电动汽车电机驱动控制系统设计方法
电机驱动系统(完整)
八、开关磁阻电机控制系统
1. 开关磁阻电机结构
定、转子为结构双凸结构。 定、转子齿满足错位原理， 即错开1/m转子齿距。 通电一周，转过一个转子齿。 需要转子位置传感器。
6/4极的开关磁阻电动机
2. 开关磁阻电动机工作原理
靠磁通收缩产生转矩
转矩：
开关磁阻电机的 转矩瞬时值正比于 电流的平方， 也正比于电感对转 子位置角的变化率。
+
+C
-C
PWM 输入
电动“1” 回馈制动“ 0”
驱动信号 输出
6. 无刷直流电机及其控制系统的优缺点
优点： 1. 具有直流电机的控制特性。 2. 控制相对简单。 3. 电机效率高，体积小。
缺点： 1. 由于永磁材料贵，电机价格较贵。 2. 过热容易导致永久性失磁。 3. 弱磁运行较困难。 4. 需要转子位置传感器。
功率变换器主电路
交流电机电枢绕组
六、无刷直流电机控制系统
1. 系统构成
三相功率 变换器
控制电路 控制器
永磁 同步电机
转子位置 传感器
自控式永磁 同步电机
2.无刷直流电机与永磁同步电机差别
B0(e0)
永磁同步电机
0
无刷直流电机
2π ωt
一对极下不同的气隙磁密分布图
3.无刷直流电机工作原理
有6个定子空间磁势。
A iA
根据转子位置传感器检
测到的转子位置和要求
FBA
FCA
转向来决定产生哪一个
X
磁势。
产生的平均转矩最大。 FBC
S
Z
iC
C
FAC
F0
N
FCB
Y
iB
电动汽车用永磁电机及驱动控制探究
电动汽车用永磁电机及驱动控制探究摘要：汽车是人们出行和货物运输的重要交通工具。
近年来，受能源紧张和环境污染等问题的影响，电动汽车成为国内外汽车行业的研究重点。
在电动汽车所使用的各类电机中，永磁电机由于具有效率高、可靠性强、结构简单等特点，在电动汽车领域得到了广泛应用。
文章首先概述了电动汽车的发展现状，随后分析了电动汽车驱动电机的特点及类型，最后就永磁同步电机控制方法进行了论述。
关键词：电动汽车；永磁电机；驱动控制1电动汽车发展现状自上世纪末期能源危机爆发以来，世界各国都开始在各个行业寻找石油、煤炭等能源的替代资源。
在汽车领域内，日本是最早开始进行电动汽车研究的国家，也是目前电动汽车技术较为成熟的国家之一。
早在1997年，日本丰田汽车公司就推出了世界上第一款混合动力轿车，虽然该款轿车并不是真正意义上的电动汽车，但是在世界范围内拉开了电动汽车研究的帷幕。
随后，美国、挪威、中国等国家开始加入到电动汽车研究的队伍中，并在各个领域取得了成绩。
我国人口数量庞大，加上近年来国民经济水平不断增长，汽车保有量也逐年上涨。
为了降低传统能源汽车对环境造成的破坏，我国在2006年颁布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2022）》，其中明确将电动汽车研究列入高新技术研发行列。
截至目前，像比亚迪、奇瑞、长安等汽车公司，都在新能源汽车领域取得了较大的研究突破。
例如，2022年比亚迪推出的E6纯电动出租车，百公里耗电仅为20度，成本花费仅为传统燃油汽车的1/4。
2电动汽车驱动电机的特点及类型作为电动汽车的核心部件，电机驱动系統不仅要保证电动汽车像正常燃油车辆一样具备高速行驶能力，而且要满足频繁启动、制动和紧急刹车等驾驶要求。
具体来说，电动汽车的驱动系统应具备以下要求[1]：（1）提供足够的动力，在短时间内为电动汽车提供最大的动力输出，例如百公里加速和极限爬坡等。
