电动汽车电机控制器驱动板设计方法及实现
新能源汽车驱动电机结构优化设计与控制策略专利保护
新能源汽车驱动电机结构优化设计与控制策略专利保护随着环境保护意识的增强和资源短缺问题的日益凸显，新能源汽车作为传统燃油汽车的替代品，逐渐成为汽车行业的发展趋势。
然而，新能源汽车的核心技术之一——驱动电机结构优化设计与控制策略，正面临着专利保护的重要问题。
本文将从新能源汽车驱动电机结构的优化设计和控制策略的专利保护两个方面探讨该问题。
一、新能源汽车驱动电机结构优化设计驱动电机作为新能源汽车的关键部件之一，直接影响着整车性能和能效。
通过优化设计可有效提高驱动电机的效率和性能。
为了实现驱动电机结构的优化设计，可以采取以下几个步骤：1. 功率密度优化提高驱动电机的功率密度是一项关键任务。
采用高效的电磁设计、轻量化的材料、先进的冷却技术等手段，可以提高驱动电机的功率密度，并使其达到更高的输出功率。
2. 整体布局优化合理的整体布局能够提高驱动电机的性能和系统的紧凑性。
通过合理分配电机和其他部件的空间位置，减少电机与其他部件之间的相互干扰，进一步提高整车的能效和稳定性。
3. 系统集成优化驱动电机与其他系统的协同工作对整车性能至关重要。
在设计中充分考虑到与其他系统的集成，如电池管理系统、电控系统等，优化其交互效果，提高整车系统的运行效率。
二、新能源汽车驱动电机控制策略优化驱动电机控制策略是保障驱动电机稳定运行的重要保证。
通过采用合适的控制策略，可以提高驱动电机的控制性能和系统的稳定性。
以下是几个常见的控制策略：1. 调速控制策略根据驱动电机的负载状况，采取不同的调速控制策略。
如速度闭环控制、力矩控制等，在不同负载和工况下有针对性地实现驱动电机的控制，提高整车的驱动性能。
2. 能量管理策略能量管理策略是针对驱动电机与储能装置之间的能量传递进行优化的控制策略。
通过合理控制能量的流动和分配，最大限度地提高整车的能效和动力性能。
3. 故障监测与保护策略为了保障驱动电机的运行安全和稳定性，应建立完善的故障监测与保护策略。
电动汽车电机控制器方案设计说明书
电动汽车电机控制器方案设计说明书1 引言随着常规能源的日益减少和环境污染的日益严重，世界各国的环保意识逐渐增强，电动汽车以其零排放的优点受到世界各国的重视，并成为未来车辆的一个发展趋势。
传统的电动汽车多采用直流电机，其中最多的是有刷他励直流电机，因为存在电刷，导致电机的寿命和效率降低，目前比较新的无刷直流电机，这种电机寿长，效率比较高，但是因为位置传感器的安装精度不够导致控制效果不是很好和寿命短的问题。
无速度传感低压交流驱动器，比传统的直流系统相比。
目前研究比较多的是交流异步电机及其控制器，与直流电机相比，交流异步电机具有效率高，相同功率等级下成本低等优点，交流系统低速恒转矩模式有效攻克了直流无刷启动力矩不足的问题。
高速恒功率模式使整机效率更加优越。
随着交流电机控制算法的日益完善，其控制性能可以和直流电机相媲美，交流异步电机在电动汽车上的广泛应用成为发展趋势。
本系统采用无速度传感器矢量控制策略，提高电机工作效率，采用SVPWM技术，提高电压利用率，并减少谐波干扰，并克服了传统直流系统电动车启动力矩不足的缺点。
2 硬件总体说明系统总共分为三块电路板叠成立体方式实现。
2.1功率变化电路总体说明2.1.1 功能介绍此功率电路采用三相相移120度2.1.2 理论依据ACI3_1的简易系统图如图1所示：电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪图1 ACI3_1的简易系统图图1所示为三相感应电机驱动的完整系统图。
使用了一个三相电压源逆变器来控制三相感应电机，DSP输出六路PWM信号控制逆变器的六个MOSFET的通断，从而控制电机电压。
还有一个捕获输入脚用来捕获电机速度传感器的输出以测量电机转速，但在实际调试时没有使用速度传感器，所以没有速度反馈，整个系统是一个开环系统。
感应电机的等效电路如图2所示：电动汽车电机控制器方案设计说明书（原创）- ZZ - 狂风悟浪图2 感应电机的等效电路在V/Hz控制中，感应电动机的转速由可调节的定子电压大小和对应的频率大小一起控制，其中磁通量在固定状态总是保持预期值。
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。
新能源汽车电动机驱动系统设计
新能源汽车电动机驱动系统设计随着环境保护意识的日益增强和传统能源的日益消耗，新能源汽车越来越受到重视。
而电动机作为新能源汽车的核心部件之一，在驱动系统的设计中发挥着至关重要的作用。
一、电动机种类电动机种类繁多，其中最常用的是交流电动机和直流电动机。
在新能源汽车中，由于电池的电压为直流电，更为常用的是直流电动机。
