電機和電機控制器解決方案自古以來就服務于汽車行業！電機和電機控制系統的持續創新確保電機正在成為各種汽車應用不可或缺的一部分。以效率為動力，電機和電機控制解決方案不負汽車行業（包括電動汽車領域）的期望。有趣的是，有兩種特定類型的電機經受住了時間的考驗并取得了巨大的發展。它們通常被稱為：

• BLDC 電機 – 無刷直流電機    
  

• PMSM 電機 – 永磁同步電機
  

雖然 BLDC 電機已取代有刷直流電機，但 PMSM 電機已成為交流感應電機的更好替代品。這兩種電機都在一些最具創新性的汽車應用中得到了應用。 例如，PMSM 現在實際上是部署在電動汽車傳動系統中的電機。同樣，電動助力轉向和 HVAC 系統等應用在 BLDC 電機驅動時才能發揮最佳性能。 但是，這些電機有時可以互換部署，具體取決于某些特定用例。在深入研究應用之前，讓我們先了解一下 PMSM 和 BLDC 電機的工作原理？我們還將嘗試討論這兩種電機之間的內在差異。

PMSM 和BLDC電機如何工作？    

• 無刷直流電機
  

1.無刷直流電機是有刷直流電機的升級版。 無刷使 BLDC 電機能夠高速旋轉并提高效率。

 BLDC 電機的亮點：   

• 它有兩個主要部分—轉子和定子。

• 轉子是運動的部件，具有永磁體作為轉子磁鐵。   

• 定子是靜止組件，由線圈繞組組成。   

• 通過定子繞組的電流產生磁場，使轉子的永磁體旋轉。   

• 通過改變流過定子的電流，可以改變電機的速度。   

• 在大多數汽車應用中，使用無刷直流電機控制器以電子方式控制電機速度。

BLDC 電機的優勢：   

• 能夠以更高的速度工作并產生恒定扭矩    

• 耐用性    

• 效率接近 85-90%    

• 高速響應控制機制的能力    

• 由于沒有電刷，因此不會產生火花和噪音    

• 易于電機控制（使用 BLDC 電機控制器解決方案）    

• 自主啟動能力    

• 通過傳導冷卻，不需要額外的冷卻機制  
  2.永磁同步電機 (PMSM)

繼續介紹永磁同步電機，它可以看作是無刷直流電機的交流對應物。PMSM 還包括作為轉子的永磁體和纏繞在其上的線圈的定子。 PMSM 電機的工作原理也與 BLDC 電機非常相似。

然而，變化在于本質上是正弦的反電動勢的波形。 這是因為線圈以正弦方式纏繞在定子上。這也意味著 PMSM 需要交流電（本質上是正弦波）才能實現最佳性能。

這種類型的驅動電流還降低了電機產生的噪音。

PMSM電機的優點：    

• 比無刷直流電機效率更高    

• 電機換向時無轉矩脈動    

• 更高的扭矩和更好的性能    

• 比其他異步電機更可靠、噪音更小    

• 在高速和低速運行中均表現出色    

• 低轉子慣量使其易于控制    

• 高效散熱    

• 電機尺寸減小

BLDC v/s PMSM 電機：了解電機控制機制

BLDC 和 PMSM 電機的電機控制系統沒有大的區別；除了驅動電流的性質和轉子位置的檢測。

雖然我們已經討論了兩個電機所需的驅動電流，但現在讓我們談談轉子位置檢測的重要性。

開啟電機相電流（電機換向）的正確時間對于評估正確的能量數量很重要。在基于傳感器的電機中，霍爾效應傳感器可以完成這項工作。

在 BLDC 電機中，轉子位置通常由一組 3 個霍爾效應傳感器檢測。換向是通過六步過程實現的。這會導致換向中的小中斷，進而在每個步驟結束時導致扭矩波動（電機扭矩輸出的周期性增加/減少）。

相比之下，PMSM 電機只需要一個霍爾效應傳感器，因為換向是連續的。因此，轉子位置在任何情況下都會受到監控，并由傳感器測量并傳遞給 PMSM 電機控制器解決方案。

PMSM 電機的優勢之一是沒有轉矩紋波，這使得這些電機比 BLDC 更高效。

BLDC 和 PMSM 電機在汽車行業有哪些應用？

BLDC 和 PMSM 電機都廣泛用于汽車行業，因為這兩種電機都可以滿足不同類型的用例（有時可以互換）。

無刷直流電機經久耐用、效率高且成本低。它們可以高速運行并且可以電子控制。所有這些特性使這些電機成為連續運行的汽車部件的理想選擇。

另一方面，PMSM 電機具有 BLDC 電機的所有屬性，并具有更低的噪音和更高的效率的額外優勢。

讓我們看看這些電機的一些常見應用，從無刷直流電機開始：   

• 電子動力轉向系統：能夠在高速和固有耐用性下工作，使 BLDC 電機成為電子動力轉向 (EPS) 應用的首選。基于傳感器的 BLDC 電機可以檢測轉子的位置并施加最佳扭矩來驅動方向盤。    

• HVAC（供暖、通風和空調）系統：由于在現代車輛中引入了自動化，HVAC 解決方案變得越來越智能。這種自動化是由電子驅動電機，尤其是無刷直流電機帶來的。這些電機由脈寬調制 (PWM) 控制，使其可靠、高效且環保。    

• 混合動力汽車動力傳動系統：大量混合動力汽車都集成了無刷直流電機控制器來驅動動力傳動系統。有幾個相同的原因。最重要的原因是轉子冷卻的峰值效率和簡單的方法。

BLDC 電機還有助于再生制動，即在每次制動時為電池充電。永磁體和外部扭矩作為發電機一起工作，為電池脈沖充電。

PMSM電機在汽車上的應用   

• 汽車中的伺服機構：伺服機構是一組電機和電機控制器，它們以比施加的輸入更高的能量水平產生運動。 PMSM 電機是支持這種機制的電機的首選。這是因為 PMSM 電機效率高、產生的噪音小且抗磨損。一個例子是伺服制動器，可放大駕駛員在制動踏板上使用的力。另一個例子是伺服轉向，它比常規動力轉向領先一步。這也使用了 PMSM 電機。    

• 電動汽車傳動系統：除了少數使用 BLDC 電機的電動汽車，大多數 OEM 都部署交流電機來為 EV 傳動系統提供動力。 PMSM 是首選。原因是高功率密度和高效 PMSM 電機控制解決方案的可用性。

走向未來

車輛正在以前所未有的速度引入新功能。電機，尤其是智能電機系統是此類創新的核心。

ADAS 等應用也由幾個小型電子驅動電機驅動。

更重要的是，隨著世界更快地轉向電動汽車，電機和電機控制系統注定會以更快的速度發展。

因為，只有這樣，電動汽車才能在習慣駕駛內燃機汽車的人們中獲得更廣泛的認可。

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