电动汽车用驱动电机控制系统研究
电动汽车用永磁电机及驱动控制探究
电动汽车用永磁电机及驱动控制探究摘要：汽车是人们出行和货物运输的重要交通工具。
近年来，受能源紧张和环境污染等问题的影响，电动汽车成为国内外汽车行业的研究重点。
在电动汽车所使用的各类电机中，永磁电机由于具有效率高、可靠性强、结构简单等特点，在电动汽车领域得到了广泛应用。
文章首先概述了电动汽车的发展现状，随后分析了电动汽车驱动电机的特点及类型，最后就永磁同步电机控制方法进行了论述。
关键词：电动汽车；永磁电机；驱动控制1电动汽车发展现状自上世纪末期能源危机爆发以来，世界各国都开始在各个行业寻找石油、煤炭等能源的替代资源。
在汽车领域内，日本是最早开始进行电动汽车研究的国家，也是目前电动汽车技术较为成熟的国家之一。
早在1997年，日本丰田汽车公司就推出了世界上第一款混合动力轿车，虽然该款轿车并不是真正意义上的电动汽车，但是在世界范围内拉开了电动汽车研究的帷幕。
随后，美国、挪威、中国等国家开始加入到电动汽车研究的队伍中，并在各个领域取得了成绩。
我国人口数量庞大，加上近年来国民经济水平不断增长，汽车保有量也逐年上涨。
为了降低传统能源汽车对环境造成的破坏，我国在2006年颁布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2022）》，其中明确将电动汽车研究列入高新技术研发行列。
截至目前，像比亚迪、奇瑞、长安等汽车公司，都在新能源汽车领域取得了较大的研究突破。
例如，2022年比亚迪推出的E6纯电动出租车，百公里耗电仅为20度，成本花费仅为传统燃油汽车的1/4。
2电动汽车驱动电机的特点及类型作为电动汽车的核心部件，电机驱动系統不仅要保证电动汽车像正常燃油车辆一样具备高速行驶能力，而且要满足频繁启动、制动和紧急刹车等驾驶要求。
具体来说，电动汽车的驱动系统应具备以下要求[1]：（1）提供足够的动力，在短时间内为电动汽车提供最大的动力输出，例如百公里加速和极限爬坡等。
考虑到系统运行的安全性，还要求电机具备过载能力，通常其过载限定值为正常状态下的5倍左右；（2）要具备较好的系统稳定性，尤其是在雨雪、高温、颠簸路面等恶劣环境下，要保证电动汽车具备良好的环境适应能力；（3）要提供给司乘人员良好的驾车体验，包括行车稳定性和舒适度等。
新能源汽车驱动电机技术研究
新能源汽车驱动电机技术研究新能源汽车是近几年来快速发展的领域。
与传统内燃机驱动汽车相比，新能源汽车有着更优秀的环保性能，减少了对自然环境的污染，也是解决气候变化问题的一种手段。
随着政府各种政策的支持，新能源汽车的销售量也在逐年增加。
而随着电动汽车的普及，驱动电机技术的研究也变得越来越重要。
一、电动汽车的驱动电机技术发展历程电动汽车的发展前景一直备受关注，但由于电动汽车的驱动电机技术一直较为落后，限制了电动汽车的发展。
而在长期的发展中，驱动电机技术也经历了几个阶段的发展。
1. 直流电机阶段最早的电动汽车使用直流电机作为驱动电机，这种电机通常是由可逆的电池组提供动力，在使用过程中具有很高的效率。
但是，直流电机需要使用大型的电容器存储电能，使得电机效率受到了较大的限制。
2. 交流电机阶段随着电子技术的进步，现代的电动汽车大多采用交流电机作为驱动电机，这种电机相对于直流电机来说，功率密度更高，效率更高，也更加具有抗干扰技术。
但是，交流电机的控制技术相对而言更加复杂，电机的可靠性也受到了比较严重的制约。
3. 磁共振电机阶段磁共振电机是电动汽车领域的新一代驱动电机技术。
这种电机基于磁共振理论，能够实现高效、高功率且低噪音的驱动效果。
磁共振电机的应用在电动汽车上，具有当世所有电机中最高的功率密度，支持从几马力到几百马力的所有级别的电动汽车，是未来发展的趋势。
二、新能源汽车驱动电机技术的研究现状1. 驱动电机的设计研究电动汽车的驱动电机系统由多种关键部件组成，如电机、电控器、变速器等。
在新能源汽车生产中，为保证驱动电机的实际性能与设计同步，需要开展一系列研究设计工作。
此外，电动汽车驱动电机还是一个系统集成的过程，需要各项技术协同工作，特别需要加强底盘、悬挂、转向等配套技术工作的研究。
2. 驱动电机的控制研究电动汽车驱动电机的控制系统是整个汽车系统的关键部件之一。
目前，通过动态系统模型的分析和仿真，大量研究表明，通过优化和改进控制算法、提高控制精度，可以改善电动汽车动态性能和经济性能，降低能源消耗和排放量。
电动汽车用驱动电机系统现状及发展趋势
电动汽车用驱动电机系统现状及发展趋势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；1/ 5（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。
表1 电机比较其中,异步电机主要应用在纯电动汽车(包括轿车及客车),永磁同步电机主要应用在混合动力汽车(包括轿车及客车)中,开关磁阻电机目前主要应用在客车中。
特别是,由于具有高效、高功率密度的特点,目前在混合动力轿车中采用的基本都是永磁同步电2/ 5动机。
用于电动汽车的永磁同步电机驱动控制系统设计与实现
用于电动汽车的永磁同步电机驱动控制系统设计与实现1. 本文概述随着全球对可再生能源和环保意识的日益增强，电动汽车（EV）作为一种绿色、低碳的出行方式，正逐渐成为未来交通的主要趋势。
