電機驅動控制的案例
電動汽車電機驅動控制器功能安全架構研究
2.1 EGAS架構在功能安全中的應用
電機驅動控制器EGAS架構主要設計理念是將控制系統進行分層設計，即分為功能層（Level1）、功能監控層（Level2）和處理器監控層（Level3），如圖1所示。
功能層（Level1）主要實現控制系統的基本功能，對電機驅動控制器而言，即執行轉矩的輸出；此外，其還包含了組件監控、輸入/輸出變量診斷以及當檢測到故障后執行系統的故障響應功能。功能監控層（Level2）主要實現對Level1的監控，例如，通過監控計算轉矩的實際輸出值判斷Level1軟件是否正確等，而一旦診斷出故障，將觸發系統的故障響應，并由Level1或Level2執行。處理器監控層（Level3）主要是通過問答的形式監控Level2處理器是否出現故障，需要由一個獨立的ASIC或微處理器實現；當出現故障后，觸發系統的故障響應，并獨立于Level1去執行。因此，可以將Level1定義為基本功能（QM），而Level2和Level3定義為安全功能（ASIL）。
2.2 電機驅動控制器安全理論分析
根據1.1節分析，電機驅動控制器的安全目標是“避免非預期的轉矩增加”，將其分解到2.1節EGAS架構中的Level2層，對應的安全目標為“實現轉矩的正確監控”。因此，要實現電機驅動控制器的功能安全，需要對輸出轉矩進行實時監控。根據文獻可知，永磁同步電機轉矩方程為
式中：p——電機極對數；id和iq——d,q軸電流；ψd,ψq——d,q軸磁鏈。
磁鏈的計算公式為
式中：ψf——永磁體磁鏈。
因此，可通過式（1）、式（2）對轉矩進行實時觀測，監控其輸出量是否與目標量一致。試驗電機極對數為4，其銘牌參數如表4所示。
通過離線參數辨識，得出試驗電機的磁鏈（圖2）及電感參數（圖3）。
根據離線辨識結果，d軸電感變化范圍較小，故取定值0.23mH。
展開 淺析純電動汽車驅動電機控制系統的控制過程
驅動電機控制系統中的各種傳感器將信號反饋給控制模塊，控制模塊根據檢測測出的電流信號、電壓信號、溫度信號對電機當前運行狀態進行監測并調整相應的參數，完成控制。驅動電機控制模塊根據溫度傳感器反饋的信息，再通過 CAN 線反饋給整車控制器整車控制模塊，來控制冷卻風扇的開啟與否、冷卻系統循環的路線，確保電機保持在理想溫度下工作。
驅動電機控制系統工作過程見圖 3。
驅動電機控制器主要功能有：
①驅動時：逆變器將蓄電池提供的直流電逆變為電壓頻率可調的三相交流電，供電動機使用，驅動汽車運行。
②制動時：電動機做發電機運行將動能變為電能產生三相交流電，經逆變器變為直流電反饋回蓄電池，進行再生制動。
③運行速度控制：采用脈寬調制控制改變逆變器輸出的三相交流電的電壓和頻率就可以改變電機的轉速，從而對汽車進行調速。
④運行方向控制：通過改變逆變器中控制模塊的導通順序就可以改變輸出三相交流電的相序，即改變了三相異步電動機定子三相繞組所接交流電的相序，三相異步電動機反轉，從而改變汽車的運行方向。
⑤驅動與制動控制：通過改變逆變器輸出三相交流電的頻率，改變三相異步電動機的轉差頻率的正負，控制三相異步電動機是處于電動機狀態還是發電機狀態，從而控制汽車的驅動和制動。
驅動電機控制系統的所有傳感器將信號反饋給驅動電機控制模塊，控制模塊對采集到的信號進行分析處理后，將電機運行狀況信息通過數據 CAN 線反饋到整車的控制模塊。整車控制模塊根據電機的運行狀況及相關傳感器信號分析處理后發出指令給驅動電機控制模塊，對驅動電機的工作進行實時控制，從而完成驅動電機的各種功能。
展開 行業應用方案 | 電機與驅動控制系統
Ansys 行業應用方案連載（9） | 電機與驅動控制系統
