電機驅動控制系統(tǒng)的案例
行業(yè)應用方案 | 電機與驅動控制系統(tǒng)
Ansys 行業(yè)應用方案連載（9） | 電機與驅動控制系統(tǒng)
電機與驅動控制系統(tǒng)廣泛應用于工業(yè)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(jù)不同的行業(yè)應用場景，電機與驅動控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是不一樣的。工業(yè)電機主要以高效率節(jié)能為發(fā)展方向；家用電器以低成本、低噪聲、高效率的直驅電機為發(fā)展方向；新能源汽車電機以全周期運行區(qū)間的整體效率、低NVH、低成本、小體積、高可靠性為發(fā)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(tǒng)的技術熱點是電機的多學科性能優(yōu)化、NVH分析、EMC分析以及電驅動系統(tǒng)的系統(tǒng)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(fā)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(xiàn)在這些方法由于成本壓力往往都行不通。現(xiàn)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。
展開 行業(yè)應用方案 | 電機與驅動控制系統(tǒng)
Ansys解決方案
Ansys電機與驅動控制系統(tǒng)解決方案遵循真實的電機開發(fā)設計流程，從快速的概念設計、具體的細節(jié)優(yōu)化、到最后的機電系統(tǒng)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(tǒng)都有相應的解決方案。
淺析純電動汽車驅動電機控制系統(tǒng)的控制過程
純電動汽車從結構上來說主要體現(xiàn)在動力總成控制系統(tǒng)、電機控制系統(tǒng)和電池及其管理系統(tǒng)三個方面。從工作原理上來講，純電動汽車主要是通過高壓蓄電池直接供電，再由驅動電機控制模塊控制汽車驅動電機起動運轉。本文主要對純電動汽車電機的結構、電機控制系統(tǒng)過程進行分析。
燃油汽車在使用過程中燃燒排放出熱量，同時廢氣排放也在同步增加，這就讓我們的環(huán)境持續(xù)受到污染，空氣指數(shù)也受到嚴重影響，隨著我們對燃油的使用，燃油能源也在逐漸的減少，人類將會面對能源危機所帶來的影響。為了我們的生存環(huán)境不再受到污染，為了讓生態(tài)資源與人類需求保持平衡，純電動汽車的發(fā)展逐漸取代現(xiàn)在使用的燃油汽車，將成為我們的迫切需要。
純電汽車與傳統(tǒng)汽車相比，主要是用蓄電池取代傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機。電動汽車電動機驅動系統(tǒng)所需要的電能由車載蓄電池提供，并將車載蓄電池輸出的電能轉化為電動汽車所需要的機械能，而驅動電機的輸出軸便連接至該電 動汽車的驅動系統(tǒng)，經(jīng)過驅動系統(tǒng)基本結構的傳動裝置， 傳動裝置把驅動電機傳來的力轉化為驅動力，從而驅動汽車驅動輪，完成行駛。
純電動汽車的核心部件主要由驅動電機和電機的控制模塊組成，驅動電機模塊主要是根據(jù)駕駛員的操作，把電動汽車動力電池所產(chǎn)生的電能最大化的轉化為車輪旋轉所需要的動能，或者是在制動時，車輪上所產(chǎn)生的動能 反饋給電動車電池。電動汽車的動力性、經(jīng)濟性和舒適性直接受驅動電機的特性影響，驅動電機的特性也就成為評價汽車性能的主要指標。
汽車驅動電機系統(tǒng)主要通過驅動電機、各種傳感器、 驅動電機控制模塊、高壓線束、低壓線束、冷卻系統(tǒng)與電動汽車的其它系統(tǒng)連在一起。
純電動汽車電機廣泛采用三相交流永磁電動機。三相交流永磁電動機的特點是效率高、控制精度高、轉矩密度高、轉動平穩(wěn)性好和振動噪聲低。
展開 電動汽車電機驅動控制器功能安全架構研究
1.2 微處理器需求分析
將電動汽車電機驅動控制器的安全目標分解到電機驅動控制器的微處理器中，可知微處理器部分的ASIL等級應不小于ASILC。可以通過ASIL分解的方式使用普通的多芯片冗余方案來降低對微處理器本身ASIL等級的需求，但采用這種方法其設計成本和難度均遠高于采用安全微處理器的，因此通常建議選擇帶鎖步核的安全微處理器芯片，其ASIL等級通常為D。
目前符合ASILD等級的微處理器主要有單核鎖步型（如TI公司的TMS570系列芯片）和多核鎖步型（如NXP公司的MPC5746R系列芯片，Infineon公司的TC27x系列芯片等）兩種。針對于不同數(shù)量的內(nèi)核，功能安全架構的實現(xiàn)方式和難度也各異，本文將進一步對此進行分析。
2 符合功能安全的電動汽車電機驅動控制器EGAS系統(tǒng)架構設計
進行功能安全產(chǎn)品的開發(fā)時，需要對ASIL等級進行分解，可將其分解為基本功能與安全功能兩部分。對基本功能的開發(fā)執(zhí)行QM等級標準，而對安全功能的開發(fā)執(zhí)行ASIL等級標準。對電機驅動控制器而言，即將安全目標分解為ASILC=QM（C）+ASIL（C）。為了實現(xiàn)這種分解，本文使用EGAS架構進行設計。