此外，还有永磁同步电机、感应电机等种类。
二、电动机性能指标在设计电动机驱动系统时需要考虑到电动机的各项性能指标。
主要指标包括：1.效率：电动机的效率决定了其能够将电能转化为机械能的能力，因此需要保证其高效率。
2.转矩：电动机的输出转矩需要满足车辆驱动的需求，因此需要根据车辆质量和阻力等因素进行匹配。
3.功率：电动机的功率需要在驱动车辆的同时保证其不超过最大功率，以保证电动机的使用寿命。
4.响应时间：电动机的响应时间越短，对车辆的控制越精准，因此需要尽可能保证其响应时间较短。
三、电动机驱动系统的设计电动机驱动系统的设计需要从整体上考虑，主要包括电池、变频器、电机控制器、电机等几个组成部分。
其中，电池作为电动汽车的能量来源，需要根据需求进行合理配置，以保证其电量的充足和供电的稳定性。
变频器和电机控制器主要负责对电机进行控制，以保证其输出的电流和电压满足车辆驱动的需求，并通过控制电机的转速和转矩等参数实现车辆的灵活控制。
此外，在设计电动机驱动系统时还需要考虑到三相桥式逆变器、电容等关键部件的选择和配置，以保证整个系统的稳定性和安全性，并通过不断进行实验和优化，不断提升电动机驱动系统的性能和可靠性。
四、结语电动机驱动系统的设计是新能源汽车中极为重要的一个环节，不仅需要考虑到电动机等关键部件的性能指标，还需要从整体上考虑，进行合理配置和控制。
随着新能源汽车的不断发展和普及，电动机驱动系统的设计也将不断迭代和完善，以更好地满足人们对于节能环保和新型出行方式的需求。
新能源汽车驱动电机系统的高效设计与控制
新能源汽车驱动电机系统的高效设计与控制一、概述随着全球环保意识的日益增强，新能源汽车在市场上的份额也越来越大。
而作为新能源汽车的核心部件之一，驱动电机系统的高效设计和控制显得尤为重要。
本文将从驱动电机系统结构、电机选择、控制模式以及效率提升等方面，对新能源汽车驱动电机系统的高效设计与控制进行详细讨论。
二、驱动电机系统结构目前，新能源汽车驱动电机系统的结构大致分为两类：纯电动和混合动力。
纯电动车由驱动电机、电池和电子控制系统构成，混合动力车则在此基础上增加了一台燃油发动机和发电机组成的混合动力系统。
下面详细介绍两种结构的驱动电机系统。
（一）纯电动车驱动电机系统结构纯电动车由一个或多个驱动电机驱动，电机输出功率大体分为小功率和大功率两类。
小功率电机常用于轻型车辆，如电动自行车、电动摩托车等；大功率电机常用于中等和重型车辆，如电动汽车、混合动力汽车等。
纯电动车驱动电机系统一般由电动机、电子控制单元（ECU）、电池以及电池管理系统（BMS）四部分组成。
其中，电机直接驱动汽车轮胎实现动力传递，ECU负责电机控制，通过分析电机和车辆传感器的数据来控制电机输出功率。
电池则为驱动电机提供能量，BMS则管理电池充放电状态，保证电池的安全运行。
（二）混合动力车驱动电机系统结构混合动力车采用驱动电机与燃油发动机相结合的动力系统。
常见的混合动力技术包括串联式混合动力和并联式混合动力两类。
串联式混合动力车将发动机与电动机串联在一起，使发动机仅作为发电机运转，驱动电机直接驱动汽车轮胎。
并联式混合动力车则将发动机和电动机并联，两者同时驱动车轮。
混合动力车驱动电机系统包括电动机、电子控制单元、电池、燃油发动机以及发电机等五个组成部分。
其中，电动机负责较大负载时的驱动，燃油发动机负责较小负载时或电池电量不足时的供能，发电机负责发电以为电动机提供电力支持。
ECU则根据车辆运行状态和驾驶者要求自主选择最佳能量供应方式，实现动力分配。
电动汽车用永磁同步电机控制器设计
电动汽车用永磁同步电机控制器设计黄其; 陈翔; 罗玲; 薛利昆【期刊名称】《《电机与控制应用》》【年(卷),期】2019(046)010【总页数】8页(P84-91)【关键词】永磁同步电机; 硬件保护; PCB布局; 弱磁; 温升【作者】黄其; 陈翔; 罗玲; 薛利昆【作者单位】西北工业大学自动化学院陕西西安710072; 江苏中车电机有限公司湖南株洲412001【正文语种】中文【中图分类】TM351; U469.70 引言电动汽车以电机作为驱动机构。
与传统燃油发动机汽车相比，电动汽车起动力矩大、加速快，省去了变速箱，噪声减少，行驶中没有尾气排放，应用越来越广泛[1]。
永磁同步电机(PMSM)作为电动汽车动力机构，频繁工作在正反转交替、电动和发电状态，且要求同时有较大的过载能力和较宽的调速范围，因此控制器是实现电池直流电源向三相交流电源转换的装置，驱动PMSM输出力能[2]。
电动汽车在高速公路上行驶时，大部时间处于匀速状态，阻力较小，此时电机应保持低转矩特性和高转速输出；电动汽车在爬坡时，电机的转速较低但输出力矩较大[3-4]。