作为电动汽车的核心部件，电机驱动控制系统的性能直接影响着车辆的动力性、经济性和可靠性。
永磁同步电机（PMSM）因其高效率、高功率密度和优良的控制性能，在电动汽车领域得到了广泛应用。
本文旨在探讨用于电动汽车的永磁同步电机驱动控制系统的设计与实现，为电动汽车的进一步发展提供技术支持和理论参考。
文章首先介绍了永磁同步电机的基本原理和特性，分析了其在电动汽车应用中的优势和挑战。
随后，详细阐述了永磁同步电机驱动控制系统的总体设计方案，包括硬件平台的选取、控制策略的制定以及关键技术的实现。
在硬件设计方面，文章讨论了功率电子开关的选择、电流传感器的配置以及电机参数的匹配等问题。
在控制策略方面，文章重点介绍了矢量控制、直接转矩控制等先进控制方法，并分析了它们在提高电机性能、优化能量利用等方面的作用。
文章还针对永磁同步电机驱动控制系统中的关键技术问题，如参数辨识、无位置传感器控制、热管理等进行了深入研究和探讨。
通过理论分析和实验验证，文章提出了一系列有效的解决方案，为永磁同步电机在电动汽车中的实际应用提供了有力支持。
文章总结了永磁同步电机驱动控制系统的设计与实现过程中的经验教训，展望了未来在该领域的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，旨在为电动汽车的电机驱动控制技术的发展提供有益的参考和借鉴。
2. 永磁同步电机在电动汽车中的应用及优势提高电动汽车效率：永磁同步电机能够提供稳定和强大的磁场，提高电机的效率和输出功率，从而提高电动汽车的动力性能。
增强电动汽车性能：永磁同步电机的转子损耗很小，功率密度高，可采用多极，为采用直接驱动、全封闭结构和系统集成化提供了可能。
高效能：永磁同步电机的能效更高，不需要产生额外的磁场，转子能够快速响应变化的负载条件，实现最大功率输出。
电动汽车用驱动电机系统功能安全要求及试验方法
电动汽车用驱动电机系统功能安全要求及试验方法随着全球对环境保护意识的逐渐增强，电动汽车逐渐成为了未来汽车发展的主流趋势，同时电动汽车使用的驱动电机系统也面临着越来越高的功能安全要求及试验方法。
本文将从功能安全的定义出发，探讨电动汽车用驱动电机系统的功能安全要求及试验方法，以期为相关领域的研究者提供一些参考。
一、功能安全的定义功能安全是指汽车及其他安全相关电子电路设备在出现故障时，保证其不会对人、车辆及其他周围环境造成危险影响的能力。
电动汽车用驱动电机系统因其涉及到驱动及控制等多个环节，因此在功能安全方面的要求也相对较高，主要包括以下几个方面：1.电动汽车用驱动电机系统要具备安全启动和停止实现机构该机构能够保证在驱动电机系统出现故障时，能够停止驱动电机的运转，以保护人员和环境的安全。
同时，也应该设计具有刹车功效的制动系统，以便在发生故障时能够及时制动。
2.电动汽车用驱动电机系统应该具备过渡模式过渡模式是指在发生故障或者正常停车时，驱动电机系统应该能够保持相应的功能，并进行相应的控制，确保车辆安全停止。
自诊断功能是指当驱动电机系统出现故障时，能够通过内部的传感元件进行自我修复或告警，并向驾驶员或其他相关人员发出警报，以便及时处理。
数据存储和备份功能是为了保证当驱动电机系统出现故障时，能够及时保存现场数据，并保证数据的完整性，以便后续进行数据分析和故障排查。
防护和防撞设计是针对驱动电机系统本身的可靠性和安全性，能够有效减少驱动电机系统的受损及其他电子电路设备的损失。
1.故障注入试验法故障注入试验法是指在驱动电机系统正常工作状态下，人为模拟故障情况，以此来测试驱动电机系统的容错能力和自动诊断能力。
2.功能行为验证试验法功能行为验证试验法是针对驱动电机系统的各项功能进行测试，并对测试结果进行分析和评估，以检测是否符合设定的功能安全要求。
3.边界值试验法边界值试验法是指针对驱动电机系统不同工况下的计算和控制程序进行测试，以确保驱动电机系统在不同工况下的可靠性和安全性。
电动汽车的动力系统控制
电动汽车的动力系统控制近年来，随着环保意识的日益增强和技术的不断进步，电动汽车已经成为了越来越多人的首选。
与传统燃油汽车相比，电动汽车的动力系统具有许多优点，比如零排放、噪声小、能源可再生等等。
但是，在电动汽车的控制系统中，也面临着许多的挑战，其中最核心的就是电动汽车的动力系统控制。
本文将就电动汽车的动力系统控制进行探讨。
首先，我们来了解一下电动汽车的动力系统组成，电动汽车的动力系统主要由电机、电池、逆变器、电控单元和变速器等组成。
其中最重要的两个部分就是电机和电池。
电机是电动汽车的心脏，它直接影响汽车的性能和动力输出，而电池则是电动汽车的“油箱”，它决定了汽车的续航里程和性能等方面。
这些组件的协调运作对于电动汽车来说至关重要。
接下来，我们重点关注电动汽车的电机控制系统。
电机控制系统是电动汽车动力系统控制的核心，其主要功能是将电池的电能转化为某种形式的机械能，从而驱动车辆运动。
为了实现不同速度之间的无级变速控制，电机控制系统通常采用多级换流电路和对应的调节算法使得电机可以输出可控电流、电压和频率等参数。
这种控制系统不仅可以控制汽车的速度，也可以改变发动机的转速和扭矩输出，使发动机更加高效。
