（MCU，图6）通过外部开关量和模拟量输入来获取当前转矩指令、运行模式和旋转方向，并根据反馈得到的电流和电机位置信号，将高压直流电源变换为所需要的电压幅值和频率可调的三相交流电，驱动无刷直流电机运转；同时，通过检测当前的转子位置信号和对电机的相电流进行实时采样。

3. DC-DC变换器及充电机

DC-DC变换器与充电机（图7）集成为一体机内，变换器将高压直流电变换成低压直流电供整车的低压负载使用，且可以对低压铅酸电池进行充电；电机将220V交流电转换为电动车充电电池使用的高压直流电。充电机具有充电稳定，转换效率高等特点，并具有输出短路，输出反接，输出过欠压，输入过欠压，过温等保护功能。

4．整车控制系统

整车控制系统（VCU，图8）的作用是读取各传感器的输入信号，并按设定的程序进行计算处理，产生相应的控制信号输出到各系统的执行元件。同时ECU的故障诊断系统对各部件或功能进行监控，一旦探测到故障并确认后，则存储故障码，调用“跛行回家”模式。当探测到故障消失时，车辆恢复正常使用。

二、动力控制逻辑

整车控制器作为信息控制中心，负责组织信息传输、网络状态监控、网络节点管理、故障诊断和处理等功能，可通过通信图（图9）来了解其控制内容。

（1）根据制动和加速踏板、行驶状态、蓄电池状态等信息，向电机控制器发出指令，满足驾驶工况要求，并在制动且不影响制动性能的前提下，回收部分能量。

（2）通过对电机驱动系统、电池管理系统、及其他车载能源系统（如空调）的协调和管理，以获得最佳的能量利用率。

（3）连续监视整车电控系统，进行故障诊断和存储故障码，供维修时查看。对于不太严重的故障，能做到“跋行回家”。

（4）通过传感器和CAN总线，检测车辆各系统状态信息，包括车速、里程、电机转速、温度、电池电量及故障信息等，然后将这些信息传送至仪表显示出来。

（5）在慢充时，启动DCDC、水泵、冷却风扇；快充时vCu不作动。

冷却系统的作用是保持驱动电机、控制器和DC-DC在任何工况下都处于适当的温度，冷却方法为水冷强制压力循环式（图10），水泵为离心叶轮式电动泵，在循环系统中给冷却液加压使其在整个系统中循环。当冷却液温度超过了规定的范围时，主水泵工作，使冷却液通过散热器进行循环，将吸收的热量散入空气中。

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三、冷却系统

冷却系根据车辆的行驶或充电有2种工作情况，并取决于电机系统和DC-DC的控制需求如下。

1．在行驶时

（1）电机系统控制需求：点火开关打开后，开启水泵，控制占空比为50%;当控制器温度）50℃或电机温度）80℃时，水泵控制占空比100%，风扇低速运转；当控制器温度）60℃或电机温度≥90℃时，水泵控制占空比100%，风扇高速运转；当控制器温度≤40℃且电机温度≤70℃时，水泵控制占空比100%、低速风扇关闭。

（2）DC-DC控制需求：在温度40℃时水泵转速50%，当温度上升到6 0℃时，水泵转速100%；当温度上升到70℃时，风扇低速运转；上升到85℃时风扇高速运转；温度下降到75℃时高速风扇关闭；温度下降到65℃时低速风扇关闭，水泵转速100%；下降到50℃时水泵转速70%；温度下降到30℃时水泵占空比为50%。总之，冷却系统的水泵和风扇开启以温度更低系统为判定条件，关闭以温度更高为判定条件。

2．在充电时

充电开始后，水泵继电器吸合，当温度40℃时，水泵转速50%；上升到60℃时水泵转速100%；上升到70℃时，低速风扇开启；上升到85℃时，高速风扇开启；当温度下降到75℃时，高速风扇关闭；温度下降到65℃时，低速风扇关闭；下降到50℃时，水泵转速70%；下降到30℃时水泵关闭。充电完成时，关闭水泵继电器。