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(tǒng)進行分層設計，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）主要實現(xiàn)控制系統(tǒng)的基本功能，對電機驅動控制器而言，即執(zhí)行轉矩的輸出；此外，其還包含了組件監(jiān)控、輸入/輸出變量診斷以及當檢測到故障后執(zhí)行系統(tǒng)的故障響應功能。功能監(jiān)控層（Level2）主要實現(xiàn)對Level1的監(jiān)控，例如，通過監(jiān)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(fā)系統(tǒng)的故障響應，并由Level1或Level2執(zhí)行。
展開 
基于AUTOSAR的電機驅動系統(tǒng)報告
純電動汽車和混合動力汽車是新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向，同時，泛亞“電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、數(shù)字化”戰(zhàn)略的提出，使得未來車載汽車電子電氣架構系統(tǒng)的開發(fā)越來越復雜。汽車開放系統(tǒng)架構 AUTOSAR 代表的層次化、模塊化、平臺化技術則是汽車電子軟件開發(fā)的重要趨勢。在電動汽車的三大電控系統(tǒng)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(tǒng)的開發(fā)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(fā)架構為基礎，對電機驅動控制系統(tǒng)軟件架構設計與開發(fā)進。
一、電動汽車的電機控制軟件基于 AUTOSAR開發(fā)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(tǒng)電機調速系統(tǒng)和伺服電機系統(tǒng)相比較，車用驅動電機系統(tǒng)的開發(fā)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(tǒng)軟件的可配置性，改善系統(tǒng)軟件的可靠性與穩(wěn)定性對于車用電機控制系統(tǒng)開發(fā)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(tǒng)報告
來源 | 電動知家
知圈 | 進“車載芯片社群”請加微信13636581676，備注芯片
前言
純電動汽車和混合動力汽車是新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向，同時，泛亞“電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、數(shù)字化”戰(zhàn)略的提出，使得未來車載汽車電子電氣架構系統(tǒng)的開發(fā)越來越復雜。汽車開放系統(tǒng)架構 AUTOSAR 代表的層次化、模塊化、平臺化技術則是汽車電子軟件開發(fā)的重要趨勢。在電動汽車的三大電控系統(tǒng)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(tǒng)的開發(fā)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(fā)架構為基礎，對電機驅動控制系統(tǒng)軟件架構設計與開發(fā)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(fā)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(tǒng)電機調速系統(tǒng)和伺服電機系統(tǒng)相比較，車用驅動電機系統(tǒng)的開發(fā)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。
展開 新能源汽車四種常用電機驅動系統(tǒng)詳解
電機驅動控制系統(tǒng)是新能源汽車車輛行使中的主要執(zhí)行結構，驅動電機及其控制系統(tǒng)是新能源汽車的核心部件(電池、電機、電控)之一，其驅動特性決定了汽車行駛的主要性能指標，它是電動汽車的重要部件。
電動汽車中的燃料電池汽車FCV、混合動力汽車HEV和純電動汽車EV三大類都要用電動機來驅動車輪行駛，選擇合適的電動機是提高各類電動汽車性價比的重要因素，因此研發(fā)或完善能同時滿足車輛行駛過程中的各項性能要求，并具有堅固耐用、造價低、效能高等特點的電動機驅動方式顯得極其重要。
驅動電機系統(tǒng)是新能源車三大核心部件之一。電機驅動控制系統(tǒng)是新能源汽車車輛行使中的主要執(zhí)行結構，其驅動特性決定了汽車行駛的主要性能指標，它是電動汽車的重要部件。電動汽車的整個驅動系統(tǒng)包括電動機驅動系統(tǒng)與其機械傳動機構兩個部分。電機驅動系統(tǒng)主要由電動機、功率轉換器、控制器、各種檢測傳感器以及電源等部分構成，結構如下圖2所示。