因此,电动汽车用电机驱动在低速区应有较高的转矩输出能力，在低转矩时应有较高的转速输出能力，类似于传统汽车中不同挡位工作在不同的路况中。
对于电动汽车驱动电机，在低速区电动汽车需具有好的转矩输出性能，应尽可能提高电机转矩输出能力；而在高速区，当电机转速增大时，电机绕组反电动势也随转速增大而上升，当达到额定转速时，反电动势也达到逆变器的最大值，此时若不采取弱磁控制，控制器会出现饱和失效现象，使电动汽车的性能指标降低。
交流电机矢量控制是将电流分解为转矩分量和去磁分量，控制矢量电流的相位，就可以控制去磁分量和转矩分量，去磁分量的方向与永磁磁链方向相反，可以实现弱磁控制[5]，使得电机能在基速度以上运行，拓宽PMSM的调速范围。
本文设计了一款电动汽车用PMSM控制器，介绍了其硬件组成、模块功能、PCB结构布局、散热设计和程序算法设计；加工了控制器样机并搭建试验平台，对控制器进行了调速、效率、发电和温升测试。
电机驱动系统电路板制作
电机驱动系统电路板制作电机驱动系统电路板是控制无刷直流电机的核心组件之一，在许多工业和娱乐领域均有广泛应用。
本文将介绍电机驱动系统电路板的制作流程。
电机驱动系统电路板的设计在电机驱动系统电路板的设计阶段，需要考虑以下因素：1.输入电压和电流：电路板需要设计一套适合于输入电压和电流的传感器电路。
2.无刷直流电机控制器：控制器需要根据无刷直流电机的规格和功能进行设计。
3.驱动电路和保护电路：驱动电路需要提供其它相关器件所需的电压和电流信号，保护电路需要防止电路板过热或发生短路等故障。
4.电路板的物理尺寸和形状：确保电路板可以通过计算机辅助设计(CAD)软件进行绘制，并确保物理尺寸符合工作条件。
电路板制作的步骤电路板制作的主要步骤包括：1.设计电路板图纸：使用CAD软件或其他对电路板设计友好的软件，根据设计要求进行设计。
确保电路板符合要求并且可以被制造。
2.电路板图纸转成GCode: 将电路板图纸导出为GCode文件。
GCode是数控加工机床（CNC)使用的控制命令的标准文件格式。
CNC机床能够将GCode文件指定的指令，转换成实际的切削或雕刻操作。
C雕刻版的制造：基于电路板图纸的GCode文件，使用CNC雕刻机器将电路板板材切割为所需形状。
如果需要，CNC机器可以给电路板打上标记或编号。
4.PCB腐蚀：使用蚀刻机和蚀刻剂将电路板的铜箔除去不需要导电的部分。
5.铜箔用过运动直接处置就可以了6.组装电组件：包括贴上元件、焊接各种连接线。
7.测试电路板：性能测试，将电路板插入测试模块，测试其电路是否正常。
电路板制作的注意事项1.电路板的设计和制造需要严格遵循相关的安全和环保要求。
2.请使用合适的材料和设备，并规范操作，以确保制造质量。
3.需要注意散热问题。
4.在制作期间，应该注意防止静电影响电路板组件。
5.在选购元器件时，要尽量选购正规厂家生产的元器件，以减少后期故障率。
电机驱动系统电路板制作需要进行仔细的规划和设计，并且还需要确保其安全和环保。
纯电动汽车电驱动控制系统设计
纯电动汽车电驱动控制系统设计摘要：简要介绍纯电动汽车的电驱动控制系统设计要求，明确纯电动汽车电驱动系统的控制模式及档位切换控制策略。
关键词：纯电动汽车；电驱动控制；Desion of Electric Drive Control System for Electric VehicleRUAN Peng1，LI ChuangJu2(AnHui JiangHuai Automobile CO.,LTD.Passenger Car Company, Anhui Hefei230009)Abstract：This paper briefly introduces the design requirements of electric drive control system for electric vehicle, and clarifies the control mode and gear switching control strategy of electric drive system for electric vehicle.Key words：electric vehicle；electric drive control system；0引言随着纯电动汽车销量不断增长，纯电动汽车电驱动控制系统相关控制策略的设计也越来越重要。
本文简要介绍了纯电动汽车的电驱动控制系统设计要求，并明确了纯电动汽车电驱动系统的各种控制模式以及档位切换相关的控制策略。
