电动汽车用驱动电机控制系统及实现分析

电动汽车用驱动电机控制系统及实现分析

摘要：为解决汽车尾气对环境造成的污染，各种新能源汽车开始问世，而电动

汽车就是其中的一种。而作为电动汽车核心技术，其驱动电机控制系统电动汽车

发展的关键要素之一。本文将对电动汽车用驱动电机控制系统的设计方式进行详

细介绍，并会对该系统算法实现进行分析，旨在提高驱动电机控制系统应用水平，为电动汽车在市场中的立足与发展提供保障。

关键词：控制系统；驱动电机；电动汽车；软件设计

所谓电动汽车就是以电源为动力进行驱动行使的新能源汽车。这种汽车不仅

节能，而且对于环境的污染较小，有着较大的发展空间。该汽车主要分为燃料电

池汽车、纯电动力汽车以及混合动力汽车三种，而控制系统、动力电池以及电机

则是该类型车辆的关键技术。为实现驱动电机控制系统在电动汽车中的合理运用，业内各界人士都加大了对该系统的研究力度。

一、电动汽车用驱动电机控制系统设计方案

（一）软件设计

在对该控制系统软件进行设计时，为保证软件可移植性以及可读性水平，一

般设计人员可以运用C语言来对软件部分进行设计。系统软件主要负责对控制信

号进行输出、系统初始化以及对中断函数进行处理等。其中初始化包括继电器初

始状态设计与初始占空比设计等内容；而系统中所运用的中断主要有HSO中断、

串口接受数据终端以及档位变化终端和CAN总线中断四部分内容[1]。在对档位变化中断进行处理过程中，设计人员要通过对非可屏蔽中断NMI来实施相应处理，

以便可以对档位信号第一时间做出反应，可以有效控制因档位改变而出现的相关

风险。

设计人员要将定时器T1视作是PWM波基础标准，并将周期设定在2千赫兹，同时要在运用定时器在对中断信号进行收集，一般信号收集周期会控制在250赫

兹左右。而电枢部分自己励磁要通过“PI”控制算法进行模糊计算，进而获得精准

结果。此控制器最大的优势就是可以在较大范围内，对系统控制量进行科学调整，从而实现对系统响应速度的有效提升，有效避免稳态误差的出现，确保控制系统

的动态性能以及静差数值。

（二）硬件设计

（1）控制子系统

该子系统主要负责对驾驶人发出的指令进行接收与分析，并会通过相应计算，明确电机下一步动作，并会将这一动作指令发送到驱动子系统之中，完成相应动

作的驱动。根据功能而言，此子系统可以分为电源、MCU以及接口驱动三种模块[2]。

为了对系统抗干扰能力进行强化，设计人员通常会运用光电隔离以及其他抗

干扰手段，来对数字量传输过程进行保护，最大限度降低传输时出现悬浮问题，

进而确保控制子系统的正常运行。同时因为系统中拥有电动机转速信号、钥匙以

及倒挡等诸多模拟输入量类型，所以设计人员要按照不同信号对电路进行调整，

要运用并联电路将电流信号转变成电压并进行输出，并要将电压输入到同向运算

放大器输入端之中，以增强电流电压转换精准度。而系统中加速踏板以及其他信号，则应通过对分压电路的运用来对其进行调理，从而实现单片机对其的处理。

（2）驱动子系统

当控制子系统接收到相应指令或信号之后，便会通过相应处理手段将其传输

到驱动子系统之中，该系统会根据徐相应指令对电机进行驱动。一般而言，驱动

子系统在设计时都会安排5个左右的通断用继电器，可以用E1到E5对每个继电

器分别进行表示。设计人员要在主回路中设置连个继电器，并将其与电源正负极

分别连接在一起，并由同一信号对两者传达指令；运用两个继电器对两路信号进

行控制，这样更加便于励磁电流进行换向，同时需要注意的是，为防止两路信号

出现导通问题，应运用互斥电流；最后一个继电器要用在对电枢电流的通断控制，其控制源通常为单信号[3]。

就功能角度而言，驱动子系统主要分为电枢回路以及励磁电路两项内容。而

汽车也会按照相应要求设置想不通档位，这些档位会负责对电机进行停机、正转

以及反转的变换，但同时这些变换的操作多是由对关断励磁电流以及励磁电流方

向进行科学把控而完成的。在汽车前进、后退以及驻车都会通过继电器对电源进

行控制，从而实现相应指令操作。

二、电机控制系统算法实现

通过对驱动电机控制系统控制策略以及基本原理的分析，该系统算法实现主

要分为主程序、控制器参数选定以及中断服务程序三种。

（一）主程序

该程序主要负责对控制系统寄存器以及变量进行初始化，SCI总线以及处理器等内容的初始化工作都包含在其中。在主程序完成初始化程序之后，会开始对控

制器参数进行读取并会展开控制算法。

（二）控制器参数选择

由于控制器参数选择会对最终电机控制效果产生直接影响，所以设计人员应

对参数选取予以足够重视。目前参数选择方式较为多样，主要分为工程整定以及

理论计算整定两种方式。由于后一种选择方式需要建立数学模型并进行大规模计算，不仅计算较为繁琐，而且可靠性相对较低，所以在通常这种选取方式并不常用。而前一种选择方式所建立的数学模型并不需要太过繁琐的计算方式，整体操

作较为简单，因此较为常用。设计人员可以在闭合控制系统之内对调节器进行合

理调节，按照由大到小的规律，逐一对调节器比例度进行调整，而此时得到的等

幅振荡过程中的比例度便被称之为是“临界比例度”。相关人员需要对该过程相应

数值进行获取等按照经验公式对其进行计算，便能准确计算出控制器参数。

（三）中断服务程序

该程序属于中断服务关键内容，矢量分析以及电机转速测定等都是该程序内容。当进入到该程序之中后，便会进行现场保护以及电机转速测定，之后会进行Clarke变换以及矢量分析和现场恢复操作，最终实施中断返回。

结束语

鉴于电动汽车推行对于节能环保的重要意义，业内人士都应加大对该汽车的

研究力度。要对汽车驱动电机控制系统进行深入研究与科学设计，要不断对系统

的软件设计方案以及硬件设计方案进行完善，并要掌握相应的算法实现方式，从

而切实提升驱动电机控制系统设计与应用水平，为电动汽车的推广与普及奠定良

好基础。

参考文献

[1]傅松桥,娄鑫山,卢超.关于电动汽车用驱动电机系统评价体系的分析[J].信息

通信,2016,11:273-274.

[2]张琦,刘世达.电动汽车驱动电机控制系统的设计与实现[J].德州学院学

报,2015,06:66-69.