在目前的电动汽车市场中，通常利用电机转矩和速度模型进行电机控制系统的开发。
传统PID调节方法是一种常用的电机控制算法，通过对电机转速和转矩进行反馈控制，可以控制电机的输出，从而实现精确的控制效果。
但是，当前也有一些新的控制方法不断涌现，比如基于人工智能技术的控制方法，这种控制方法可以更加智能化、自适应、高效。
此外，电动汽车的电池管理系统(BMS)也是电动汽车控制系统中非常重要的一部分。
其主要功能是对电池的性能、状态和安全性等进行监控和管理。
通过实时监控电池的充放电状态、过电流、过电压等异常情况，确保电池能够正常、安全的运行。
总体来看，电动汽车的动力系统控制是一个非常复杂的系统，它涉及了电机、电池、逆变器、控制单元和变速器等多个组件之间的协调和控制。
纯电动汽车驱动系统选型及仿真研究
纯电动汽车驱动系统选型及仿真研究一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重，纯电动汽车作为一种环保、节能的交通工具，正逐渐受到人们的青睐。
然而，纯电动汽车驱动系统的选型及其性能优化是一个复杂而关键的问题。
本文旨在深入研究纯电动汽车驱动系统的选型原则、影响因素及优化方法，并通过仿真分析验证所选驱动系统的性能表现。
文章将概述纯电动汽车驱动系统的发展历程和现状，分析不同驱动系统的优缺点及适用范围。
在此基础上，提出驱动系统选型的基本原则，包括动力性、经济性、可靠性和环保性等方面的要求。
文章将详细分析影响驱动系统选型的关键因素，如电池性能、电机类型、控制系统等。
通过对这些因素的综合考虑，建立起一套完整的驱动系统选型评价体系，为实际选型提供科学依据。
文章将利用仿真软件对所选驱动系统进行性能仿真分析。
通过模拟不同工况下的车辆行驶状态，评估驱动系统的动力性、经济性等指标，为驱动系统的优化改进提供数据支持。
本文的研究成果将为纯电动汽车驱动系统的选型及性能优化提供有力支持，为推动纯电动汽车的广泛应用和产业发展提供有益参考。
二、纯电动汽车驱动系统概述纯电动汽车（Battery Electric Vehicle，BEV）作为新能源汽车的一种，其驱动系统是其核心组成部分，直接影响到车辆的性能、效率和安全性。
纯电动汽车的驱动系统主要由电机、控制器、电池和传动机构等组成，其中电机作为动力源，负责将电能转化为机械能，驱动车辆行驶。
电机的选型是纯电动汽车驱动系统设计的关键。
目前，常用的电机类型主要包括直流电机、交流异步电机、交流同步电机和开关磁阻电机等。
其中，交流同步电机和开关磁阻电机因其高效率和宽调速范围等特点，在纯电动汽车领域得到了广泛应用。
同时，随着电机控制技术的发展，电机的控制策略也日趋成熟，如矢量控制、直接转矩控制等，为电机的优化运行提供了有力支持。
控制器作为驱动系统的“大脑”，负责接收车辆的各种信号，如加速踏板信号、制动踏板信号、车速信号等，并根据这些信号控制电机的运行状态。
电动汽车电机控制和驱动系统试验标准详解-精
电动汽车产业标准体系建设方面的问题依然存在
（1）产业标准体系建设相对滞后，不能很好地引领和指导产业协调一 致发展，在减少浪费和重复建设等方面起的作用还很有限。
（2）相关企业标准化力量薄弱，技术积累未能及时转化为标准，已发 布的标准中许多未得到有效的实施。
（3）电动汽车产业标准化管理工作还不够规范，标准的宣贯、实施过程 中的监管和跟踪反馈等工作有待加强，标准化组织及其相关运作模式亟待 创新。
电动汽车电机控制和驱动系统试验标准`
我国从“八五”开始，正式把电动汽车列入国家科技攻 关项目。2001年，中国启动了具有重要战略意义的“863”计 划电动汽车重大专项，涉及的电动汽车包括3类：纯电动汽车 、混合动力汽车和燃料电池汽车，并以这3类电动汽车为“三 纵”，多能源动力总成控制系统、电机及其控制系统、电池 及其管理系统为“三横”，建立了“三纵三横”的研发格局 。经过20多年的发展，我国的电动汽车技术已初步成形，且 有40多款自主品牌的新能源汽车进入国家汽车新产品公告， 很多地方已开始多种车型的示范运行。
一、国外电动汽车测试评价现状
①美国电动汽车测试评价
美国先进车辆测试项目在美国，为了建立起电动汽车等先进车辆 技术研发与产业化的桥梁，在美国能源部(Department of Energy，以下 简称DOE)自由车辆技术项目(Freedom CAR and Vehicle Technologies Program)的支持下。开展了先进车辆测试项目(Advanced Vehicle Testing Activity, AVTA)，旨在提供国家级综合性公正的先进车辆技术测试评价 服务，该项目是美国国内最主要的由国家主导的测试评价活动，包括进 行轻型车、先进动力总成、蓄电池及充电基础设施的测试评价，AVTA 建立了电动汽车比较完整的测试评价体系与规程，包括基准测试 (baseline performance Testing)、快速可靠性测试(accelerated reliability Testing )及车队运行测试（fleet testing）。
电动汽车用驱动电机系统功能安全要求及试验方法
电动汽车用驱动电机系统功能安全要求及试验方法
近年来随着电动汽车的普及，电动汽车用驱动电机系统的安全性问题也备受关注。