1电驱动控制系统一般要求1.1当车辆高压上电完成，接收到启动信号，满足整车上电READY使能条件，进入READY状态；1.2READY状态，无加速踏板和制动踏板请求，满足使能条件，进入蠕行模式；1.3READY状态，有加速踏板请求无制动踏板请求，满足使能条件，进入驱动模式，根据加速踏板输入信号计算驾驶员期望扭矩；1.4READY状态，有制动踏板踏板请求，无加速踏板请求，满足使能条件，进入制动模式；1.5READY状态，同时有加速踏板请求和制动踏板请求时，制动踏板请求优先；1.6READY状态，ESC模块有扭矩请求时，整车控制器应响应ESC请求，ESC请求优先级高于加速踏板；1.7READY状态，eBoost模块有扭矩请求时，整车控制器响应eBoost模块扭矩请求，eBoost模块扭矩优先级高于驾驶员期望扭矩请求，低于ESC请求；1.8 若车辆配置eBoost模块，检测到eBoost模块通讯丢失时，接收到制动踏板的输入，整车控制器提供辅助制动力；1.9VCU的输出目标扭矩应考虑动力电池的充放电功率和电流；1.10VCU的输出目标扭矩应考虑驱动电机的最大驱动允许扭矩和最大发电允许扭矩；1.11VCU的输出目标扭矩应考虑电机的最高转速，当达到电机最高转速时电机输出扭矩为0 Nm；1.12为了避免VCU输出的扭矩出现较大波动，引发车速不稳，需对输出扭矩进行变化速率控制。
电动汽车驱动电机的控制设计
电动汽车驱动电机的无电流传感器控制方案摘要本文提出一种对电动汽车驱动电机的无电流传感器控制方案。
该方案依靠给定的转矩和转速，通过对电压空间矢量的幅值、相位的直接控制，从而实现对电机转速、转矩的控制。
电动汽车的驱动电机对控制方案的快速性有较高要求，本文提出的方案取消了电流闭环，提高了系统的响应速度，克服了过流的缺陷，并节省了电流传感器的成本。
本文首先论述推导出了电机的定子相电压与电机转矩，转速的关系，从而提出无电流传感器的控制方案。
其次通过simulink仿真实验证明了该方案确实可以提高电机控制系统的可靠性。
关键词：电动汽车驱动电机，无传感器控制技术，simulinkElectric Vehicle Driving Motor Current-sensorlessControl MethodAbstractThis paper presents a kind of electric vehicle driving motor current sensorless control method. This method directly controls the magnitude and phase angle of the voltage vector according to the command motor torque and speed to realize the control of the real torque and speed of the motor.The electric vehicle driving motor has a high requirement on the fast performance, the proposed method cancels the current loop,which improves the speed of response of the system and overcomes the defects of over-current,but also saves the cost of current sensor.Firstly this paper discusses and deduces the relationship between the stator phase voltage and the torque and speed of the motor,thus put forward the current sensorless control method.Secondly,this paper vertifies the feasibility that the method can improve the reliability of the motor control system through the Simulink simulation experiments.Key words: Drive motor,Current sensorless control technology,Simulink目录第一章绪论 (1)1.1 电动汽车驱动电机的控制方法现状 (1)1.1.1 电动汽车驱动电机的控制要求 (1)1.1.2 传统矢量控制方案的不足 (1)1.2 无电流传感器控制方案 (1)1.2.1无电流传感器控制方案的提出 (1)1.2.2无电流传感器控制方案的特点 (2)第二章无电流传感器控制方案的控制原理 (3)2.1 永磁式同步电机调速系统的特点 (3)2.2永磁式同步电机的数学模型 (3)2.3车用驱动电机控制系统的设计 (8)第三章驱动电机台架标定的参数求取 (10)3.1电机标定实验的必要性 (10)3.2电机标定方法的选择 (10)3.3电机实验平台的搭建 (10)3.4实验数据及分析 (10)第四章Simulink环境下无电流传感器控制方案仿真模型的搭建 (13)4.1 Simulink概述 (13)4.2仿真模型的搭建 (13)4.3仿真结果分析 (16)第五章结论 (20)参考文献 (21)致谢 (22)第一章绪论1.1 电动汽车驱动电机的控制方法现状1.1.1 电动汽车驱动电机的控制要求随着我国综合国力的日益提升和全国人民生活水平的逐步提高，电动汽车也得到了更为普遍的应用。
电动汽车电机驱动控制系统设计方法
电动汽车电机驱动控制系统设计方法[摘要]随着国家新能源汽车的发展，电机技术也实现了很大的进步，特别是电动汽车的电机驱动控制技术日益完善。
本文通过分析电动汽车电机及其驱动系统的种类，探讨了相应的控制技术运用，以供相关工程人员参考借鉴。
[关键词]电动汽车；电机；控制1电机驱动控制系统介绍作为电动汽车的核心部件之一，电机驱动控制系统设计得是否合理，对于车辆的性能有着非常重要的影响。
该系统最重要的功能就是在司机驾驶车辆的过程中，将蓄电池中的电能高效地转化为车辆行驶的动能，尽可能降低车辆行驶过程中所遇到的阻力[1]。
从宏观层面上来看，电机驱动控制框架可以分为两个板块。
第一个板块是电器系统，该系统由控制器、功率转换机以及电动机三个主要部分组成，是电动汽车与传统汽车区别最大的地方。
第二个板块是机械系统，主要包括充电器、刹车踏板、加速踏板、差速器以及传动轴等。
2电动汽车工作原理电动驱动系统主要由动力电池组、电池管理系统（BMS）、驱动电机、变速箱、控制系统等部分组成。
电池管理系统对动力电池组充电、放电时的电流、电压、放电深度、电池温度等进行监控，保持单体电池间的一致性。
驱动电机是纯电动汽车行驶的唯一动力装置。
电机控制器（MCU）接收来自整车控制器的指令，将动力电池直流电流进行逆变控制，形成三项交流电进行电机转矩转速控制，并检测电机及控制器状态进行故障诊断。
整车控制器（VCU）将驾驶员意图通过加速踏板信号转换为动力系统的需求信号，对整车能量进行管理，对各系统进行监控并及时反馈信息和报警等。
直流电动机、感应电动机、永磁电动机、开关磁阻电动机这4大类是当前电动汽车中的主要开发和应用类型。
电动汽车电动控制系统要求具备一定的功率以及转矩密度，要求宽速域范围中，驱动以及电动控制能够符合功率要求，具备可靠的控制能力和过载性能，从而提升汽车启动和加速过程。
3驱动控制系统软件设计电机驱动控制系统的软件可以将控制算法、控制逻辑和汽车的整个硬件资源进行高效连接。
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。
电机驱动电路设计与实现
电机驱动电路设计与实现电机驱动电路的设计与实现涉及到电机控制系统的各个方面，包括电源部分、驱动电路、控制算法等。
下面是设计与实现电机驱动电路的一般步骤和考虑因素：1. 确定电机规格：确定电机的类型（直流电机、步进电机、交流异步电机等）。
获取电机的额定电压、额定电流、转速等技术参数。
2. 电源设计：根据电机的额定电压，设计合适的电源电路，考虑电源的稳定性和电流输出能力。
使用适当的电源滤波和稳压电路，以减小电源对电机驱动系统的干扰。
3. 驱动电路设计：选择适当的电机驱动器，可以是经典的电机驱动芯片，如H桥驱动器，也可以是现代的数字信号处理器（DSP）或者嵌入式微控制器。
根据电机类型和规格，设计相应的电机驱动电路，包括功率放大器、保护电路、过流保护等。
4. 控制算法设计：确定控制策略，例如速度控制、位置控制等。
实现控制算法，可以采用经典的PID控制，也可以使用先进的矢量控制算法，具体选择取决于应用需求和性能要求。
5. 电机保护：添加必要的保护电路，例如过流保护、过温保护、过压保护等，以确保电机和电路的安全运行。
6. 反馈系统：根据需要，添加位置或速度反馈系统，以提高控制的准确性和稳定性。
常见的反馈器件包括编码器、霍尔传感器等。
7. 调试和测试：在设计完成后，进行电机驱动系统的调试和测试。
逐步验证电机的正常工作，检查控制系统的性能。
通过实际测试调整控制算法参数，确保系统在各种工作条件下都能稳定运行。
8. 效能优化：对电机驱动系统进行效能优化，包括功率因数校正、能量回收等，以提高系统的能效。
以上步骤的具体实施可能因电机类型和应用场景而异，因此确保充分了解电机特性和应用要求是设计成功的关键。
在设计过程中，使用模拟仿真和实际测试相结合，以确保系统的稳定性和可靠性。
