電機(jī)控制器的案例
集成式電機(jī)控制器選型設(shè)計(jì)與控制策略
表1 標(biāo)識(shí)符分配表
表2 電機(jī)控制器接收數(shù)據(jù)表
表3 電機(jī)控制器發(fā)送數(shù)據(jù)1表
表4 電機(jī)控制器發(fā)送數(shù)據(jù)2表
表5 常見故障問題表
7 總結(jié)
根據(jù)新能源汽車的最新發(fā)展趨勢(shì)，集成方案必定蓬勃發(fā)展，全文以較簡(jiǎn)單的二合一電機(jī)控制器（MCU+PDU） 為例，詳細(xì)介紹集成式電機(jī)控制器的電氣原理、選型設(shè)計(jì)、控制方式，具體說明集成系統(tǒng)的工作原理和通信策略，以一帶多，無論是三合一電機(jī)控制器 （MCU+PDU+直流變壓器（DCDC））、四合一電機(jī)控制器（MCU+PDU+DCDC+電動(dòng)轉(zhuǎn)向控制器 （EHPS））、五合一電機(jī)控制器 （MCU+PDU+EHPS+高壓氣泵控制器 （ACM）） 等多重合一控制器，都可以借鑒本文的設(shè)計(jì)方案。上文雖然只介紹了IFBT、PTC，其他用電器可以類似應(yīng)用，電容性用電器需要增加預(yù)充回路進(jìn)行控制，電感性用電器直接用接觸器控制就行。傳感器種類很多，只用根據(jù)具體項(xiàng)目的開發(fā)需求，就可以在需要的電路中安裝，采集相關(guān)的信息。
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【免責(zé)聲明】版權(quán)歸原作者所有，僅用于技術(shù)分享與交流，非商業(yè)用途！對(duì)文中觀點(diǎn)判斷均保持中立，若您認(rèn)為文中來源標(biāo)注與事實(shí)不符，若有涉及版權(quán)等請(qǐng)告知，將及時(shí)修訂刪除，謝謝大家的關(guān)注！
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表1 標(biāo)識(shí)符分配表
表2 電機(jī)控制器接收數(shù)據(jù)表
表3 電機(jī)控制器發(fā)送數(shù)據(jù)1表
表4 電機(jī)控制器發(fā)送數(shù)據(jù)2表
表5 常見故障問題表
7 總結(jié)
根據(jù)新能源汽車的最新發(fā)展趨勢(shì)，集成方案必定蓬勃發(fā)展，全文以較簡(jiǎn)單的二合一電機(jī)控制器（MCU+PDU） 為例，詳細(xì)介紹集成式電機(jī)控制器的電氣原理、選型設(shè)計(jì)、控制方式，具體說明集成系統(tǒng)的工作原理和通信策略，以一帶多，無論是三合一電機(jī)控制器 （MCU+PDU+直流變壓器（DCDC））、四合一電機(jī)控制器（MCU+PDU+DCDC+電動(dòng)轉(zhuǎn)向控制器 （EHPS））、五合一電機(jī)控制器 （MCU+PDU+EHPS+高壓氣泵控制器 （ACM）） 等多重合一控制器，都可以借鑒本文的設(shè)計(jì)方案。上文雖然只介紹了IFBT、PTC，其他用電器可以類似應(yīng)用，電容性用電器需要增加預(yù)充回路進(jìn)行控制，電感性用電器直接用接觸器控制就行。傳感器種類很多，只用根據(jù)具體項(xiàng)目的開發(fā)需求，就可以在需要的電路中安裝，采集相關(guān)的信息。
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展開 用于無刷直流電機(jī)的汽車電動(dòng)直流電機(jī)控制器的工作原理
用于無刷直流電機(jī)的汽車電動(dòng)直流電機(jī)控制器的工作原理-博揚(yáng)智能
直流電機(jī)控制器的具體細(xì)節(jié)取決于電機(jī)類型（有刷、無刷、步進(jìn)）和使用該電機(jī)的設(shè)備的功能。例如，與有刷電機(jī)的工業(yè)直流電機(jī)控制器相比，用于無刷直流(BLDC)電機(jī)的電動(dòng)汽車直流電機(jī)控制器具有不同的設(shè)計(jì)和工作原理。
控制器分為數(shù)字和模擬版本。數(shù)字直流電機(jī)控制器與其模擬變體之間的主要區(qū)別在于前者包括基于微控制器(MCU)的硬件和固件。
一些直流電機(jī)控制器類型可以接收來自電機(jī)的反饋、檢測(cè)錯(cuò)誤并糾正它們，使值與設(shè)定值一致。它們被稱為閉環(huán)或反饋控制器。
或者，即使發(fā)生故障，開環(huán)或非反饋控制器也不會(huì)影響這種情況，因?yàn)樗粫?huì)檢測(cè)到故障。您可以在不需要自動(dòng)控制的簡(jiǎn)單系統(tǒng)中找到此類控制器。
開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)是控制理論的基本概念。根據(jù)電子設(shè)備的要求或復(fù)雜性，您可以實(shí)施帶或不帶反饋的控制系統(tǒng)。例如，步進(jìn)電機(jī)可以與開環(huán)控制器一起運(yùn)行。用于高性能應(yīng)用中精確定位的伺服直流電機(jī)控制器是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。