電機與驅動控制系統廣泛應用于工業設備、能源、國防軍工、家電、伺服控制、機器人、新能源汽車、軌道交通等領域，是高性能家電、新能源汽車、智能制造、機器人、軌道交通等高新應用的核心技術之一。
根據不同的行業應用場景，電機與驅動控制系統的發展趨勢是不一樣的。工業電機主要以高效率節能為發展方向；家用電器以低成本、低噪聲、高效率的直驅電機為發展方向；新能源汽車電機以全周期運行區間的整體效率、低NVH、低成本、小體積、高可靠性為發展方向；國防軍工以高可靠性、高性能的特種電機為主。
綜合來看，電機與驅動控制系統的技術熱點是電機的多學科性能優化、NVH分析、EMC分析以及電驅動系統的系統分析，這些熱點問題同時也是技術難點，大多都需要多學科多物理域的綜合分析。
電機設計是一個典型的多物理場問題，它涉及到多個領域包括電磁、結構、控制、流體和溫度等。隨著新材料、新工藝以及各種電機新技術的發展，以及市場競爭的加劇，電機設計的要求越來越苛刻，精度要求越來越高。
以往很多電機設計的問題，可以用裕量設計的方法來解決，例如加大體積減小溫升，通過斜槽等等來降低脈動，加大重量來提高效率和降低噪聲，現在這些方法由于成本壓力往往都行不通。現在需要提高設計精度，通過仿真來減少電機設計中的諸多問題。
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Ansys解決方案
Ansys電機與驅動控制系統解決方案遵循真實的電機開發設計流程，從快速的概念設計、具體的細節優化、到最后的機電系統集成，從電機的本體電磁性能、控制性能到電機的散熱、NVH、聲品質、電驅動系統都有相應的解決方案。
新能源電動汽車電動汽車驅動電機控制器結構與功能
一、電動汽車驅動電機控制器概述
電機控制器，控制動力電源與驅動電機之間能量傳輸的裝置，由控制信號接口電路、驅動電機控制電路和驅動電路組成。
圖1 某車型三合一集成式電機控制器
在電動車輛中，電機控制器的功能是根據檔位、油門、剎車等指令，將動力蓄電池所存儲的電能轉化為驅動電機所需的電能，來控制電動車輛的啟動運行、進退速度、爬坡力度等行駛狀態，或者將幫助電動車輛剎車，并將部分剎車能量存儲到動力蓄電池中。
它是電動車輛的關鍵零部件之一。
電機控制器的基本功能可分為兩個部分
二、電動汽車驅動電機控制器的基本結構
電動汽車驅動電機控制器基本結構可分為：殼體、高低壓連接器、電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
電氣功率元件主要為IGBT集成功率模塊，是電氣控制器關鍵零部件。
下圖為IGBT集成功率模塊。
通過電子控制元件與電氣控制元件對IGBT集成功率模塊的控制，輸出可控的三相正弦交流電流，從而控制電機的轉速、轉矩。
如圖為 IGBT集成功率模塊原理簡圖。
IGBT集成功率模塊原理簡圖
1. 殼體與連接器
電機控制器的殼體的主要用于固定各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件及連接器，并提供密閉的防塵防水（IP67）空間保護各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
由于車用電機控制器IGBT集成功率模塊輸出功率高，溫升快。
殼體提供相應冷卻水路從整車冷卻系統引入冷卻液以冷卻IGBT集成功率模塊。
如圖所示為電機控制器殼體。
連接器安裝于殼體外部，可分為高壓連接器與低壓連接器。
如下圖所示為高低壓連接器。
高壓連接器主要用于與外部電能的傳輸的對接。
低壓連接器主要用于12V電源的供應、與其他控制器通訊。
2.
