摘 要：隨著低碳經(jīng)濟(jì)時代的到來，全球都在積極部署新能源的建設(shè)，以此來減輕不可再生能源的消耗，達(dá)到節(jié)約能源與保護(hù)環(huán)境的雙贏局面。在此背景下，新能源汽車行業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃的發(fā)展勢頭，本文從電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行分析，從硬件與軟件的設(shè)計進(jìn)行分析，對電氣動車伺服電機控制策略、電動汽車能源動力的要求和電機的調(diào)速策略進(jìn)行分析，設(shè)計出系統(tǒng)的主要控制方案。

關(guān)鍵詞：電動汽車;電機驅(qū)動;系統(tǒng)設(shè)計;新能源

隨著工業(yè)化的高度發(fā)展，對環(huán)境和能源問題提出了新的挑戰(zhàn)。汽車作為能源消耗的主要產(chǎn)品，降低電機驅(qū)動的損耗具有重要的意義。電機驅(qū)動系統(tǒng)的控制技術(shù)對新能源電動汽車的動力性能等有著極大的影響，電機驅(qū)動系統(tǒng)作為新能源電動汽車的主要構(gòu)件，在車輛行駛的過程中承擔(dān)著越來越重要的作用，隨著世界新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，電機驅(qū)動系統(tǒng)的市場前景更為樂觀，會有越來越多的制造商和相關(guān)客戶會涉足。

一、電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計

新能源純電動汽車的動力性能是由電機驅(qū)動系統(tǒng)的特性所決定的，而作為電動汽車三大核心功能之一的電機驅(qū)動系統(tǒng)對整車的輕量化也有一定的影響。在我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程中，電機驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展有著重要的社會意義、實際意義和適用意義，電機驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)的工程化與產(chǎn)業(yè)化問題也一直是各大研究機構(gòu)和所涉企業(yè)關(guān)注的重點所在。總體來看，我國驅(qū)動電機行業(yè)已取得了較大進(jìn)步，相同功率等級下的主要參數(shù)方面均接近世界先進(jìn)水平。

現(xiàn)階段，電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)中可選擇的電機類型主要有永磁同步電機、開關(guān)磁阻電機以及交流異步電機三種。其中，永磁同步電機具有較高的性價比，控制效果好;開關(guān)磁阻電機由于成本比較低，但其在運行時會形成比較大的轉(zhuǎn)矩波動，使電動汽車存在明顯的電機噪聲;交流異步電機具有造價低廉、質(zhì)量輕便等特點，但效率比永磁同步電機低不少。從當(dāng)前的趨勢看，為適應(yīng)電池縮短充電時間的需求，汽車主驅(qū)電機的電壓平臺應(yīng)會朝中電壓的方向發(fā)展。

二、電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計

1.電機驅(qū)動系統(tǒng)的硬件要求與設(shè)計

在設(shè)計電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)時，應(yīng)滿足電動汽車在驅(qū)動接口、控制單元、系統(tǒng)集成和長期穩(wěn)定的要求。其中，首先應(yīng)滿足驅(qū)動系統(tǒng)硬件體系應(yīng)保有充足的外部接口，以實現(xiàn)電動汽車內(nèi)部受控器件的有效連接與工況監(jiān)測;其次，也應(yīng)該考慮驅(qū)動系統(tǒng)微控單元應(yīng)具備高水平的數(shù)據(jù)處理能力，可在滿足電動汽車基本控制需求的前提下，實現(xiàn)更加復(fù)雜的數(shù)據(jù)運算工作。再者，需要考慮的因素是驅(qū)動系統(tǒng)并不是“孤島式”獨立運行，而是始終與電動汽車保持一體化連接。最后，電機驅(qū)動系統(tǒng)與電動汽車駕駛運行的安全性、穩(wěn)定性具有直接關(guān)聯(lián)，存在嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)化需求。所以，在驅(qū)動系統(tǒng)硬件體系的設(shè)計實踐中，應(yīng)將符合相關(guān)國家規(guī)范作為最基本要求，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行硬件電路的先進(jìn)化、模塊化設(shè)計。