圖中顯示了閉環(huán)和開環(huán)控制系統(tǒng)的示例。在第一種情況下，機(jī)器人的電機(jī)控制器接收反饋并根據(jù)景觀條件調(diào)節(jié)速度。在非反饋系統(tǒng)的情況下，電機(jī)控制器得不到反饋。因此，機(jī)器人的速度在到達(dá)平臺(tái)時(shí)會(huì)降低。
展開 新能源汽車電機(jī)控制器
一、電機(jī)控制器原理介紹
電機(jī)控制器是連接電機(jī)與電池的神經(jīng)中樞，用來調(diào)校整車各項(xiàng)性能，足夠智能的電控不僅能保障車輛的基本安全及精準(zhǔn)操控，還能讓電池和電機(jī)發(fā)揮出充足的實(shí)力。
如圖1所示為一款多合一電機(jī)控制器和單電機(jī)控制器外形圖。
圖1
電機(jī)控制器單元的核心，便是對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制。動(dòng)力單元的提供者--動(dòng)力電池所提供的是直流電，而驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需要的，則是三相交流電。因此，電控單元所要實(shí)現(xiàn)的，便是在電力電子技術(shù)上稱之為逆變的一個(gè)過程，即將動(dòng)力電池端的直流電轉(zhuǎn)換成電機(jī)輸入側(cè)的交流電。為實(shí)現(xiàn)逆變過程，電控單元需要直流母線電容、IGBT等組件來配合一起工作。當(dāng)電流從動(dòng)力電池端輸出之后，首先需要經(jīng)過直流母線電容用以消除諧波分量，之后，通過控制IGBT的開關(guān)以及其他控制單元的配合，直流電被最終逆變成交流電，并最終作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入電流。通過控制動(dòng)力電機(jī)三相輸入電流的頻率以及配合動(dòng)力電機(jī)上轉(zhuǎn)速傳感器與溫度傳感器的反饋值，電控單元最終實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。
圖2是一個(gè)典型的電機(jī)控制器系統(tǒng)電氣圖，其中主要分兩部分，一部分是高壓部分，主要實(shí)現(xiàn)高壓直流轉(zhuǎn)換成高壓三相交流；另一部分是低壓控制部分，包括所有通訊、電流傳感器檢測(cè)、電壓檢測(cè)，驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)溫度和位置檢測(cè)、低壓電源及保護(hù)電路等等。
圖2
二、電機(jī)控制器硬件部分介紹
電機(jī)控制器硬件部分根據(jù)高低壓隔離原則基本會(huì)分成2個(gè)部分，一部分是主控板，主控板上主要布置電機(jī)控制器的低壓部分，以電機(jī)控制器主控芯片為核心分別布置了CAN通訊電路，低壓輸入濾波電路、保護(hù)電路、主控部分電源、驅(qū)動(dòng)電路電源、旋變解碼電路、溫度采樣電路、過流、短路保護(hù)電路、過壓保護(hù)電路等，如圖3所示。
展開 
新能源電動(dòng)汽車電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與功能
一、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器概述
電機(jī)控制器，控制動(dòng)力電源與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間能量傳輸?shù)难b置，由控制信號(hào)接口電路、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制電路和驅(qū)動(dòng)電路組成。
圖1 某車型三合一集成式電機(jī)控制器
在電動(dòng)車輛中，電機(jī)控制器的功能是根據(jù)檔位、油門、剎車等指令，將動(dòng)力蓄電池所存儲(chǔ)的電能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的電能，來控制電動(dòng)車輛的啟動(dòng)運(yùn)行、進(jìn)退速度、爬坡力度等行駛狀態(tài)，或者將幫助電動(dòng)車輛剎車，并將部分剎車能量存儲(chǔ)到動(dòng)力蓄電池中。
它是電動(dòng)車輛的關(guān)鍵零部件之一。
電機(jī)控制器的基本功能可分為兩個(gè)部分
二、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器的基本結(jié)構(gòu)