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一、電動汽車驅動電機控制器概述
電機控制器，控制動力電源與驅動電機之間能量傳輸的裝置，由控制信號接口電路、驅動電機控制電路和驅動電路組成。
圖1 某車型三合一集成式電機控制器
在電動車輛中，電機控制器的功能是根據檔位、油門、剎車等指令，將動力蓄電池所存儲的電能轉化為驅動電機所需的電能，來控制電動車輛的啟動運行、進退速度、爬坡力度等行駛狀態，或者將幫助電動車輛剎車，并將部分剎車能量存儲到動力蓄電池中。
它是電動車輛的關鍵零部件之一。
電機控制器的基本功能可分為兩個部分
二、電動汽車驅動電機控制器的基本結構
電動汽車驅動電機控制器基本結構可分為：殼體、高低壓連接器、電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
電氣功率元件主要為IGBT集成功率模塊，是電氣控制器關鍵零部件。
下圖為IGBT集成功率模塊。
通過電子控制元件與電氣控制元件對IGBT集成功率模塊的控制，輸出可控的三相正弦交流電流，從而控制電機的轉速、轉矩。
如圖為 IGBT集成功率模塊原理簡圖。
IGBT集成功率模塊原理簡圖
1. 殼體與連接器
電機控制器的殼體的主要用于固定各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件及連接器，并提供密閉的防塵防水（IP67）空間保護各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
由于車用電機控制器IGBT集成功率模塊輸出功率高，溫升快。
殼體提供相應冷卻水路從整車冷卻系統引入冷卻液以冷卻IGBT集成功率模塊。
如圖所示為電機控制器殼體。
連接器安裝于殼體外部，可分為高壓連接器與低壓連接器。
如下圖所示為高低壓連接器。
高壓連接器主要用于與外部電能的傳輸的對接。
低壓連接器主要用于12V電源的供應、與其他控制器通訊。
2.
展開 ODESC V4.2 BLDC 電機驅動器/控制器 ￥5
ODESC V4.2 BLDC 電機驅動器/控制器
ODESC V4.2 無刷直流電機驅動器/控制器，帶連接器和 50W 功率電阻器，用于制動。在 FreeCAD 中繪制。
第八屆（杭州）電機驅動與控制技術暨電機自動化生產與磁材應用研討會
第八屆（杭州）電機驅動與控制技術暨電機自動化生產與磁材應用研討會今天在杭州紅樓賓館舉辦，ANSYS東區高級應用工程師李時偉先生將在上午作題為《ANSYS軟件在電機設計應用中的最新進展》的主題演講，同時在會議現場我們還有展位和抽獎活動，歡迎大家蒞臨！
新能源汽車驅動電機及控制器解析
驅動電機系統是電動汽車三大核心系統之一，是車輛行駛的主要驅動系統，其特性決定了車輛的主要性能指標，直接影響車輛動力性、經濟性和用戶駕乘感受。驅動電機系統由驅動電機、驅動電機控制器(MCU)構成，通過高低壓線束、冷卻管路與整車其他系統連接。
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展開 基于AUTOSAR的電機驅動系統報告
在電動汽車的三大電控系統中（電機控制、電池管理、整車控制），電機控制作為核心之一，其軟件架構的研究設計對于汽車電控系統的開發有重要意義。本報告以電動汽車用驅動電機作為研究對象，以 AUTOSAR 開發架構為基礎，對電機驅動控制系統軟件架構設計與開發進。
一、電動汽車的電機控制軟件基于 AUTOSAR開發的意義
在電動汽車的三大電控單元中，電機驅動控制作為其中的核心，其性能高低對汽車動力性和操縱性有直接的影響。和傳統電機調速系統和伺服電機系統相比較，車用驅動電機系統的開發除了高功率密度、寬調速范圍等性能需求外，對于安全性和可靠性也有著更高的要求。提高車用電機控制軟件的可復用性，增強系統軟件的可配置性，改善系統軟件的可靠性與穩定性對于車用電機控制系統開發有著重要意義。
二、旋變解碼研究
對于電機矢量控制而言，往往需要獲取電機的轉子位置角度，角度的測量常用的方法有磁性編碼器、光電碼盤、電渦流傳感器和旋轉變壓器等。
展開 基于AUTOSAR的電機驅動系統報告