考虑到系统运行的安全性，还要求电机具备过载能力，通常其过载限定值为正常状态下的5倍左右；（2）要具备较好的系统稳定性，尤其是在雨雪、高温、颠簸路面等恶劣环境下，要保证电动汽车具备良好的环境适应能力；（3）要提供给司乘人员良好的驾车体验，包括行车稳定性和舒适度等。
电动汽车电驱动理论与设计 第2版-电动汽车电驱动理论与设计-03-电动汽车电驱动系统参数匹配
1
1
i
电 机 驱 动 系 统 效 率 ×100%
0.8 0.6 0.4 0.2 0 100 2500
电 机 驱 动 系 统 效 率 ×100%
0.8 0.6 0.4 0.2 0 150 100 车 速 V/(Km/h) 1000 50 0 0 500 时 间 t/s 1500
50 车 速 V/(Km/h) 0 500 0
M HEV [(1 HFW ) ice bat HFW em ] T
为蓄电池效 为发动机效率利用指数； HF 式中： 为混合动力系统的动力混合程度； 率； 为电机驱动系统效率利用指数； 为传动系效率。
高效区利用率 基于工况的运行效能 效率利用指数 系统匹配指数
电驱动系统评估方法
电机驱动系统综合性能评价指标
1. 高效区利用率 定义为电机驱动系统效率位于某区间的工作点数量与全部工作点数量的比值，记为 i 高效区利用率定义为效率大于80％的工作点数量与全都工作点数量的比值。 N i i N 以表3-2所示的国内某混合动力汽车参数为例，结合具体行驶工况进行仿真。图3-13 为两种典型行驶工况，图3-14为电机驱动系统工作点分布范围。
由电动机的最大输出转矩和最大爬坡度对于的行驶阻力确定传动系的速比下 限为
电动车辆电驱动系统性能评估方法和标准
汽车行驶工况
按照用途来分，行驶工况可分为标准工况和非标准工况。标准工况是由一个国家或 地区通过法规形式确立的用于认证和检测等用途的行驶工况。非标准工况则属于一 些研究机构和汽车厂商用于特定研究用途的非法规类行驶工况。 按表现形式分，行驶工况可分为瞬态和模态工况。瞬态工况的速度——时间曲线与 车辆实际运行过程非常相似，更符合车辆实际行驶特征；模态工况的车速——时间 曲线主要由一些折线段组成，分别代表匀速、匀加速和匀减速等运行工况.
电动汽车驱动控制系统的开发与研究的开题报告
电动汽车驱动控制系统的开发与研究的开题报告一、研究背景在传统的汽车中，动力系统主要由内燃机和传动系统组成。
但是，由于能源危机和环境污染等越来越严重的问题，电动汽车作为一种新型的环保交通工具越来越受到关注。
与传统的内燃机车辆相比，电动汽车不仅具有无污染、高效节能等优点，而且还具有静音、低震动等优点。
因此，其市场前景非常广阔。
与传统车辆相比，电动汽车驱动控制系统是一个复杂的系统，涉及到电机控制、动力电子装置、传感器、控制算法等多个方面的知识。
这些知识的综合运用对于电动汽车的性能和安全性都有着至关重要的作用。
因此，电动汽车驱动控制系统的研发和优化是电动汽车发展的重要方向和支撑。
二、研究内容本课题将开展电动汽车驱动控制系统的研究和开发，主要包括以下内容：1. 电动汽车的动力系统分析与理论研究。
2. 电动汽车的驱动控制算法研究与开发。
3. 电动汽车的主要部件——电机和电池的选型与控制策略优化研究。
4. 电动汽车驱动控制系统的实验设计与实现。
三、研究意义本项目的研究意义在于：1. 提高电动汽车性能。
通过优化电动汽车的驱动控制系统，可以改善电动汽车的性能，实现更高速度、更远行驶里程等目标。