電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器基本結(jié)構(gòu)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(guān)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(duì)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(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩。
如圖為 IGBT集成功率模塊原理簡(jiǎn)圖。
IGBT集成功率模塊原理簡(jiǎn)圖
1. 殼體與連接器
電機(jī)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(hù)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(jī)控制器IGBT集成功率模塊輸出功率高，溫升快。
殼體提供相應(yīng)冷卻水路從整車?yán)鋮s系統(tǒng)引入冷卻液以冷卻IGBT集成功率模塊。
如圖所示為電機(jī)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?shù)膶?duì)接。
低壓連接器主要用于12V電源的供應(yīng)、與其他控制器通訊。
2.
展開 2021國(guó)產(chǎn)電機(jī)控制器行業(yè)TOP10 ￥500
圖片來源：中車時(shí)代
汽車行業(yè)飛速發(fā)展，汽車電動(dòng)化快速普及，新能源汽車最核心的技術(shù)“三電”，即電機(jī)、電控、電池。電機(jī)控制器是用來控制電動(dòng)車電機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、進(jìn)退、速度、停止以及其它電子器件的核心控制器件。
電機(jī)控制器核心技術(shù)在于功率模塊，而在幾年前功率模塊一直制約國(guó)內(nèi)電機(jī)控制器的發(fā)展。但是進(jìn)年來，國(guó)內(nèi)大力發(fā)展功率半導(dǎo)體模塊，自主功率半導(dǎo)體逐步替代進(jìn)口，例如比亞迪、中車時(shí)代、斯達(dá)半導(dǎo)體生產(chǎn)的IGBT模塊均已裝車量產(chǎn)，不僅功率半導(dǎo)體，電流傳感器、電容器技術(shù)也有著飛躍式提升。電機(jī)控制器也實(shí)現(xiàn)了整體國(guó)產(chǎn)化。
根據(jù)蓋世汽車產(chǎn)銷數(shù)據(jù)顯示，2021年8月純電動(dòng)車銷量18萬，同比2020年8月增長(zhǎng)139%，2021年1-8月純電動(dòng)車銷量達(dá)117萬輛，已超越2020年全年銷量，同比2020年1-8月增長(zhǎng)212%。
結(jié)合蓋世汽車動(dòng)力總成數(shù)據(jù)庫及配套企業(yè)庫數(shù)據(jù)，從企業(yè)的資產(chǎn)規(guī)模、研發(fā)實(shí)力、營(yíng)業(yè)收入、發(fā)展歷程、成長(zhǎng)前景、裝機(jī)量等進(jìn)行綜合考量，推出2021國(guó)產(chǎn)電機(jī)控制器行業(yè)TOP10，供行業(yè)參考。
弗迪動(dòng)力近日發(fā)布全球首款量產(chǎn)八合一電動(dòng)力總成，該系統(tǒng)深度融合驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制器、減速器、車載充電器、直流變換器、配電箱、整車控制器、電池管理器八大部件，實(shí)現(xiàn)軟、硬件端云深度融合。
該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)外部高壓濾波器共用、外部接口濾波電路共用、高壓采樣共用等多部件共用，系統(tǒng)DC、OBC深度集成、配電深度集成、變壓器和電感集成、VCU/BMC/MCU芯片集成，可節(jié)省一路H橋和變壓器，節(jié)省大量高壓線束，磁模塊體積縮小40%，整體體積降低16%，重量降低10%，滿足前驅(qū)、后驅(qū)和四驅(qū)架構(gòu)，助力整車布置。
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一、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器概述
電機(jī)控制器，控制動(dòng)力電源與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間能量傳輸?shù)难b置，由控制信號(hào)接口電路、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制電路和驅(qū)動(dòng)電路組成。
圖1 某車型三合一集成式電機(jī)控制器
在電動(dòng)車輛中，電機(jī)控制器的功能是根據(jù)檔位、油門、剎車等指令，將動(dòng)力蓄電池所存儲(chǔ)的電能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的電能，來控制電動(dòng)車輛的啟動(dòng)運(yùn)行、進(jìn)退速度、爬坡力度等行駛狀態(tài)，或者將幫助電動(dòng)車輛剎車，并將部分剎車能量存儲(chǔ)到動(dòng)力蓄電池中。