为了确保电动汽车行驶的安全性和稳定性，需要制定一系列的功能安全要求及试验方法。
首先，电动汽车用驱动电机系统的功能安全要求主要涵盖以下几个方面：
1. 故障检测和故障处理能力：驱动电机系统要具备故障检测和故障处理能力，当系统出现故障时，能够迅速识别并采取相应的措施，避免对行驶安全产生影响。
2. 紧急刹车功能：驱动电机系统应具备紧急刹车功能，在紧急情况下能够快速停车，避免事故发生。
3. 过流保护功能：驱动电机系统应具备过流保护功能，当电机电流过大时能及时停止电机运转，防止电机损坏。
4. 车速控制功能：驱动电机系统应具备车速控制功能，能够根据行驶需求，实现车速的精准控制。
其次，电动汽车用驱动电机系统的试验方法主要包括以下几个方面：
1. 故障模拟试验：通过模拟故障情况，测试驱动电机系统的故障检测和故障处理能力。
2. 紧急刹车试验：对驱动电机系统的紧急刹车功能进行试验，验证其在紧急情况下的刹车效果。
3. 过流保护试验：对驱动电机系统的过流保护功能进行试验，
测试其在电机电流过大时的保护作用。
4. 车速控制试验：通过设置不同的速度要求，测试驱动电机系统的车速控制功能，验证其在不同车速下的控制精度。
综上所述，电动汽车用驱动电机系统的功能安全要求及试验方法是确保电动汽车行驶安全性和稳定性的重要措施，需要在制定标准和规范的同时，不断加强试验和检测工作，确保电动汽车用驱动电机系统的安全性和可靠性。
电动车电机驱动控制技术的研究现状及其发展趋势
电动车电机驱动控制技术的研究现状及其发展趋势
电动车电机驱动控制技术是电动汽车发展的关键技术之一，其研究现状和发展趋势备受关注。
随着电动车市场的扩大和电机技术的不断创新，电机驱动控制技术在汽车制造业中的应用也越来越广泛。
目前，电动车电机驱动控制技术的研究重点主要集中在以下几个方面：
1. 电机控制算法研究。
包括电机转速闭环控制、电机转矩控制、电机电流控制等方面的研究。
2. 电机控制器硬件设计研究。
包括控制器的智能化、可靠性和安全性等方面的研究。
3. 电机驱动系统集成研究。
包括电机、电池、控制器等部件的集成优化，以及驱动系统与车辆整体设计的协同研究。
4. 电机驱动系统节能降耗研究。
包括电机能效提升、能量回收利用等方面的研究。
未来，电动车电机驱动控制技术的发展趋势将主要表现在以下几个方面：
1. 提高电机控制精度和稳定性，实现更高效、更可靠的电机驱动系统。
2. 提高电机的能量利用率，降低电机能耗，进一步提高电动车的续航里程。
3. 研究发展新型电机，如无刷直驱电机、永磁同步电机等，以提升电机的能效和性能。
4. 电机驱动控制器集成化程度将不断提高，控制器将成为电动车驱动系统中的重要组成部分。
综合来看，电动车电机驱动控制技术的研究和发展将在未来继续深入，为电动车的发展注入新的动力和活力，推动电动车技术的进一步革新和升级。
电动汽车驱动电机热管理系统设计与研究
电动汽车驱动电机热管理系统设计与研究随着环境保护意识的提高和资源能源日益紧张的现状，电动汽车作为一种清洁、高效的交通工具，正受到越来越多的关注和青睐。
电动汽车的核心部件之一是驱动电机，它起着引擎的作用，负责将电能转化为机械能，驱动汽车运行。
然而，由于电动汽车驱动电机在工作过程中会产生大量的热量，如果不能有效地控制和排除这些热量，将会对电动汽车的性能和寿命造成负面影响。
因此，电动汽车驱动电机热管理系统的设计与研究显得尤为重要。
电动汽车驱动电机热管理系统主要包括散热系统、冷却系统和温控系统三大部分。
散热系统通过散热片、风扇等设备将电机产生的热量散发到外界，以降低电机温度。
冷却系统则通过循环水冷却或者直接喷水冷却的方式，将电机表面的热量带走。
而温控系统则是根据电机的工作状态和温度变化，智能地控制散热和冷却系统的工作，以保证电机始终处于最佳工作温度范围内。
这三个系统密切配合，共同保障电动汽车驱动电机的正常工作。
在中，首先要对电机的热特性进行深入的分析和研究。
电动汽车驱动电机在工作时会受到外界环境温度、电机工作负载、车辆速度等因素的影响，从而产生不同程度的热量。
通过实验测试和数值模拟，可以获得电机的热特性曲线，进而为热管理系统的设计提供依据。
此外，还需要考虑到电机材料、散热结构、冷却介质等因素对热管理系统的影响，以确保系统设计的科学性和可靠性。
在热管理系统设计中，散热系统是至关重要的一部分。
散热系统的设计要考虑到散热效率和空间占用两个方面。
通常情况下，散热片的表面积越大，散热效率就越高，但也会占用更多的空间。
因此，设计人员需要在散热系统的设计中找到一个平衡点，既要保证散热效果，又要尽量减小系统的体积和重量。
此外，还可以考虑采用强制风冷或者液冷的方式，进一步提高散热效率。
冷却系统是另一个需要重点关注的部分。
冷却系统的设计要考虑到冷却介质的选择、流动速度、管道布局等因素。
一般来说，循环水冷却是比较常用的方式，通过水泵将冷却液循环流动，带走电机产生的热量。
电动汽车驱动电机PID控制系统
电动汽车驱动电机PID控制系统
电动汽车驱动电机PID控制系统是一种常见的控制系统，PID
是指比例、积分、微分控制算法，用于控制电动汽车驱动电机的转
速和转矩。
PID控制系统的主要原理是根据系统的误差信号，对比例、积分和微分三个量进行加权求和，得到控制输出信号，从而使