在電動汽車的三大電控系統中（電機控制、電池管理、整車控制），電機控制作為核心之一，其軟件架構的研究設計對于汽車電控系統的開發有重要意義。本報告以電動汽車用驅動電機作為研究對象，以 AUTOSAR 開發架構為基礎，對電機驅動控制系統軟件架構設計與開發進行探究，并在此基礎上對電機過調制控制算法以及旋變軟解碼技術進行詳細研究。
電動汽車的電機控制
軟件基于AUTOSAR開發的意義
在電動汽車的三大電控單元中，電機驅動控制作為其中的核心，其性能高低對汽車動力性和操縱性有直接的影響。和傳統電機調速系統和伺服電機系統相比較，車用驅動電機系統的開發除了高功率密度、寬調速范圍等性能需求外，對于安全性和可靠性也有著更高的要求。提高車用電機控制軟件的可復用性，增強系統軟件的可配置性，改善系統軟件的可靠性與穩定性對于車用電機控制系統開發有著重要意義。
旋變解碼研究
對于電機矢量控制而言，往往需要獲取電機的轉子位置角度，角度的測量常用的方法有磁性編碼器、光電碼盤、電渦流傳感器和旋轉變壓器等。
展開 
一文教你步進電機特性、原理及驅動器設計
06
電機控制驅動器
步進電機不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專用的步進電機驅動器，它有脈沖發生控制單元、功率驅動單元、保護單元等組成。如下圖所示。
驅動單元與步進電機直接耦合，也可以理解成步進電機微機控制器的功率接口。下面將使用MCU和分離元器件的系統舉例說明。MCU相當于是控制電機的大腦，它向分立器件發送電機的步距角時間、轉動方向和重復次數等，而分立器件根據MCU發出的信號，將放大電壓和電流并將其發送至電機，從而驅動電機轉動。
如上圖所示，該系統使用了MCU和電機控制驅動器IC。從輸入控制信號來區分，步進電機控制器IC可以分為相入力型和時鐘入力型。相入力型是指電機的每個勵磁相的電流方向由輸入信號控制，而時鐘入力型是指電機的驅動由脈沖信號來控制。
相入力型
相入力型電機驅動器需要A和B兩相的控制信號，只需要時鐘信號，需要控制信號的MCU做更多的運輸工作。
展開 行業標準IN／IN數字控制接口的雙通道H橋電流控制電機驅動器-SS8844T
雙通道H橋驅動器（用于電機控制）結構組成：其核心是兩個獨立的H橋電路。每個H橋由四個開關元件（通常是MOSFET）構成，分為上、下橋臂。電機連接在兩個橋臂的中點之間。雙通道設計意味著可以獨立控制兩個直流電機。
工作原理：
正轉/反轉：通過控制對角線上的一對開關管導通（如左上+右下），另一對關閉，來改變流過電機的電流方向，從而實現電機的正反轉。
調速：采用PWM（脈沖寬度調制）技術，通過快速開關MOSFET來改變電機兩端的平均電壓，從而無級調節電機轉速。
制動：將電機的兩端短接（如同側的上橋臂和下橋臂同時導通），利用電機的反電動勢產生制動力矩，使其快速停止。
自由停止：關閉所有開關管，電機依靠慣性滑行至停止。
由工采網代理的SS8844T是一款四通道1/2H橋驅動芯片，提供四個可獨立控制的1/2H橋啟動器；可被用于驅動兩個DC電機、一個步進電機、四個螺線管或者其它負載；針對每個通道的輸出驅動器通道由在一個1/2H橋配置中進行配置的N通道功率MOSFET組成。
該芯片采用PWM控制方式，工作電壓范圍：8V～40V；內置3.3V基準電壓；連續輸出電流2.5A；峰值電可達4.0A；導通阻抗0.35Ω；具備四個獨立控制的1/2H橋啟動器，可驅動多種負載，如兩個DC電機、一個步進電機或四個螺線管等。每個通道的輸出驅動器通道采用N通道功率MOSFET組成，確保高效穩定的驅動性能。
輸入可以用PWM控制，例如，控制DC電機的轉速。當使用PWM控制電感繞組時，輸出斬波電流，電機的感性決定了其需要持續的電流，稱之為循環電流。H橋可以工作于2種不同的模式來處理這循環電流，fast-decay或slow-decay。在fast-decay模式中，H橋是關斷的，通過寄生二極管來續流。
展開 每個H橋可提供輸出電流1.6A的雙通道H橋電流控制電機驅動器-SS8812T
雙通道H橋電流控制電機驅動器是一種電子電路，用于獨立控制兩個直流電機的方向、速度和制動。它基于H橋拓撲結構，每個通道包含四個開關元件（如MOSFET或晶體管），形成一個“H”形電路，電機作為負載連接在橋臂上。?