2. 优化电动汽车的安全性。
通过研发更加智能化和安全的电动汽车驱动控制系统，可以避免电动汽车在使用过程中出现安全事故。
3. 推动电动汽车行业的发展。
随着电动汽车市场的逐渐扩大，优化电动汽车驱动控制系统的研究对于推动电动汽车行业的发展具有重要的意义。
四、研究方法本项目将采用以下研究方法：1. 理论分析——采用相关理论模型来分析电动汽车驱动控制系统的特点和性能，并进行性能优化。
2. 模拟仿真——根据理论计算结果设计电动汽车驱动控制系统的模拟仿真模型，进一步验证系统性能。
3. 实验研究——通过实验验证模拟仿真和理论计算的结果，检验电动汽车驱动控制系统的性能和可行性。
五、预期成果通过本项目的研究，预计可以取得以下成果：1. 设计出适用于电动汽车的多电机驱动控制系统的控制算法。
新能源汽车结构与检修课件-第四章驱动电机及控制系统
机械效率
在额定运行时电机轴上输出的机械功率与电机在额定运行时电源输入
到电机定子绕组上的功率之比值。
电机及控制器整 电机转轴输出功率除以控制器输入功率
体效率
温升
电机在运行时允许升高的最高温度。
（2）各种驱动电机的基本性能比较
项目 功率密度 过载能力（%） 峰值效率（%） 负荷效率（%） 功率因数（%） 恒功率区 转速范围（rpm） 可靠性 结构的坚固性 电机的外形尺寸 电机质量
却很大，因此产生一定的主磁通所需要的励磁电流较大， 一般为额定电流的20~50%。励磁电流是无功电流，励 磁电流较大是异步电动机功率因数较低的主要原因。为
提高功率因数，必须减小励磁电流，最有效的方法就是 减小气隙长度。异步电动机的气隙大小一般为0.2~1.5 mm左右。
(5)小型化、轻量化 直流电动机的转子部分含有较大比例的铜, 如电枢绕
组和换向器铜片, 所以与其他类型的电动机相比, 直流电 动机的小型化和轻量化更难以实现。 目前可以通过采用 高磁导率、 低损耗的电磁钢板减少磁性负荷, 虽然增加了 成本, 但可以实现轻量化 。
(6)免维护性 对于电刷, 根据负荷情况和运行速度等使用条件的不
直流电动机 低 200
85-89 80-87 ------------4000-6000 一般
差 大 重
三相异步电动机 中
300-500 94-95 90-92 82-85 1：5
12000-20000 好 好 中 中
永磁同步电动机 高 300
95-97 97-85 90-93 1：2.25 4000-10000 优良 一般
他励
并励
串励
图4-6直流电机的励磁方式
复励
直流电机励磁绕组所耗功率虽只占整个电机功率的1～3%， 但其性能随励磁方式不同产生很大差别，电动机的机械特性 也大不相同，如图4-7所示
新能源汽车——电动汽车动力及控制技术设计_毕业设计论文
济南职业学院毕业设计（论文）题目：新能源汽车电动汽车动力及控制技术设计系部：机械系济南职业学院毕业论文（设计）任务书课题名称：电动汽车动力及控制技术设计系部：_机械系专业：汽车检测与维修__________ 姓名：_ 学号：指导教师：_ 二〇一一年4月25 日毕业设计（论文）成绩评定表系部：机械系专业：汽车检测与维修班级：1班注：设计（论文）总成绩=指导教师评定成绩（30%）＋评阅人评定成绩（30%）＋答辩成绩（40%）新能源汽车电动汽车动力及控制技术设计摘要随着世界环境的污染、全球石油危机日益严重而带动的石油价格不断上涨给汽车工业带来了不可忽视的冲击，也增强了人们开发新能源的意识，而新能源汽车更是人们关注的一大焦点。