误差信号趋近于零。
PID控制系统的三个参数分别是比例系数（P）、积分系数（I）和微分系数（D），分别对应着控制系统对误差的比例、积分和微分
作用。
其中，比例系数可以用来调整系统的响应速度和稳定性；积
分系数可以用来保持系统的稳定性，避免系统漂移；微分系数可以
用来消除系统的震荡和振荡。
在电动汽车驱动电机PID控制系统中，通常将电机的速度和电
机的电流作为反馈信号，根据反馈信号和输入信号计算出误差信号，再根据比例、积分、微分系数计算出控制输出信号来控制电机的转
速和转矩。
这样可以使电机在不同负载下保持稳定的转速和转矩，
从而提高电动汽车的性能和能效。
电动汽车驱动电机系统研发方案(一)
电动汽车驱动电机系统研发方案1. 实施背景随着全球对环保和能源转型的重视，电动汽车市场在近年来得到了快速的发展。
中国作为世界上最大的汽车市场，对电动汽车的推广尤其积极。
然而，电动汽车的驱动系统作为其核心部件，直接决定了车辆的性能和效率。
当前，我国在驱动电机系统的研发上与发达国家还存在一定差距。
为此，我们提出以下电动汽车驱动电机系统的研发方案。
2. 工作原理电动汽车驱动电机系统主要包括电机、逆变器和控制器三部分。
电机作为驱动系统的核心，采用电磁感应原理，将电能转化为机械能，从而推动车辆前行。
逆变器则负责将直流电源转化为交流电源，为电机提供动力。
控制器则是整个系统的中枢，根据车辆的运行状态和驾驶员的指令，控制电机的转速和转向。
3. 实施计划步骤（1）技术研究：对现有驱动电机系统进行深入分析，找出技术瓶颈和问题所在；（2）团队建设：建立跨学科研发团队，包括电机工程师、电子工程师和系统工程师等；（3）合作与资源整合：与高校、研究机构和企业进行深度合作，共享资源，实现技术转移；（4）产品开发：根据技术研究的结果，开发出具有自主知识产权的驱动电机系统；（5）试验与验证：对开发的驱动电机系统进行严格的试验和验证，确保其性能和质量；（6）推广与应用：将研发的产品推广至汽车制造企业和终端消费者，实现商业化应用。
4. 适用范围本研发方案适用于汽车制造企业、电动汽车制造商以及相关的零部件供应商。
通过本方案的实施，可以提高我国电动汽车驱动系统的技术水平，提升国际竞争力。
5. 创新要点（1）材料创新：采用新型材料制作电机，提高电机的效率和寿命；（2）设计创新：优化电机设计和制造工艺，提高电机的性能；（3）控制策略创新：通过先进的控制算法和策略，提高电机的响应速度和稳定性；（4）系统集成创新：将电机、逆变器和控制器进行一体化设计，提高整个系统的效率。
6. 预期效果预计通过本方案的实施，可以降低电动汽车的能耗、提高车辆的行驶效率，同时提升车辆的安全性和舒适性。
纯电动汽车的电机驱动系统
1 2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。
由电动机、固定速比减速器和差速器等构成的电动机中央驱动系统，这种驱动系统中，由于没有离合器和变速器，因此可以减少机械传动装置的体积和质量。
它与前轮驱动横向布置发动机的燃油汽车的结构形式相似，将电动机、固定速比减速器和差速器集成一体，两根半轴连接两个驱动车轮，这种布置形式在小型电动汽车上应用最为普遍。
本文将以北汽新能源EV200车型所采用的驱动电机系统为例来介绍相关技术。
1.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。
图1 驱动电机系统结构表1 驱动电机技术参数类型永磁同步基速1228r/min转速范围0~9000r/min额定功率30kW峰值功率53kW额定扭矩102N.m峰值扭矩180N.m(相当于2.0排量的汽油机)重量45kg表2 驱动电机控制器技术参数技术指标技术参数直流输入电压336V工作电压范围265~410V控制电源12V控制电源电压范围9~16V(所有控制器具有低压电路控制)标称容量85kVA重量9kgMCU(E machine and inverter )-Motor Control UnitMCU主要集成两部分一部分是电机,和逆变器,他主要作用根据油门踏板和制动踏板的输入,去控制电机的动力输出以及能力制动回收。
新能源汽车电动驱动系统设计与优化研究
新能源汽车电动驱动系统设计与优化研究摘要:本论文研究了新能源汽车的电动驱动系统设计与优化。
首先，分析了传统燃油汽车和新能源汽车的区别与优势，并介绍了电动驱动系统的基本原理和组成部分。
然后，针对电池、电动机、电控系统等关键部件进行了详细讨论，探讨了设计和优化的方法和技术。
此外，还探讨了新能源汽车充电设施的建设和智能化管理等方面。
最后，对新能源汽车电动驱动系统的发展趋势和挑战进行了展望。
关键词: 新能源汽车，电动驱动系统，电池引言随着环境保护和能源危机等问题的日益突出，新能源汽车作为一种清洁、高效的交通工具，在全球范围内得到了广泛关注和推广。
与传统燃油汽车相比，新能源汽车具有零排放、低噪音、高效率等明显优势，成为推动汽车产业升级和可持续发展的重要选择。
而新能源汽车的核心技术之一就是电动驱动系统，它负责将电能转化为机械能，驱动车辆运动。
本论文旨在研究新能源汽车电动驱动系统的设计与优化方法，以提高其性能和效率。
首先，介绍了传统燃油汽车和新能源汽车的区别与优势，分析了新能源汽车行业的发展动态。