它是電動(dòng)車輛的關(guān)鍵零部件之一。
電機(jī)控制器的基本功能可分為兩個(gè)部分
二、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器的基本結(jié)構(gòu)
電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器基本結(jié)構(gòu)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(guān)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(duì)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(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩。
如圖為 IGBT集成功率模塊原理簡(jiǎn)圖。
IGBT集成功率模塊原理簡(jiǎn)圖
1. 殼體與連接器
電機(jī)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(hù)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(jī)控制器IGBT集成功率模塊輸出功率高，溫升快。
殼體提供相應(yīng)冷卻水路從整車?yán)鋮s系統(tǒng)引入冷卻液以冷卻IGBT集成功率模塊。
如圖所示為電機(jī)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?shù)膶?duì)接。
低壓連接器主要用于12V電源的供應(yīng)、與其他控制器通訊。
2.
展開 增程式電機(jī)控制器高效熱分析與研究
但是，增程式電機(jī)直接與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸集成連接，發(fā)動(dòng)機(jī)本身產(chǎn)生的高溫也會(huì)傳遞給電機(jī)系統(tǒng)，使其工作環(huán)境非常惡劣，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致電機(jī)控制器溫升過高損壞或者故障，因此開發(fā)增程式電機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵便是有效的熱管理設(shè)計(jì)。
本文正是針對(duì)一款增程式電機(jī)控制器的散熱需求，設(shè)計(jì)了增程式電機(jī)控制器及其高效的雙面水冷散熱器，并介紹了該增程控制器整體結(jié)構(gòu)和其散熱器冷卻結(jié)構(gòu)。
為了進(jìn)一步研究其散熱器冷卻效果，分別對(duì)該增程式電機(jī)控制器的功率模塊和薄膜電容進(jìn)行了熱仿真研究和臺(tái)架溫升測(cè)試，通過對(duì)比分析可知，本文的增程式電機(jī)控制器散熱器冷卻結(jié)構(gòu)具有良好的散熱效果，能夠滿足在發(fā)動(dòng)機(jī)周圍長(zhǎng)時(shí)間工作的需求，對(duì)于同類型增程式控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值和借鑒意義。
1總體設(shè)計(jì)
1.1控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖1(a)為本文設(shè)計(jì)的增程式二合一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，電機(jī)控制器位于電機(jī)右上方，電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，電機(jī)機(jī)殼法蘭面與發(fā)動(dòng)機(jī)外殼法蘭安裝面連接固定，電機(jī)轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子輪轂與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸法蘭盤連接，實(shí)現(xiàn)整個(gè)增程式電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的集成。
圖1(b)為本文設(shè)計(jì)的增程式電機(jī)控制器。增程式電機(jī)控制器采用平板式IGBT模塊(GD400HTX75P7S)，薄膜電容規(guī)格設(shè)計(jì)為500V/250μF(C362H257N0026A8)，其中，薄膜電容固定在箱體底部，散熱器位于薄膜電容上方，與箱體內(nèi)部進(jìn)出水口相連接。