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二、电动汽车电机要求
1)恒功率负载特性。 即转速n变化时，负载功率P2基本为一恒定值。 2)通风机负载特性。是指水泵、油泵、通风机和螺旋桨等一 类机械的负载特性。 3)反抗性恒转矩负载特性。 此类负载也称为摩擦转矩负载，其特点是负载转矩作用的方 向总是与运动方向相反，即总是阻碍运动的制动动性转矩。 当转速方向改变时，负载转矩大小不变，但作用方向也随之 改变。 4）位能性恒转矩负载特性。该类负载的特点是负 载转矩TL与转速n的方向无关，并保持大小恒定不变。
二、电动汽车电机结构
1）永磁式直流电机 由定子磁极、转子、电刷、外壳等组成。 定子磁极采用永磁体（永久磁钢），有铁氧体、铝镍钴、钕铁硼等材料。按其结构 形式可分为圆筒型和瓦块型等几种。 转子一般采用硅钢片叠压而成，漆包线绕在转子铁心的两槽之间（三槽即有三个绕 组），其各接头分别焊在换向器的金属片上。 电刷是连接电源与转子绕组的导电部件，具备导电与耐磨两种性能。永磁电机的电 刷使用弹性金属片或金属石墨电刷、电化石墨电刷。 2）无刷直流电机 由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。 3）交流电机 三相异步电动机的结构分定子和转子两部分，定、转子之间有空气隙。
“不确定性”是指描述被控对象及其环境的数学模型不是完全确定的，其 中包含一些未知因素和随机因素。 6）变结构控制是一种控制系统的设计方法，适用线线性及非线性系统。 7）模糊控制
利用模糊数学的基本思想和理论的控制方法。 8）神经网络控制
神经网络控制是（人工）神经网络理论与控制理论相结合的产物，是 发展中的学科。 9）闭环控制 这是一种自动控制系统，其中包括功率放大和反馈，使输出变量的值响应 输入变量的值。 10）鲁棒控制 所谓“鲁棒性”，是指控制系统在一定（结构，大小）的参数摄动下，维 持某些性能的特性。
新能源汽车用电机控制器的设计与测试
新能源汽车用电机控制器的设计与测试摘要：在当前汽车行业，新能源汽车已然成为主要发展趋势。
与传统燃油型汽车明显不同的是，新能源汽车不仅仅能够降低汽车为其对环境造成的污染，而且还能够有效保证汽车自身行驶的距离及其速度。
通过进一步推进新能源汽车的不断发展以及产业化，能够有效实现节能减排这一发展目标，同时还能够有效推进其创新能力提升，进一步推动汽车产业自身结构的进一步调整，这是培养新的经济增长点以及振兴中国汽车工业的一个重大举措。
由此可见，新能源汽车维修问题开始得到重视。
关键词：新能源汽车；用电机控制器；设计；测试引言随着环保概念的提出，各个领域都在倡导绿色环保，因此针对人类不可或缺的出行也将逐步推广绿色能源的电动车辆，其中电动车辆除了当前燃油车辆具备的各项功能之外，还可以针对车辆运行场景的不同，实现不同电源模式的跳转。
现有的电动车辆的电源模式的跳转需要先通过当前电源模式下电之后，才可以开始新的电源模式的上电操作，并且随着车辆运行场景的不断丰富，多次的下电-上电的操作使用户操作繁杂，且将在一定程度上影响车辆的使用年限，因此提出一种新的电源模式跳转的方式用以应对当前多种电源模式跳转的需要。
1新能源汽车的工作原理目前常见的新能源汽车有纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池电动汽车，其中纯电动汽车和混合动力汽车技术较成熟，市场保有量较大。
纯电动汽车利用动力电池存储的电能驱动电动机运转，让汽车连续行驶。
混合动力汽车有两个或多个能同时工作的驱动系统，车辆的行驶功率依据车辆实际的行驶状态由单个或多个驱动系统提供。
燃料电池电动汽车实际上是纯电动汽车的一种，只是电池的工作原理不同，燃料电池通过电化学反应将化学能转化为电能，一般利用氢气充当电化学反应的还原剂，用空气中的氧气充当氧化剂。
下面以纯电动汽车为例简要说明其工作原理。
纯电动汽车主要由驱动电机、动力电池组和电控系统组成。
电动机取代传统汽车的发动机驱动汽车行驶，其动力性可轻松超越普通内燃机，动力输出的快速响应能力也远高于发动机，反应更灵敏。
纯电动客车电机控制器设计方案
纯电动客车电机控制器设计方案摘要：依思普林产品采用自主开发的1200V/400-800A六单元IPM模块，电机控制器结构完全针对电动客车应用设计，具有体积小、重量轻、功率密度高、温升低（控制器内部温升比市场同类产品低30℃以上）、长期可靠性高的特点，产品性能达到国际先进水平。
关键词：纯电动客车；电机控制器；设计方案早在2010年，我在一次去瑞士考察时，走在苏黎世大街上，整洁的大街上几乎看不到燃油车，简直就是有轨电车的天下，恍惚间让我看到八九十年代老北京什刹海的景色，干净的空气让我流连！在回来不久后我就成立了深圳市依思普林科技有限公司，专注从事新能源汽车核心部件的研发。
