纯电动汽车电力驱动系统组成与控制原理

纯电动汽车，顾名思义就是单纯靠车载电源为汽车提供符合汽车动力要求驱动力的汽车。纯电动汽车没有发动机，电能的补充依赖外接电源。由此可见，纯电动汽车的电动机等同于传统汽车的发动机，蓄电池相当于原来的油箱。如图1所示

纯电动汽车的组成由电力驱动主模块、车载电源模块和辅助模块三大部分组成。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电机驱动系统是电动汽车的心脏，它由电机、功率转化器、控制器、各种检测传感器和电源（蓄电池）组成。如图2所示。

驱动电机的作用是将电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。驱动电机可分为交流电机和直流电机。如奇瑞纯电动汽车使用的三相交流异步电机，安装于前舱位置，如图3所示。

电机调速控制装置MCU（如图4所示）是为电动汽车的变速和方向变换等设置的，其作用是控制电机的电压或电流，完成电机的驱动转矩和旋转方向的控制。当采用交流异步机驱动时，电机转向的改变只需变换磁场三相电流的相序即可，可使控制电路简化。奇瑞纯电动汽车的电机控制器（MCU）采用直流输入，三并目交流输出。

电机驱动控制原理。由图5可知，电机要运转，必须接通HV蓄电池和电机之间的电路，在电路中有电机控制器和功率转化器两个关键设备，电机控制器受电池管理系统BMS控制；而功率转化器由电杠份空制器MCU进行控制。因此，要实现电动机驱动，首先要对VMS整车控制器、BMS电池控制器和MCU电机控制器进行低压通电，保证各种控制器的正常运行。然后由BMS电池管理系统对电池的荷电状态进行判断，完成对电极的控制；最后电机控制器MCU和整车控制器VMS才筋车速信号、挡位信号、加速踏板信号、制动信号和电初运行信号，完成对功率转化器的控制，功率转化器决定着流向电机电流的大小，调整电机的转速。

      

电源是纯电动汽车的能源中心，为电动汽车的驱动电机和全车用电设备提供电能，电源在电动汽车上分为低压电源（DC）和高压电源（HV）。当前，低压电源主要是铅酸蓄电池为低压用电设备供电，如灯光照明、信号系统、音响等。高压电源有钠硫电池、镍镐电池、锂电池、燃料电池等新型电源，主要为电力驱动系统、空调驱动系统等提供电能。如奇瑞电动车高压电源是由剿各3.2V串联成19.2V电池组，然后将19.2V再次串联形成320V电池系统，对全车用电设备进行供电，如图6所示。

电池管理系统（BMS），也叫电池组控制器，主要实现对电池电压、温度、电流信号的采集，预测电池当前的荷电状态（SCC），预测电池在充放电过程中电池本身所允许的充放电电压限值和充放电电流限值BMS功能模块还实现对高压系统的管理：预充电过程实现高压的安到妾通、环路互锁以及绝缘监测功能实现对高压系统的有效检测和诊断，从而实现动力的安全使用。同时BMS功能模块还具有过压、欠压、过温、低温、过流等系统故障诊断功能。CAN通信模块实现CAN消息的接收文与发送。与整车控制器VMS和车载充电器CM通信。BMS具有集成化程度高、功能稳定的特点。BMS电池组控制器还起着连接电池本体和整车控制器的桥梁作用。结构如图7和图8所示。

HV电池控制原理。HV电池的控制原理分为储存能源和提供能源控制。动力电池漠组放置在一个密封并且屏蔽的动力电池箱里面，动力电池系统使用可靠的高低压接插件与整车进行连接。系统内的BMS实时采集各电芯的电压值、各温度传感器的温度值、电池系统的总电压值和总电流值、电池系统的绝缘电阻值等数据，并根据BMS中设定的阀值判定电池系统工作是否正常，并对故障实时监控。动力电池系统通过BMS使用CAN与VCU或充电初之间进行通信，对动力电池系统进行充放电等综合管理。然后实现对HV电池正极和负极接触器继电器的控制，实现线路的接通和断开，从而完成对HV电池的控制管理。具体控制如图9所示。

整车控制器（VMS）及其控制原理（如图10所示）的主要功能有：（1）识别驾驶员意图的识别；（2）电动轿车启动和停止控制的实施；（3）再生制动能量回收的实现；（4）对整车状态进行监测，并实现在线诊断功能；（5）整车安全监控和安全策略的实现；（6）控制DC/DC变化期，维持12V低压网络电量的平衡；（7）与车载其他控制器进行通信和发送数据；（8）采集电动轿车运行所必需的传感器信号，驱动控制电动空调压缩机、真空制动泵、助力转向电机、电子水泵和风扇等设备的运行状态。

纯电动汽车的上电原理，包括低压系统上电和高压系统上电两个过程。

（1）低压上电：当点火钥匙由OFF到ON时，VMS、BMS、MCU了图玉上电，所有控制器被激活，对系统进行初始化检查和检测。

（2）高压上电：车钥匙位于ON挡，BMS、MCU当前状态正常且在之前一次上下电过程中整车无严重故障。①BMS、MCU初始化完成，VMS确认状态；②闭合电池继电器；③闭合主继电器；④MCU高压上电；⑤如挡位在N挡，仪表显示Ready灯点亮。