目前电瓶式纯电动汽车以噪音小、耗能低、无污染、成本低、结构简单而成为新能源汽车发展的主流，世界很多国家都投入了大量的人力、财力去开发电动汽车。
本文主要围绕电动汽车的电动机以及目前普遍使用的电动车控制系统主要参数作出分析，例如转速与转矩的关系、转速与功率的关系、功率与转矩的关系以及传动比、蓄电池的比能量等，设计出合理的电动车动力系统和控制系统。
本文主要采用的技术有：1、电动机的转矩、转速、功率。
2、电动机的主要调速方式。
关键词：电动机、发动机、转矩、变频调速、交流电动机、EV目录第一章前言 (1)第二章电动汽车构造与原理 (2)第一节电动车的种类 (2)第二节蓄电池电动车 (4)第三节燃料电池电动车 (10)第三章电动车动力及控制设计 (12)第一节电动车驱动电机种类 (12)第二节直流驱动电动机 (14)第三节交流驱动电动机 (18)第四节直流电动机的控制 (21)第五节三项交流电动机的控制 (24)第四章我国电动汽车的缺陷 (27)第五章电动汽车的发展趋势 (29)致谢 (31)附录一 (32)附录二 (33)参考文献 (39)第一章前言汽车工业的告诉发展，汽车带来的环境污染、能源短缺、资源枯竭和安全等方面的问题越来越突出。
新能源汽车的动力系统及控制可修改全文
开关磁阻电机及其控制系统
开关磁阻电动机驱动系统是高性能机电一体化系统， 主要由开关磁阻电动机、功率变换器、传感器和控 制器四部分组成。
开关磁组电机结构 1-外壳；2-定子；3-转子
关磁阻电机的控制
开关磁阻电机具有明显的非线性 特性，系统难于建模，一般的线 性控制方式不适于采用开关磁阻 电机的驱动系统。主要控制方式 有模糊逻辑控制和神经网络控制 等。
OPTION
04 金融企业的运营优化：包括市场和渠道分析优化、产品和服务优化、舆情分析。
OPTION
2.3 大数据的应用
制造行业
大数据在制造行业的应用包括诊断与预测产品故障、分析工艺流程、改进生产工艺、 优化生产过程能耗和工业供应链分析与优化等，从而帮助企业提升工业制造的水平。
2.3 大数据的应用
驱动电机
电磁型电 机
非电磁型 电机
直流电机
交直流两 用电机
交流电机
步进电机
超声波电 机
雅典执行 器
磁致伸缩 执行器
静电执行 器
电磁铁型 直流电机
永磁直流 电机
交流整流 式电机
感应电机
同步电机
可变磁阻 型永磁型混合型带电刷直 流电机
无刷直流 电机
三相感应 电机
两项感应 电机
单项感应 电机
绕组磁场 型电机
目录 /Contents
1
人工智能
2
大数据
3
云计算
4
拓展知识——人工智能、大数据和云计算三者间的关系
5
课后练习
2.1 大数据的特点
规模大
1
2
价值大
速度快
4
3 多样性
2.2 大数据的技术组成
混合动力汽车的电机驱动系统PPT课件
在电动汽车中，系统集成化是降低成本的需要。电机驱动系统 的集成化包括两个方面：
（1）机电集成：电动机与发动机集成、电动机与变速器 （2）控制元件集成：电机驱动系统所有控制元件集成
.
10
活动二 直流电机及其控制系统
直流电机是指能将直流电能转换成机械能（直流电动 机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋 转电机。
.
17
3、电刷和电刷架
与换向器保持滑动接触，是将电流引入电枢使之 产生定向转矩
电刷一般是四个，相对安装是同极，分别为绝缘 电刷和搭铁电刷。
.