電動機一般要求具有電動、發(fā)電兩項功能，按類型可選用直流、交流、永磁無刷或開關磁阻等幾種電動機，如圖3。功率轉換器按所選電機類型，有DC/DC功率變換器、DC/AC功率變換器等形式，其作用是按所選電動機驅動電流要求，將蓄電池的直流電轉換為相應電壓等級的直流、交流或脈沖電源。
電機是應用電磁感應原理運行的旋轉電磁機械，用于實現(xiàn)電能向機械能的轉換。運行時從電系統(tǒng)吸收電功率，向機械系統(tǒng)輸出機械功率。電機驅動系統(tǒng)主要由電機、控制器(逆變器)構成，驅動電機和電機控制器所占的成本之比約為1:1，根據(jù)設計原理與分類方式的不同，電機的具體構造與成本構成也有所差異。電機的控制系統(tǒng)主要起到調節(jié)電機運行狀態(tài)，使其滿足整車不同運行要求的目的。針對不同類型的電機，控制系統(tǒng)的原理與方式有很大差別。
展開 新能源汽車驅動電機與控制系統(tǒng)
新能源汽車驅動電機與控制系統(tǒng)
電動車用永磁同步電機驅動系統(tǒng)
來源：杭州易泰達科技 作者：鐘德剛
前言
在2014年10月22-25日《第十七屆國際電機與系統(tǒng)會議》上，我們展示了一套電動車用永磁同步電機驅動系統(tǒng)，這套系統(tǒng)是由一臺額定功率為1.8kw、額定轉速為2850RPM的內(nèi)嵌式永磁同步電機驅動，控制系統(tǒng)是一套基于STM32平臺搭建的采用最大轉矩電流比以及弱磁控制的解決方案，采用外速度環(huán)、內(nèi)電流環(huán)，兩環(huán)矢量控制算法。核心控制算法軟件架構如圖1所示，當電機轉速低于700r/min 采用虛線表示的霍爾傳感模式獲取轉子角度與速度信息，當電機轉速高于 700r/min 時切換無位置傳感器模式。
圖 1 核心控制算法軟件架構
本方案為正弦波的永磁同步電機控制方案，圖2所示為電機運行在2500RPM、5N.m 時電流波形，電流波形正弦性好，諧波少，噪聲小。
圖 2 電機運行在 2500RPM、5N.m 時 C相實際電流波形
1、電機控制方式
這次展會使用的是一臺內(nèi)埋式永磁同步電機，其特點是轉子磁路具有不對稱性，從而可以產(chǎn)生磁阻轉矩，利用這個特點可以調高電機的過載能力和功率密度。
此控制系統(tǒng)同時使用最大轉矩電流比策略和恒功率弱磁算法。在額定轉速之
內(nèi)采用最大轉矩電流比（MTPA）矢量控制算法，采用該策略可以充分利用磁阻轉矩，從而提高電機的轉矩輸出能力和系統(tǒng)效率。在實際應用中，有時需要擴展電機的轉速，所以在額定轉速之上采用恒功率弱磁控制算法，使得在電機超過最大恒功率運行速度時，能夠繼續(xù)提高電機的轉速，也就是提高電機的最大運行速度。
2、電機傳感器類型
無論是在最大轉矩電流比策略中還是在弱磁控制中都需要得到準確的電機位置和速度信息，本控制方案中采用了無位置傳感器控制算法，使得系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、精準。
展開 轂電機分布式驅動控制系統(tǒng)關鍵技術
-----------------------------------------------------------------
【免責聲明】本版權歸原作者所有，僅用于技術分享與交流，非商業(yè)用途！對文中觀點判斷均保持中立，若您認為文中來源標注與事實不符，若有涉及版權等請告知，將及時修訂刪除，謝謝大家的關注！
輪轂電機分布式驅動控制系統(tǒng)關鍵技術
輪轂電機分布式驅動控制系統(tǒng)關鍵技術
轂電機分布式驅動控制系統(tǒng)關鍵技術
點擊上方右側“EDC電驅未來”可訂閱哦！
-----------------------------------------------------------------
【免責聲明】本版權歸原作者所有，僅用于技術分享與交流，非商業(yè)用途！對文中觀點判斷均保持中立，若您認為文中來源標注與事實不符，若有涉及版權等請告知，將及時修訂刪除，謝謝大家的關注！
輪轂電機分布式驅動控制系統(tǒng)關鍵技術
----------------------------------------------------------------
轂電機分布式驅動控制系統(tǒng)關鍵技術
-----------------------------------------------------------------
【免責聲明】本版權歸原作者所有，僅用于技術分享與交流，非商業(yè)用途！對文中觀點判斷均保持中立，若您認為文中來源標注與事實不符，若有涉及版權等請告知，將及時修訂刪除，謝謝大家的關注
博格華納eAWD雙電機扭矩矢量控制P4架構驅動系統(tǒng)工作原理介紹
-----------------------------------------------------------------
【免責聲明】版權歸原作者所有，僅用于技術分享與交流，非商業(yè)用途！對文中觀點判斷均保持中立，若您認為文中來源標注與事實不符，若有涉及版權等請告知，將及時修訂刪除，謝謝大家的關注