功率IGBT模塊通過螺栓安裝在散熱器上表面，磁環(huán)濾波組件、三相輸出組件分別安裝箱體底部的兩端，并且磁環(huán)濾波組件與薄膜電容輸入銅排電氣連接，三相輸出組件通過轉(zhuǎn)接銅排與功率IGBT模塊的輸出端子電氣連接。
展開 電機(jī)控制器技術(shù)及趨勢(shì)-新能源
1.3 電機(jī)控制器基本原理
電機(jī)控制器基本功能：通過逆變橋調(diào)制輸出正玄波來驅(qū)動(dòng)電機(jī)，多合一的控制器包括
配電回路：為集成控制器各部分提供配電，如TM接觸器、熔斷器、電空調(diào)回路供電、電除霜回路供電等等；
IGBT驅(qū)動(dòng)回路：接收控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)IGBT并反饋狀態(tài)，提供電壓隔離以及保護(hù)；
輔助電源：為控制電路提供電源，為驅(qū)動(dòng)電路提供隔離電源；
DSP電路：接收整車控制指令，并提供反饋信息，檢測(cè)電機(jī)系統(tǒng)傳感器信息，根據(jù)指令傳輸電機(jī)控制信號(hào)；
結(jié)構(gòu)與散熱系統(tǒng)：為電機(jī)控制器提供散熱，提供控制器安裝支持，提供控制器安全防護(hù)。
電機(jī)控制器熱設(shè)計(jì)
整車實(shí)際運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，工況比較惡劣，對(duì)熱設(shè)計(jì)提出很高要求：
仿真試驗(yàn)需要多層次：
系統(tǒng)級(jí)（主要側(cè)重于控制器系統(tǒng)級(jí)的熱包括水道設(shè)計(jì)合理性以及控制級(jí)內(nèi)部環(huán)溫仿真，系統(tǒng)級(jí)仿真包括模塊級(jí)的模型）
模塊級(jí)（關(guān)鍵部件模型電容，銅牌的仿真，通過密度、熱流密度從而仿真電容的溫度）
單板級(jí) （仿真單板環(huán)境溫度、單板上關(guān)鍵零件散熱，目的是為了精確單板某個(gè)關(guān)鍵器件的散熱，比如單板放了一些關(guān)鍵電阻。
展開 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器功能安全架構(gòu)研究
2.1 EGAS架構(gòu)在功能安全中的應(yīng)用
電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器EGAS架構(gòu)主要設(shè)計(jì)理念是將控制系統(tǒng)進(jìn)行分層設(shè)計(jì)，即分為功能層（Level1）、功能監(jiān)控層（Level2）和處理器監(jiān)控層（Level3），如圖1所示。
功能層（Level1）主要實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的基本功能，對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器而言，即執(zhí)行轉(zhuǎn)矩的輸出；此外，其還包含了組件監(jiān)控、輸入/輸出變量診斷以及當(dāng)檢測(cè)到故障后執(zhí)行系統(tǒng)的故障響應(yīng)功能。功能監(jiān)控層（Level2）主要實(shí)現(xiàn)對(duì)Level1的監(jiān)控，例如，通過監(jiān)控計(jì)算轉(zhuǎn)矩的實(shí)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(fā)系統(tǒng)的故障響應(yīng)，并由Level1或Level2執(zhí)行。處理器監(jiān)控層（Level3）主要是通過問答的形式監(jiān)控Level2處理器是否出現(xiàn)故障，需要由一個(gè)獨(dú)立的ASIC或微處理器實(shí)現(xiàn)；當(dāng)出現(xiàn)故障后，觸發(fā)系統(tǒng)的故障響應(yīng)，并獨(dú)立于Level1去執(zhí)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(jī)驅(qū)動(dòng)控制器安全理論分析
根據(jù)1.1節(jié)分析，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的安全目標(biāo)是“避免非預(yù)期的轉(zhuǎn)矩增加”，將其分解到2.1節(jié)EGAS架構(gòu)中的Level2層，對(duì)應(yīng)的安全目標(biāo)為“實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的正確監(jiān)控”。因此，要實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的功能安全，需要對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。根據(jù)文獻(xiàn)可知，永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩方程為