依思普林目前拥有多名IGBT模块及电机控制器开发经验技术人员，团队所研发的电机控制器，性能覆盖540V/200kW以内所有新能源电动客车车型，功率范围在80kw-200kw。
产品采用自主开发的1200V/400-800A六单元 IPM模块，电机控制器结构完全针对电动客车应用设计，具有体积小、重量轻、功率密度高、温升低（控制器内部温升比市场同类产品低30℃以上）、长期可靠性高的特点，产品性能国内领先，达到国际先进水平。
一、控制器外观结构及技术参数图1-1 电机控制器内部结构图1-2 电机控制器外形图电机控制器技术参数如下表：表1-1 电机控制器技术参数二、电动客车电控整体解决方案三、主要技术创新点：1、造型新颖依思普林电机控制器的箱体是铝合金一体压铸，防护等级达到IP67。
体积小，重量轻，造型新颖，突出了“绿色、环保”的主题。
2、自主知识产权汽车级大功率IGBT模块技术目前国内市场上电机控制器多采用标准封装的工业级的IGBT模块，由于模块不是针对电动客车应用设计，IGBT模块采用的材料、结构及长期可靠性均无法满足电动客车的应用要求，依思普林自主开发的1200V/400A～800A六单元IGBT模块完全针对电动客车应用设计，具有小体积、高功率密度、低热阻（热阻相比传统模块降低33%以上）、高长期可靠性的特点，模块性能达到国际先进水平。
电动汽车用电机控制器的设计方法
其Ｉ作模式中电机可兼作电 动和发电运行。
电动模式一电机将电能转换成 机械能
·逆空器从动力蓄电池获得 功率
大郡开发的用于车用驱动电机
蒂‘量 幕统（图１）有口个粪Ｓ“目前已经 应用在长安杰勋混合动力汽车的 是集成式起动，发电机．驱动电机
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一
电压为１０５一１９０ｖ．峰值功率为１８ ｋＷ以上．峰值扭矩为１１０Ｎｍ。
为一汽奔腾混台动力轿车和末 风乘用车配套的是带有皮带驱动 起动／发电机Ｉ ＢＳＧｌ和牵引电机 的双电机强混台系统．ＢＳＧ持续 功率为３ ｋＷ．峰值功率为７ ｋＷ． 系统最高效率为９０％；牵目Ｉ电机 持续功率为２２ ｋＷ，峰值功率为２８ ｋＷ．峰值扭矩为１５３Ｎｍ．系统最 高效率９２％。
可●性设计 可靠性设的目的保证产品在
奠预定的应用范围和使用年限内 可靠Ｉ作。系统可靠性由最薄弱 的关键元器件（功率模块和电解电 容】的可靠性决定。
针对特定应用韵产品设计要 求与限制条件．根据功率循环、 环境温度与循环、振动、目标寿 命产品设计蔫求，关键元器件的 失效机理（过电压、过温、温度循 环振动）、最恶劣使用工况（最恶 劣功率循环．环境温度、温度循 环、振动条件）进行设计和论证
常用交流无刷电机有感应 用永碓—磁阻电机（内置式ｋ与第
２就一个给定电机而言．在不 电机．开关磁阻电机和永带电 一代相比．力矩密度提高１５％；
考虑教热限制前提下 一电机的低速下最大力矩输出
取决于逆韭器的电流能力 一电机高速下输出力矩的能力
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２．１ 最小系统 最小系统是整个控制板件的核心。最小系统包括主控芯
片及其周边器件，比如 ＪＴＡＧ调试接口、晶振电路、复位电路等。 在实际电机控制应用中，比较常用的主控芯 片 有 ＴＩ的 ２８系 列，Ｉｎｆｉｎｅｏｎ的 ＴｒｉＣｏｒｅ系列等。其中传统的变频器厂家使用 ＴＩ 系列的较多，而由于 Ｉｎｆｉｎｅｏｎ在汽车级产品方面做得较好，所以
电压：需检测母线电压。电压信号的输入可采用霍尔电压 传感器。但由于。在实际操作中，也可考虑将电压采集部 分单独做在一张 ＰＣＢ板上，这样控制板上不会有很高的电压， 比较安全。
温度：需要检测包括电机温度、ＩＧＢＴ温度以及控制器想要 采集的其他位置的温度。电机的温度采集一般采用 ＰＴ１００传 感器，它的好处是电阻与温度的关系是恒定的，不会因为品牌 和购买渠道的差异而产生变化。ＩＧＢＴ上的温度传感器一般是 ＮＴＣ传感器，这是负温度系数的传感器，温度越高，电阻越低， ＮＴＣ的电阻与温度的关系不是固定的，使用时需找到相应 ＮＴＣ 的计算公式；ＮＴＣ的优点在于价格较为便宜，处理电路也较为 简单。
! 引言 电机应用在现代社会的方方面面，小到电动玩具、电风扇、
空调、洗衣机，大到电站的 ＭＷ 级电机。本文主要介绍应用于 电动汽车驱动和船舶驱动等领域的异步电机或永磁同步电机 的控制板件的设计方法。 " 背景介绍
首先简单介绍电机控制器的总体构成。电机控制器其实 就是一部逆变器，它将动力电池的直流电转换为电机转动所需 要的交流电，通过电压、频率等的改变，从而控制电机输出的转 速或转矩。