接着，详细介绍了电动驱动系统的基本原理和组成部分，包括电池、电动机、电控系统等。
针对这些关键部件，探讨了设计和优化的方法和技术，如电池容量匹配、电动机功率匹配和电控系统控制策略等。
此外，本文还讨论了新能源汽车充电设施的建设和智能化管理，以促进新能源汽车的推广和应用。
1. 新能源汽车与传统燃油汽车的比较1.1 新能源汽车的优势新能源汽车是利用可再生能源或清洁能源作为动力源的汽车。
相比传统燃油汽车，新能源汽车具有以下优势：1.1.1 环境友好：新能源汽车是零排放或排放极低的汽车，不产生尾气污染物，对改善空气质量和减少温室气体排放具有重要意义。
1.1.2 能源高效利用：新能源汽车利用电能或氢能作为动力源，可将原始能源更高效地转换为机械能，提高能源利用效率。
1.1.3 节能与成本降低：新能源汽车在能源利用上更高效，相比燃油汽车，能够更有效地利用能源，并降低运营成本。
电动汽车电机控制系统的设计及优化研究
电动汽车电机控制系统的设计及优化研究电动汽车电机控制系统的设计及优化研究一、引言近年来，随着环境保护意识的增强和能源危机的日益严峻，电动汽车作为一种经济环保的交通工具受到了广泛关注。
电动汽车的核心部件之一便是电机控制系统，其性能的优劣直接影响电动汽车的功耗、续航里程、驱动效率等方面。
因此，针对电动汽车电机控制系统设计和优化研究具有重要的理论和实际意义。
二、电动汽车电机控制系统的基本原理电动汽车电机控制系统的基本原理是通过控制电机的电流、转速和转矩，实现对电动汽车的驱动控制。
这一过程包括三个主要的方面：1. 电机电流控制电机电流控制是电机控制系统的基础。
通过控制电机的电流大小和方向，可以实现对电机的有源功率和转矩控制。
常见的电流控制方式有频率控制与矢量控制两种。
频率控制是通过调整电机电源的频率，来调整电机的转速和转矩。
而矢量控制则是通过同时控制电机的电流和电压，实现对电机实时的速度和转矩控制。
2. 电机转速控制电机转速控制是电动汽车电机控制系统中的重要环节。
在电动汽车驾驶过程中，通过实时控制电机的转速，可以实现对汽车的加速、减速、制动等操作。
常用的转速控制方式有闭环控制和开环控制两种。
闭环控制通常通过测量电机的转速信号，并与设定值进行比较，进而调整电机的转矩和功率输出。
开环控制则是基于一定的数学模型，通过预先设定的规律控制电机转速。
3. 电机转矩控制电机转矩控制是电动汽车电机控制系统中的关键环节。
通过控制电机的转矩和功率输出，可以实现车辆的动力输出和能量调配。
电机转矩控制通常基于电机控制系统的动态模型和驱动需求，利用各类控制方法来调整电流、电压、频率等参数，从而实现电机转矩输出的精确控制。
三、电动汽车电机控制系统的设计方法在电动汽车电机控制系统的设计中，需要考虑多个因素，包括电机的类型、控制算法的选择、控制策略的制定等。
具体的设计方法如下：1. 电机类型选择电动汽车中常用的电机类型主要有直流电机、异步电机和永磁同步电机等。
电动汽车电机驱动控制系统设计研究
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图 ３永磁直流电机驱动控制框图
制指令在瞬时对应于电机输出力矩 ，在稳态对应于输出转速的控 ３１ 电机驱动控 制 系统 的结构 ． 制。为 了达到驾驶员期望的行驶速度， 驾驶员通过对电机电枢电流 电机驱动控制系统框图， 如图４所示。 驾驶员对电机的操纵指 的相应 控 制实 现 的 ，通 过 调节 电 流 的大 小可 以控 制 汽 车 的行 驶速 令被转换成可变的电压信号 ，与电枢电流的反馈 电压信号 比较后 ， 度 ，通过驾驶员对车辆行驶速度调节就实现 了电机的转速闭环控 制， 如果把驾驶员也看成一个控制环节 ， 这样就形成 了一个外 环有 驾驶员参与的转速闭环控制 ， 内环为电机电枢电流闭环控制的双闭 出控制电压 ， 通过改变 Ｐ ＷＭ变换电
．
【 ｓ ａｔ Ｔ ｅｓ ｄ Ａｂｔ ｃ】 ｈ ｔ ｙｏ ｔｒ ｒ ｅａｄｃｎｒｌｙｔ Ｅ ＥｅｔｃＶ ｈｃｅｈｓｉｐ ｒ ｎ ｉ ｉ— ｒ ｕ ｆｍｏ ｉ ｎ ｏｔ ｓ ｍ ｏ Ｖ（ｌｃ ｉ ｅｉｌ）ａ ｏｔ ｃ ｃ ｏ Ｖ’ ｅｅｔｃｄｉｅｔ ｈ ｏ ｇ ． ｉ ｓ ｄ ． ｅｃｎｒｌ ｙｔｍｆｒｍｏ ｒｄｉ ｎ ｏ ｔ ｌ ｒ ａ ｎ ｆ ａ ｅ ｒＥ Ｓ ｌ ｒ ｒ ｃ ｎｌ ｙ ｎ ｔ ｓ ｔ ｙ ｔ ｏ ｔ ｓ ｃｉ ｖ ｅ ｏ Ｉ ｈ ｕ ｈ ｏ ｓ ｅ ｏ ｔ ｒ ｉｇｃ ｎｒ ｌ ｓ ｏ ｖ ｏｅ Ｗ
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电动汽车驱动电机系统研发方案(二)
电动汽车驱动电机系统研发方案1. 实施背景随着全球能源结构的转变和环保意识的提高，电动汽车在全球范围内逐步替代燃油汽车。
中国作为全球最大的汽车市场，推动电动汽车产业的发展对于实现节能减排、促进绿色经济发展具有重要意义。
本研发方案旨在满足市场对高性能、低能耗的电动汽车驱动电机的需求，推动电动汽车产业的升级。
2. 工作原理电动汽车驱动电机系统主要由电机、逆变器和控制器组成。
电机作为驱动系统的核心，其工作原理基于电磁感应原理。