式中：p——電機(jī)極對(duì)數(shù)；id和iq——d,q軸電流；ψd,ψq——d,q軸磁鏈。
磁鏈的計(jì)算公式為
式中：ψf——永磁體磁鏈。
因此，可通過式（1）、式（2）對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，監(jiān)控其輸出量是否與目標(biāo)量一致。試驗(yàn)電機(jī)極對(duì)數(shù)為4，其銘牌參數(shù)如表4所示。
通過離線參數(shù)辨識(shí)，得出試驗(yàn)電機(jī)的磁鏈（圖2）及電感參數(shù)（圖3）。
根據(jù)離線辨識(shí)結(jié)果，d軸電感變化范圍較小，故取定值0.23mH。
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在電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)中，工程師可以通過改變計(jì)算機(jī)中的各種變量來優(yōu)化動(dòng)力系統(tǒng)的性能。但現(xiàn)實(shí)是復(fù)雜的，工程師需要為最佳的變量集進(jìn)行許多測(cè)試，因此將耗費(fèi)大量的時(shí)間和人力。
在這份白皮書里，我們將討論如何通過測(cè)試，加速控制器，從而加快開發(fā)速度，盡早將產(chǎn)品推向市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)收。
通過測(cè)試校準(zhǔn)電機(jī)控制器 內(nèi)容介紹：
電機(jī)控制器背景
在電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)能夠知道電機(jī)扭矩如何對(duì)逆變器做出反應(yīng)的控制器，需要對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的所有部分進(jìn)行定性和數(shù)學(xué)建模。然后，這個(gè)模型將被實(shí)施到硬件中，并通過傳感器輸入來反饋當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。為了準(zhǔn)確地建立一個(gè)模型，工程師需要在產(chǎn)品整個(gè)運(yùn)行過程中所經(jīng)歷的所有條件下對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，優(yōu)化控制策略將因而需要數(shù)百次的測(cè)試和大量的時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)。
控制器實(shí)施方面的挑戰(zhàn)
在開發(fā)控制裝置時(shí)，傳感器的低數(shù)量和不精確性為工程師帶來了問題。工程師們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)他們描述控制的特征時(shí)，其在實(shí)驗(yàn)室工況下運(yùn)行良好但用于生產(chǎn)的傳感器時(shí)，他們會(huì)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤和其他問題。這就產(chǎn)生了另一組需要運(yùn)行的測(cè)試和校準(zhǔn)，以有效地實(shí)施一個(gè)強(qiáng)大的控制。
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電動(dòng)汽車電機(jī)控制工作原理及優(yōu)化方案
新能源汽車的三電是指：動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、整車電控。
三電是新能源汽車的核心，在動(dòng)力電池技術(shù)的發(fā)展上，不時(shí)有新技術(shù)與新熱點(diǎn)出現(xiàn)。在電控領(lǐng)域，我們的發(fā)展一直處于比較初級(jí)的階段。
電控效率的提升，能顯著提升純電動(dòng)汽車的整車經(jīng)濟(jì)性。
電控，廣義上電控有整車控制器、電機(jī)控制器與電池管理系統(tǒng)。
本文介紹電機(jī)控制的的工作原理及優(yōu)化方案。
01
電機(jī)控制器
電機(jī)控制器是連接電機(jī)與電池的神經(jīng)中樞，用來調(diào)校整車各項(xiàng)性能，足夠智能的電控不僅能保障車輛的基本安全及精準(zhǔn)操控，還能讓電池和電機(jī)發(fā)揮出充足的實(shí)力。
02
電機(jī)控制器的工作過程
電機(jī)控制器單元的核心，便是對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制。動(dòng)力單元的提供者--動(dòng)力電池所提供的是直流電，而驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需要的，則是三項(xiàng)交流電。因此，電控單元所要實(shí)現(xiàn)的，便是在電力電子技術(shù)上稱之為逆變的一個(gè)過程，即將動(dòng)力電池端的直流電轉(zhuǎn)換成電機(jī)輸入側(cè)的交流電。
