电动汽车用驱动电机控制系统及实现分析

摘要：为解决汽车尾气对环境造成的污染，各种新能源汽车开始问世，而电动汽车就是其中的一种。而作为电动汽车核心技术，其驱动电机控制系统电动汽车发展的关键要素之一。本文将对电动汽车用驱动电机控制系统的设计方式进行详细介绍，并会对该系统算法实现进行分析，旨在提高驱动电机控制系统应用水平，为电动汽车在市场中的立足与发展提供保障。

关键词：控制系统；驱动电机；电动汽车；软件设计

所谓电动汽车就是以电源为动力进行驱动行使的新能源汽车。这种汽车不仅节能，而且对于环境的污染较小，有着较大的发展空间。该汽车主要分为燃料电池汽车、纯电动力汽车以及混合动力汽车三种，而控制系统、动力电池以及电机则是该类型车辆的关键技术。为实现驱动电机控制系统在电动汽车中的合理运用，业内各界人士都加大了对该系统的研究力度。 一、电动汽车用驱动电机控制系统设计方案 （一）软件设计

在对该控制系统软件进行设计时，为保证软件可移植性以及可读性水平，一般设计人员可以运用C语言来对软件部分进行设计。系统软件主要负责对控制信号进行输出、系统初始化以及对中断函数进行处理等。其中初始化包括继电器初始状态设计与初始占空比设计等内容；而系统中所运用的中断主要有HSO中断、串口接受数据终端以及档位变化终端和CAN总线中断四部分内容[1]。在对档位变化中断进行处理过程中，设计人员要通过对非可屏蔽中断NMI来实施相应处理，以便可以对档位信号第一时间做出反应，可以有效控制因档位改变而出现的相关风险。

设计人员要将定时器T1视作是PWM波基础标准，并将周期设定在2千赫兹，同时要在运用定时器在对中断信号进行收集，一般信号收集周期会控制在250赫兹左右。而电枢部分自己励磁要通过“PI”控制算法进行模糊计算，进而获得精准结果。此控制器最大的优势就是可以在较大范围内，对系统控制量进行科学调整，从而实现对系统响应速度的有效提升，有效避免稳态误差的出现，确保控制系统的动态性能以及静差数值。 （二）硬件设计 （1）控制子系统

该子系统主要负责对驾驶人发出的指令进行接收与分析，并会通过相应计算，明确电机下一步动作，并会将这一动作指令发送到驱动子系统之中，完成相应动作的驱动。根据功能而言，此子系统可以分为电源、MCU以及接口驱动三种模块[2]。

为了对系统抗干扰能力进行强化，设计人员通常会运用光电隔离以及其他抗干扰手段，来对数字量传输过程进行保护，最大限度降低传输时出现悬浮问题，进而确保控制子系统的正常运行。同时因为系统中拥有电动机转速信号、钥匙以及倒挡等诸多模拟输入量类型，所以设计人员要按照不同信号对电路进行调整，要运用并联电路将电流信号转变成电压并进行输出，并要将电压输入到同向运算放大器输入端之中，以增强电流电压转换精准度。而系统中加速踏板以及其他信号，则应通过对分压电路的运用来对其进行调理，从而实现单片机对其的处理。 （2）驱动子系统

当控制子系统接收到相应指令或信号之后，便会通过相应处理手段将其传输

到驱动子系统之中，该系统会根据徐相应指令对电机进行驱动。一般而言，驱动子系统在设计时都会安排5个左右的通断用继电器，可以用E1到E5对每个继电器分别进行表示。设计人员要在主回路中设置连个继电器，并将其与电源正负极分别连接在一起，并由同一信号对两者传达指令；运用两个继电器对两路信号进行控制，这样更加便于励磁电流进行换向，同时需要注意的是，为防止两路信号出现导通问题，应运用互斥电流；最后一个继电器要用在对电枢电流的通断控制，其控制源通常为单信号[3]。

就功能角度而言，驱动子系统主要分为电枢回路以及励磁电路两项内容。而汽车也会按照相应要求设置想不通档位，这些档位会负责对电机进行停机、正转以及反转的变换，但同时这些变换的操作多是由对关断励磁电流以及励磁电流方向进行科学把控而完成的。在汽车前进、后退以及驻车都会通过继电器对电源进行控制，从而实现相应指令操作。 二、电机控制系统算法实现

通过对驱动电机控制系统控制策略以及基本原理的分析，该系统算法实现主要分为主程序、控制器参数选定以及中断服务程序三种。 （一）主程序

该程序主要负责对控制系统寄存器以及变量进行初始化，SCI总线以及处理器等内容的初始化工作都包含在其中。在主程序完成初始化程序之后，会开始对控制器参数进行读取并会展开控制算法。 （二）控制器参数选择

由于控制器参数选择会对最终电机控制效果产生直接影响，所以设计人员应对参数选取予以足够重视。目前参数选择方式较为多样，主要分为工程整定以及理论计算整定两种方式。由于后一种选择方式需要建立数学模型并进行大规模计算，不仅计算较为繁琐，而且可靠性相对较低，所以在通常这种选取方式并不常用。而前一种选择方式所建立的数学模型并不需要太过繁琐的计算方式，整体操作较为简单，因此较为常用。设计人员可以在闭合控制系统之内对调节器进行合理调节，按照由大到小的规律，逐一对调节器比例度进行调整，而此时得到的等幅振荡过程中的比例度便被称之为是“临界比例度”。相关人员需要对该过程相应数值进行获取等按照经验公式对其进行计算，便能准确计算出控制器参数。 （三）中断服务程序

该程序属于中断服务关键内容，矢量分析以及电机转速测定等都是该程序内容。当进入到该程序之中后，便会进行现场保护以及电机转速测定，之后会进行Clarke变换以及矢量分析和现场恢复操作，最终实施中断返回。 结束语

鉴于电动汽车推行对于节能环保的重要意义，业内人士都应加大对该汽车的研究力度。要对汽车驱动电机控制系统进行深入研究与科学设计，要不断对系统的软件设计方案以及硬件设计方案进行完善，并要掌握相应的算法实现方式，从而切实提升驱动电机控制系统设计与应用水平，为电动汽车的推广与普及奠定良好基础。 参考文献

[1]傅松桥,娄鑫山,卢超.关于电动汽车用驱动电机系统评价体系的分析[J].信息通信,2016,11:273-274.

[2]张琦,刘世达.电动汽车驱动电机控制系统的设计与实现[J].德州学院学报,2015,06:66-69.

[3]李强,王永全,付瑶琴.电动汽车用异步电机驱动控制系统可靠性分析[J].电机与控制应用,2014,07:62-67. 作者简介

张正刚（1989-），男，汉族，甘肃静宁人，学历：本科，职称：助理工程师，研究方向：电气工程及其自动化。