当电机旋转时，定子绕组中的电流会产生旋转磁场，转子中的导电线圈切割磁感线，从而产生感应电流。
感应电流与旋转磁场相互作用，产生转矩，使转子转动。
逆变器将直流电源转换为交流电源，为电机提供动力。
控制器则负责调节电机的转速和转矩，以满足车辆行驶的需求。
3. 实施计划步骤（1）市场调研与需求分析：收集国内外电动汽车市场数据，分析客户需求，明确研发目标。
（2）电机设计与制造：根据需求分析结果，设计合适的电机结构，选用合适的材料和制造工艺，确保电机的性能和成本满足要求。
（3）逆变器与控制器设计：根据电机参数，设计合适的逆变器和控制器，确保其能与电机良好匹配，同时具有较高的效率和可靠性。
（4）系统集成与测试：将电机、逆变器和控制器集成到一起，进行系统测试，确保系统的性能和稳定性达到预期要求。
（5）道路试验与优化：进行道路试验，收集实际运行数据，对系统进行优化，提高系统的可靠性和性能。
（6）批量生产与推广：经过优化后的系统进入批量生产阶段，同时进行市场推广，扩大市场份额。
4. 适用范围本研发方案适用于各类电动汽车，包括轿车、SUV和商用车等。
通过本方案的实施，可以显著提高电动汽车的性能、降低能耗、提高行驶效率，同时满足日益严格的环保要求。
5. 创新要点（1）采用新型电机材料：如纳米晶材料，提高电机的综合性能。
（2）优化电机结构设计：采用先进的电磁仿真软件对电机设计进行优化，提高电机的效率和可靠性。
电动汽车电机控制器控制系统一体化设计研究
技术与检测Һ㊀电动汽车电机控制器控制系统一体化设计研究徐启端摘㊀要:文章围绕电动汽车电机控制器控制系统一体化设计问题进行分析与研究ꎮ首先ꎬ在概括电动汽车电动机形式的基础之上ꎬ对电动机的控制策略进行简要分析ꎬ其次ꎬ围绕电机控制器控制系统一体化设计的关键要点与方法进行阐述与研究ꎬ仅供参考ꎮ关键词:电动汽车ꎻ电机控制器ꎻ控制系统ꎻ一体化设计一㊁电动机控制策略对于电动汽车而言ꎬ传动系统以及电动机系统是非常核心的构成元件ꎮ为确保电动汽车在运行期间使用性能符合要求ꎬ对驱动电机的启动转矩㊁转速㊁调速范围㊁质量体积㊁能量回馈㊁动态制动性等相关性能均有着非常严格的要求ꎮ(一)电动汽车电动机目前技术条件支持下ꎬ电动汽车领域应用较为成熟电动机形式包括异步电动机以及永磁无刷电动机这两种类型ꎮ其中ꎬ前者具有转矩脉动小㊁转速极限高㊁结构简单㊁成本低廉㊁噪声小㊁维护难度低㊁运行安全可靠等一系列特性与优势ꎬ被广泛应用于电动汽车电机控制器控制系统驱动模块中ꎮ(二)电动机控制策略异步电机作为一个多变量复杂系统ꎬ具有非线性性㊁高阶性以及强耦合性的特点ꎬ这使得针对电动机的精确控制存在较大难度ꎮ当前技术条件支持下ꎬ基于异步电动机驱动的电动汽车多采用直接转矩或矢量控制模式ꎮ其中ꎬ直接转矩控制模式能够弥补矢量控制方案下存在的解耦问题ꎬ性能良好且结构简单ꎬ有较快的转矩相应速度ꎬ作为交流调速方法ꎬ展现出了高静动态性能的优势ꎬ因此被广泛应用于电机控制系统实践中ꎮ二㊁系统控制方法(一)力矩上升斜率控制对于电动汽车而言ꎬ电机控制器控制系统运行期间必须对输出力矩响应时间进行可靠控制ꎬ以免因力矩上升斜率过大造成工况失稳的问题ꎬ因此ꎬ控制的核心在于寻求力矩上升斜率与响应时间的平衡点ꎮ以下需要分几种工况对控制方法进行阐述:首先ꎬ对于向前牵引工况而言ꎬ理论上为确保加速度理想以及整车启动时间较短ꎬ需放开力矩上升斜率ꎬ确保其可以跟随控制人员驱动踏板发出控制力矩进行动作ꎮ在电动汽车二次加速的过程中ꎬ瞬时正大驱动力ꎮ因此ꎬ为保证电动汽车可靠运行ꎬ需要重视对力矩上升斜率㊁下降斜率的可靠控制ꎮ综合对电机控制器最大功率限制线以及上升斜率的考量ꎬ在定义给定力矩为Ｔｍꎬ实际输出力矩为Ｔｏｕｔꎬ理论计算力矩为Ｔｃꎬ转速为ｎꎬ计数器数值为ｔꎬ时间常数为ａꎬ转矩变化步长为ｂꎬ转速常数为ｃ１ꎬ最高转速为ｃ２的情况下ꎬ可以按照如下图(见图１)所示流程对力矩上升斜率进行控制ꎮ其次ꎬ对于向后牵引工况而言ꎬ与向前牵引工况最大的差异在于ꎬ本工况下反向驱动力极限值应当与正向驱动力极限值保持一致状态ꎬ并通过对反向速度进行严格控制的方式ꎬ以免因反向速度过高影响加速度值ꎮ最后ꎬ对于制动工况而言ꎬ本工况下电机控制器处于发电状态ꎬ通过减速车辆的方式对部分系统能量进行回收ꎮ因此ꎬ该工况下要求在保证电动汽车行驶安全以及舒适性的前提下ꎬ最大限度确保电机控制器所对应制动力与驾驶人员制动踏板操作指令相匹配ꎮ(二)电机工况转化控制对于电动汽车而言ꎬ在电机控制器运行期间ꎬ需要根据实际需求对工作模式进行调节ꎬ为保证行驶安全ꎬ在有关电机控制器工况转化控制的过程中ꎬ算法需要以制动工况为优先ꎬ在牵引或怠速运行状态下通过施加制动信号的方式ꎬ直接自原工况切换至制动工况运行ꎮ还需要特别注意的一点是ꎬ在自其他工况转入怠速运行工况的过程中ꎬ需要确保该状态下的输出力矩为零或较小值ꎬ以免造成电动汽车整车出图１ 力矩上升斜率控制流程示意图现冲撞问题ꎮ(三)电机控制算法电动汽车电机控制器控制系统中通过应用直接转矩控制法对实现电机控制算法ꎬ搭载ＴＭ３２０Ｃ３１完成算法操作ꎬ基于外围控制ＤＳＰ信号以及双口ＲＡＭ支持满足交流电流㊁目标转矩等信号的控制需求ꎬ在此基础之上通过形成ＰＷＭ波的方式ꎬ使ＩＧＢＴ功率元件导通㊁关段状态得到灵活控制ꎬ以满足电机装置控制需求ꎮ三㊁结语整套电动汽车电机控制器控制系统一体化设计包含了力矩上升斜率控制㊁电机工况转化控制以及电机控制算法等相关内容ꎬ掌握一体化设计方法对满足ＥＭＣ电磁电容性实验需求ꎬ以及电动汽车的安全可靠运行有重要意义ꎬ且符合未来期间控制系统轻量化㊁小型化的发展趋势ꎬ值得引起业内人士的高度关注与重视ꎮ参考文献:[１]王海洋.电动汽车智能控制系统研究[Ｊ].数码设计(上)ꎬ２０１８(３):１３.[２]张西.纯电动汽车驱动控制系统设计[Ｊ].江苏科技信息ꎬ２０１８ꎬ３５(３２):５２－５４.作者简介:徐启端ꎬ南京恒天领锐汽车有限公司ꎮ７８１。