為實(shí)現(xiàn)逆變過程，電控單元需要直流母線電容，IGBT等組件來配合一起工作。當(dāng)電流從動(dòng)力電池端輸出之后，首先需要經(jīng)過直流母線電容用以消除諧波分量，之后，通過控制IGBT的開關(guān)以及其他控制單元的配合，直流電被最終逆變成交流電，并最終作為動(dòng)力電機(jī)的輸入電流。如前文所述，通過控制動(dòng)力電機(jī)三項(xiàng)輸入電流的頻率以及配合動(dòng)力電機(jī)上轉(zhuǎn)速傳感器與溫度傳感器的反饋值，電控單元最終實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。
下圖是一個(gè)典型的純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)電氣圖，其中藍(lán)色線是低壓通訊線，所有通訊、傳感器、低壓電源等等都要通過這個(gè)低壓接頭引出，連接到整車控制器和動(dòng)力電池管理系統(tǒng)。
紅色線為高壓動(dòng)力線。
展開 電機(jī)及其控制原理介紹-BLDC & PMSM
在基于傳感器的電機(jī)中，霍爾效應(yīng)傳感器可以完成這項(xiàng)工作。
在 BLDC 電機(jī)中，轉(zhuǎn)子位置通常由一組 3 個(gè)霍爾效應(yīng)傳感器檢測(cè)。換向是通過六步過程實(shí)現(xiàn)的。這會(huì)導(dǎo)致?lián)Q向中的小中斷，進(jìn)而在每個(gè)步驟結(jié)束時(shí)導(dǎo)致扭矩波動(dòng)（電機(jī)扭矩輸出的周期性增加/減少）。
相比之下，PMSM 電機(jī)只需要一個(gè)霍爾效應(yīng)傳感器，因?yàn)閾Q向是連續(xù)的。因此，轉(zhuǎn)子位置在任何情況下都會(huì)受到監(jiān)控，并由傳感器測(cè)量并傳遞給 PMSM 電機(jī)控制器解決方案。
PMSM 電機(jī)的優(yōu)勢(shì)之一是沒有轉(zhuǎn)矩紋波，這使得這些電機(jī)比 BLDC 更高效。
BLDC 和 PMSM 電機(jī)在汽車行業(yè)有哪些應(yīng)用？
BLDC 和 PMSM 電機(jī)都廣泛用于汽車行業(yè)，因?yàn)檫@兩種電機(jī)都可以滿足不同類型的用例（有時(shí)可以互換）。
無刷直流電機(jī)經(jīng)久耐用、效率高且成本低。它們可以高速運(yùn)行并且可以電子控制。所有這些特性使這些電機(jī)成為連續(xù)運(yùn)行的汽車部件的理想選擇。
另一方面，PMSM 電機(jī)具有 BLDC 電機(jī)的所有屬性，并具有更低的噪音和更高的效率的額外優(yōu)勢(shì)。
讓我們看看這些電機(jī)的一些常見應(yīng)用，從無刷直流電機(jī)開始：
電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：能夠在高速和固有耐用性下工作，使 BLDC 電機(jī)成為電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向 (EPS) 應(yīng)用的首選?；趥鞲?em>器的 BLDC 電機(jī)可以檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置并施加最佳扭矩來驅(qū)動(dòng)方向盤。
HVAC（供暖、通風(fēng)和空調(diào)）系統(tǒng)：由于在現(xiàn)代車輛中引入了自動(dòng)化，HVAC 解決方案變得越來越智能。這種自動(dòng)化是由電子驅(qū)動(dòng)電機(jī)，尤其是無刷直流電機(jī)帶來的。這些電機(jī)由脈寬調(diào)制 (PWM) 控制，使其可靠、高效且環(huán)保。
混合動(dòng)力汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)：大量混合動(dòng)力汽車都集成了無刷直流電機(jī)控制器來驅(qū)動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。有幾個(gè)相同的原因。最重要的原因是轉(zhuǎn)子冷卻的峰值效率和簡(jiǎn)單的方法。
展開 Simdroid-EC：液冷仿真新星，助力新能源汽車電機(jī)控制器高效散熱
電機(jī)控制器在新能源汽車中對(duì)于保障動(dòng)力和安全性能扮演著至關(guān)重要的角色，其核心部件IGBT（絕緣柵雙極型晶體管，一種電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件）在工作時(shí)會(huì)因自身的功率損耗而產(chǎn)生大量熱量，一旦溫度超出規(guī)定的安全范圍，其性能就會(huì)顯著下降，嚴(yán)重情況下甚至?xí)斐善骷挠谰眯該p壞，影響整個(gè)新能源汽車的動(dòng)力輸出和行駛性能。