針對硬件設(shè)計的需要包含基本的電路與模塊，比如需要包括微處理器、互鎖電路、信號電路和電源驅(qū)動電路等，微處理器是電機驅(qū)動系統(tǒng)核心控制模塊的頭腦所在，其性能直接決定了控制模塊的算力。互鎖電路為電動汽車電機專用的PWM電路，并能滿足死區(qū)時間的設(shè)計需求。具體來講，電路型號為T1公司生產(chǎn)的SN74L系列芯片電路，其開啟時間與關(guān)閉時間均在10ns以內(nèi)，可滿足快速率、高精度的橋臂開關(guān)互鎖需求。其次，信號處理模塊的硬件電路設(shè)計可分為信號采集電路、編碼處理電路、溫度測量電路、開關(guān)測量電路四個部分，在電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)中加入硬件保護(hù)模塊，可提升過電流、過電壓等特殊情況下的控制保護(hù)能力。當(dāng)控制軟件的保護(hù)機制未達(dá)效果時，保護(hù)電路可觸動PMW輸出完成快速鎖定，從而避免電機受損，使電動汽車持續(xù)處在安全穩(wěn)定的狀態(tài)。

2.電機驅(qū)動系統(tǒng)的軟件要求與設(shè)計

嵌入式軟件程序設(shè)計的優(yōu)劣與否，對電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)的性能穩(wěn)定性具有很大影響，故而成為了現(xiàn)階段業(yè)內(nèi)控制器開發(fā)的重點和難點問題。在此背景下，出于可靠性、安全性、便捷性、可移植性等多方面考量，需針對電機驅(qū)動設(shè)計一整套完整的操作流程。在電機驅(qū)動系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)運行中，初始化模塊主要負(fù)責(zé)參數(shù)設(shè)定、通訊自檢、電能預(yù)充、高壓上電等控制指令，運行模塊則為控制系統(tǒng)循環(huán)的主體部分，實現(xiàn)電機乃至電動汽車運行狀態(tài)下的信息采集與控制反饋，以此達(dá)成調(diào)整電機驅(qū)動狀態(tài)、促進(jìn)車輛高效行駛的效果。

隨著新能源汽車大規(guī)模的推廣，對于整車的動力性能、續(xù)駛里程和成本的要求也越來越高。為趕上世界先進(jìn)水平的電機驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)展的步伐，為滿足業(yè)內(nèi)對電機驅(qū)動系統(tǒng)的需求，高度智能化及非線性智能控制化、數(shù)字化的系統(tǒng)控制將會逐步實現(xiàn)。提升車輛行駛過程中的能量管理，優(yōu)化動能回饋策略，都將應(yīng)用到電動汽車的電機控制系統(tǒng)中。使得電機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得簡單、綜合性能得到了飛躍式的提升。因此，高效集成化、輕量平臺化及控制數(shù)字化和智能化的電機驅(qū)動技術(shù)必將成為可能。

三、結(jié)語

在進(jìn)行電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)時，相關(guān)人員必須要從經(jīng)濟(jì)性、安全性、穩(wěn)定性、便捷性等多個角度出發(fā)，進(jìn)行硬件電路與軟件程序的合理選用，以達(dá)到驅(qū)動系統(tǒng)的高精度控制目的，為汽車的行駛安全做出保障。

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作者簡介：

作者名： ? 李群安

出生年月： 1949年12月22日

性別 ： 男

民族：漢

單位：廣東南方職業(yè)學(xué)院

職稱：工程師

研究方向：電氣自動化

學(xué)歷和籍貫：本科畢業(yè)，廣東省江門市新會區(qū)

（廣東南方職業(yè)學(xué)院 ?529100）