电动汽车电机控制算法研究
电动汽车电机控制算法研究第一章序言电动汽车是新能源汽车的一种，由于其零排放、低噪音、低成本等特点，得到了越来越广泛的关注和发展。
然而，电动汽车的动力系统中，电机控制算法的设计和优化是至关重要的，它直接影响着电动汽车的性能和稳定性。
因此，本文将就电动汽车电机控制算法的研究进行探讨和总结，以期能够对电动汽车电机控制算法的设计和优化提供有益的参考。
第二章电动汽车电机控制算法的研究现状随着电动汽车的快速发展，电机控制算法的研究不断深入和完善。
现有研究主要集中在以下几个方面：1. 电机控制基础理论的研究：由于电动汽车的动力系统是基于电机工作原理，因此电机控制基础理论的研究是电机控制算法研究的前提。
这方面主要针对电机建立数学模型，研究电机的动态特性和控制规律。
2. 电机控制算法的设计与优化：电机控制算法的设计与优化是电动汽车电机控制研究的重点。
现有研究主要涉及到PWM控制算法、矢量控制算法、直接转矩控制算法等。
3. 电机控制软件和硬件系统的设计与优化：电机控制软件和硬件系统的设计与优化是实现电机控制算法的重要技术手段。
研究重点主要包括电机控制器软件的开发，电机控制器硬件的设计和制造等。
第三章电动汽车电机控制算法的应用和研究进展随着电动汽车市场的日益扩大和技术的不断提升，电动汽车电机控制算法的应用越来越广泛。
现有应用主要包括以下几个方面：1. 能量管理系统：能量管理是电动汽车电机控制算法应用的重点之一，其主要目的是提高电动汽车整车能量利用率。
现有研究主要针对能量管理系统的开发和优化，包括基于软件的能量管理系统和基于硬件的能量管理系统。
2. 车辆动力控制：车辆动力控制是提高电动汽车动力性能和稳定性的重要手段。
现有研究主要针对电机转矩控制和转速控制等方面进行探究和优化，以实现电动汽车的高效驱动和动力调节。
3. 制动能量回收：电动汽车制动能量回收是提高整车能量利用效率的又一手段。
现有研究主要集中在电机制动和电机辅助制动等方面进行研究和优化，以降低电动汽车制动能量的浪费和损失。
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北京汽车文章编号：1002-4581（2009）03-0021-04电动汽车用驱动电机控制系统研究肖平1冯能莲2XIAO Ping 1，FENG Neng-lian 2（1.安徽工程科技学院先进数控和伺服驱动技术安徽省重点实验室，安徽芜湖241000；2.北京工业大学环能学院，北京100022）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北京汽车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、P3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：n=U-I RE（1）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：U O=αU I（2）式中，UO为电枢绕组两端的平均电压，α为PWM占空比，0≤α≤1，U I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2MCU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、主回路电串行接口RS232驱动/接受器MAX232单片机80C196KC扩展程序存储器27256地址锁存器74LS373CAN控制器SJA1000＋＋滤波电容电机电枢电枢IPM回馈IPM励磁IPM励磁电流传感器励磁线圈E2E3-E5E4c2c1c3电枢电流传感器E1-北京汽车压、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HSO 0、HSO 1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。
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，数据图3主程序流程图开始，系统初始化系统状态正常判断挡位依次断开各继电器闭合各继电器励磁模糊PI 调节调节电枢是否故障？复位，结束D 、R 挡NY P 挡Y N|e |≥|e 0|？du /dtPI 控制器电机SwitchFuzzy 控制器n(s＋-北京汽车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。
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。