雙通道設計允許同時控制兩個電機，每個通道獨立工作。例如，一個通道控制電機1，另一個控制電機2，通過各自的PWM信號和方向控制實現多軸運動（如機器人輪子驅動）。?電流控制通常通過檢測電機電流反饋（如使用采樣電阻）來調節PWM，確保輸出電流穩定，避免過載。?
工采網代理的SS8812T是一款為打印機和其它電機一體化應用提供一種雙通道集成電機驅動方案。SS8812T有兩路H橋驅動，每個H橋可提供較大輸出電流1.6A (在24V和Ta=25°C適當散熱條件下)，可驅動兩個刷式直流電機，或者一個雙極步進電機，或者螺線管或者其它感性負載。雙極步進電機可以以整步、2細分、4細分運行，或者用軟件實現高細分。
電機驅動芯片SS8812T的每一個H橋的功率輸出模塊由N型功率MOSFET組成。每個H橋包含整流電路和限流電路。簡單的并行數字控制接口，衰減模式可選擇為快衰減，慢衰減和混合衰減。SS8812T提供一種帶有裸露焊盤的eTSSOP28封裝，能有效改善散熱性能，且是無鉛產品，引腳框架采用100％無錫電鍍。
SS8812T是一個用于雙極步進電機或有刷直流電機的集成電機驅動方案。內部集成了兩個NMOS H橋、電流 檢測、調節電路，和詳細的故障檢測。一個簡單的PWM接口可以方便地連接到外部數字控制器，并且使用較少接口資源。故障指示引腳（nFAULT）當設備進入故障狀態時提供標志位。
繞組電流控制允許外部控制器調整提供給電機的可調電流。電流調整是高度可配置的，以及根據應用程序的要求選擇三種衰變模式：快、慢和混合衰減。
展開 雙通道H橋驅動并且每個H橋可提供4.0A電流的電流控制電機驅動器
功能框架圖：
馬達驅動芯片 - SS6951A的特性：
雙通道H橋電流控制電機驅動器
–單個或兩個有刷直流電機
–一個步進電機
PWM 控制接口
固定頻率下電流控制可選擇
– 2 bits電流控制，提供4個電流臺階
低導通阻抗的金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)
– 24V，Ta = 25°C時可實現4.0A較大驅動電流
– 24V，Ta= 25°C時RDS(on)為300mΩ（典型值HS + LS）
較大工作耐壓50V
睡眠模式低電流
內置3.3V基準電壓
帶散熱片的表面貼裝封裝
保護特性
– 過流保護(OCP)
– 熱關斷(TSD)
– 欠壓閉鎖(UVLO)
– 故障顯示Pin（nFAULT）
封裝：ETSSOP28
工采網提供各類【步進電機-直流有刷電機-無刷電機】驅動芯片可完全PIN TO PIN兼容替代TI德州儀器-NXP-ST意法-ON安森美-MPS芯源-ROHM羅姆-英飛凌等眾多品牌電機驅動芯片.歡迎聯系“在線客服”獲取相關商品、詢價單，申請樣品，期待您的光臨。
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