基于上述問題，鑒于液體的比熱容較大，能吸收大量熱量而自身溫度升高較小，因此該行業(yè)廣泛采用液冷技術(shù)實(shí)現(xiàn)IGBT的有效散熱。此外，冷卻液可直接接觸IGBT模塊，使其溫度分布更均勻，避免局部過熱，進(jìn)而有效延長(zhǎng)IGBT模塊的使用壽命。
伏圖-電子散熱模塊（Simdroid-EC）能夠精準(zhǔn)模擬IGBT在不同工況下的溫度分布情況，從而有針對(duì)性地優(yōu)化散熱方案，確保IGBT始終處于安全的溫度區(qū)間內(nèi)，保障其可靠運(yùn)行。
Simdroid-EC功能亮點(diǎn)
Simdroid-EC是基于伏圖平臺(tái)（Simdroid）開發(fā)的針對(duì)電子元器件、設(shè)備等散熱的專用熱仿真模塊，內(nèi)置電子產(chǎn)品專用零部件模型庫，支持用戶通過“搭積木”的方式快速建立電子產(chǎn)品的熱分析模型，并利用成熟穩(wěn)定的算法計(jì)算流動(dòng)與傳熱問題，對(duì)電子產(chǎn)品進(jìn)行高效的熱可靠性分析；可廣泛應(yīng)用于通信設(shè)備、電力電子、半導(dǎo)體產(chǎn)品與設(shè)備、汽車、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域。
本文通過某電機(jī)控制器的案例來說明Simdroid-EC的功能亮點(diǎn)。
1. CAD模型導(dǎo)入
通過Simdroid-EC導(dǎo)入接口，可以直接導(dǎo)入液冷流道和IGBT的.stp模型文件，無需打散，可完整還原導(dǎo)入體原貌。
導(dǎo)入模型
2. 便捷多流體域劃分
Simdroid-EC的多流體域仿真功能非常便捷。只需將智能元件流體標(biāo)記點(diǎn)放入流體域中，軟件即可自動(dòng)識(shí)別到連通的腔體，并形成流體域，無需繁復(fù)地用體積區(qū)域搭建流體區(qū)域。
展開 純電動(dòng)汽車整車控制器原理及功能解析
整車控制器是電動(dòng)汽車正常行駛的控制中樞，是整車控制系統(tǒng)的核心部件，是純電動(dòng)汽車的正常行駛、再生制動(dòng)能量回收、故障診斷處理和車輛狀態(tài)監(jiān)視等功能的主要控制部件。
整車控制器包括硬件和軟件兩大組成部分，它的核心軟件和程序一般由生產(chǎn)廠商研發(fā)，而汽車零部件供應(yīng)商能夠提供整車控制器硬件和底層驅(qū)動(dòng)程序。現(xiàn)階段國(guó)外對(duì)純電動(dòng)汽車整車控制器的研究主要集中在以輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的純電動(dòng)汽車。對(duì)于只有一個(gè)電機(jī)的純電動(dòng)汽車通常不配備整車控制器，而是利用電機(jī)控制器進(jìn)行整車控制。國(guó)外很多大企業(yè)都能夠提供成熟的整車控制器方案，如大陸、博世、德爾福等。
1. 整車控制器組成與原理
純電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)主要分為集中式控制和分布式控制兩種方案。
集中式控制系統(tǒng)的基本思想是整車控制器獨(dú)自完成對(duì)輸入信號(hào)的采集，并根據(jù)控制策略對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，然后直接對(duì)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制指令，驅(qū)動(dòng)純電動(dòng)汽車的正常行駛。集中式控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是處理集中、響應(yīng)快和成本低；缺點(diǎn)是電路復(fù)雜，并且不易散熱。
分布式控制系統(tǒng)的基本思想是整車控制器采集一些駕駛員信號(hào)，同時(shí)通過CAN總線與電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng)通信，電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng)分別將各自采集的整車信號(hào)通過CAN總線傳遞給整車控制器。整車控制器根據(jù)整車信息，并結(jié)合控制策略對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng)收到控制指令后，根據(jù)電機(jī)和電池當(dāng)前的狀態(tài)信息，控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和電池放電。分布式控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是模塊化和復(fù)雜度低；缺點(diǎn)是成本相對(duì)較高。
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