图 １ 电机控制器基本构成
+ 控制板件设计 控制板件在电机控制器中的主要功能为提供 ＩＧＢＴ所需的
开关信号，从 而 实 现 直 流 电 到 交 流 电 的 转 换。 为 实 现 这 一 功 能，控制板件首先要能发出 ＰＷＭ波；其次还要精确采集电压电 流信号；也必须要能通信，得到目标转矩转速等信号；还需要有 强大的运算功能等。控制板件的典型组成如图 ２。
以上信号在进入主控芯片前都需经过滤波处理，滤除信号 传输过程中产生的毛刺，但对电流信号的滤波电容不应选择过 大，这样不至于造成较大相移影响控制。还需经过运放对电压 范围进行调整，以免超出主控芯片 ＩＯ口的电压阈值，在 ２８３３５ 中不能超过 ３Ｖ。可在信号进入主控芯片前采用钳位二极管进 行钳位，保证电压不超过范围。
电机控制器的基本构成如图 １，主要有叠层母排、支撑电 容 、ＩＧＢＴ、三 相 铜 排 、电 流 传 感 器 、电 压 传 感 器 、驱 动 板 和 控 制
板这 些部分。 而预充电 接 触 器 、预 充 电 电 阻 和 主 接 触 器 一 般 位于控制器外，用于防止上电瞬间充电电流过大，当支撑电容 上电压较为稳定后使用主接触器将预充电电路切出。电流传 感器的数量，根据对控制的要求不同而 不同。为保 护 ＩＧＢＴ， 很多应用中还会使用吸收电容对尖峰电压进行吸收。在电动 汽车应用中，控制器的直流输入来自于动力电池；而在船舶等 应用 中，控制 器的直 流 输 入 来 自 于 整 流 系 统 的 输 出 。 根 据 不 同的冷却方式，电机控制器结构也会有所不同，自然冷却会有 散热翅片，风冷会有风扇和散热翅片，水冷会有冷却水道和进 出水嘴。此外，如果控制器有制动功能，控制器内还会有一路 制动电路。
实际应用中 需 要 统 计 板 上 各 个 芯 片 所 需 的 电 源 电 压、电 流、是否隔离、上电顺序是否有要求等信息，对电源进行设计。 可自行设计变压器产生多路电源；也可采购现成的成熟的电源 模块；５Ｖ转 ３．３Ｖ等应用可采购相应的 ＬＤＯ芯片并参照数据 表进行外围电容电感选用。５Ｖ或 ３．３Ｖ处可设计 ＬＥＤ上电 指示灯，方便调试时知道控制板件是否已上电。 ２．３ 模拟量采集模块
技术与市场 ２０１８年第２５卷第１１期
创新与实践
电动汽车电机控制器驱动板设计方法及实现
赵 霁，程 青
（清华四川能源互联网研究院，四川 成都 ６２０２１３）
摘 要：介绍了汽车、船舶等领域电机控制器中的驱动控制板件的设计方法。介绍了电机控制器及电机控制板件的典型 构成，并详细介绍了最小系统、电源模块、模拟量采集模块、故障处理模块、继电器模块、ＰＷＭ模块、通信模块、速度检测模 块的设计思路及注意事项。还介绍了与控制板件质量相关的其他因素。 关键词：电机控制；模拟量采集；速度检测 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０１８．１１．００９
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创新与实践
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＡＮＤ ＭＡＲＫＥＴ Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．１１，２０１８
汽车上的电机控制器很多使用 Ｉｎｆｉｎｅｏｎ的产品，此外 ＮＸＰ、ＳＴ 等公司主控芯片也有大量使用。选用时可根据工程师使用习 惯、成 本、售 后 等 做 综 合 考 虑 进 行 选 用。 本 文 以 ＴＩ的 ＴＭＳ３２０Ｆ２８３３５（后简称 ２８３３５）为例进行说明。
模拟量采集电路是控制板件设计的重中之重。控制板件 需采集的模拟信号包括：电流、电压、温度。其中电流信号与控 制关系紧密，精度要求最高，如果电流信号干扰过大甚至会使 整张控制板报废。电压和温度主要是与故障控制相关，精度要 求稍低。
电流：需要 检 测 输 出 交 流 电 流。 控 制 时 只 需 用 到 两 相 电 流，从成本考虑可只采集两相，但如需检查缺相等故障，采集三 相电流更为可靠。电流信号的输入一般采用霍尔电流传感器。
图 ２ 控制板件典型构成
控制板上可使用 ＥＥＰＲＯＭ来储存电机参数以及控制中所 需要的其他大量参数。ＥＥＰＲＯＭ 可通过 ＳＰＩ接口或 Ｉ２Ｃ接口 与主控芯片连接。 ２．２ 电源模块
在船舶等工业应用领域，电源的典型输入为 ２４Ｖ，在电动 汽车等应用领域，电源的典型输入为 １２Ｖ或 ２４Ｖ。２８３３５芯 片正常工作需要 ３．３Ｖ和 １．９Ｖ两路电源，板上其他常用的典 型电平应该还包括 ５Ｖ，正负 １５Ｖ等。５Ｖ是运放芯片、ＣＡＮ 芯片等需要的电源，正负 １５Ｖ是驱动板、传感器所需电源。