18
4、前后端盖与轴承
前端盖用钢板压制，内装电刷架。
后端盖用灰铸铁或用铝合金铸造，内装电机传 动机构，设拨叉座及驱动齿轮行程调整螺钉。
5、机壳
机壳为基础件，并起导磁作用，用钢管制成，其 一端开有窗口，作为观察电刷与换向器之用，壳 上只有一个与外壳绝缘的电源接线柱，并在机壳 内部与磁场绕组的一端相接。
６、性价比高
电机驱动系统作为整车的一个元件，在保证性能的前提下，造价 不能太高，尤其是当前世界汽车行业竞争激烈的环境下，提高驱 动电机的性价比才能为电动车的产品化铺平道路。
.
4
三、电机驱动系统的电机及其控制器
电机是应用电磁感应原理运行的旋转电磁机械，用于 实现电能与机械能的转换。
电动机一般按要求具有电动和发电两项功能，按类型 可选用直流电动机、感应电动机、永磁同步电动机、 开关磁阻电动机四大类
永磁式直流电动机磁极磁通工作时保持不变，其转速随 转矩的增加而近似地按线性规律下降，但下降很小。
电磁式直流电动机按励磁绕组与电枢绕组的连接关系又 可分并励式、串励式和复励式三种
.
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电动汽车电机驱动控制系统设计方法
[摘要]随着国家新能源汽车的发展，电机技术也实现了很大的进步，特别
是电动汽车的电机驱动控制技术日益完善。
本文通过分析电动汽车电机及其驱动
系统的种类，探讨了相应的控制技术运用，以供相关工程人员参考借鉴。
[关键词]电动汽车；电机；控制
1电机驱动控制系统介绍
作为电动汽车的核心部件之一，电机驱动控制系统设计得是否合理，对于
车辆的性能有着非常重要的影响。
该系统最重要的功能就是在司机驾驶车辆的过
程中，将蓄电池中的电能高效地转化为车辆行驶的动能，尽可能降低车辆行驶过
程中所遇到的阻力[1]。
从宏观层面上来看，电机驱动控制框架可以分为两个板块。
第一个板块是电器系统，该系统由控制器、功率转换机以及电动机三个主要部分
组成，是电动汽车与传统汽车区别最大的地方。
第二个板块是机械系统，主要包
括充电器、刹车踏板、加速踏板、差速器以及传动轴等。
2电动汽车工作原理
电动驱动系统主要由动力电池组、电池管理系统（BMS）、驱动电机、变速箱、控制系统等部分组成。
电池管理系统对动力电池组充电、放电时的电流、电压、放电深度、电池温
度等进行监控，保持单体电池间的一致性。
驱动电机是纯电动汽车行驶的唯一动
力装置。
电机控制器（MCU）接收来自整车控制器的指令，将动力电池直流电流
进行逆变控制，形成三项交流电进行电机转矩转速控制，并检测电机及控制器状
态进行故障诊断。
整车控制器（VCU）将驾驶员意图通过加速踏板信号转换为动
力系统的需求信号，对整车能量进行管理，对各系统进行监控并及时反馈信息和
报警等。
直流电动机、感应电动机、永磁电动机、开关磁阻电动机这4大类是当前电
动汽车中的主要开发和应用类型。
电动汽车电动控制系统要求具备一定的功率以
及转矩密度，要求宽速域范围中，驱动以及电动控制能够符合功率要求，具备可
靠的控制能力和过载性能，从而提升汽车启动和加速过程。
3驱动控制系统软件设计
电机驱动控制系统的软件可以将控制算法、控制逻辑和汽车的整个硬件资
源进行高效连接。
从微观层面上来讲，软件设计部分主要包括PI算法设定以及
PI控制参数的整定工作，此外，还涉及到PWN输出系统以及中控/中断程序的设计。
3.1PI控制算法设计
3.1.1设计思路。
在完整的PID控制器当中，主要分为比例、积分、微分三个
环节，其中比例模块的主要功能是对汽车运动中产生的偏差瞬间进行及时反映，
通过比例的调节来减少偏差，比例的系数越高，则代表PID控制系统的控制能力
越强。
而积分模块的主要作用是将偏差的积累作为输出，借助这种累计输出来消
除系统中的静态误差。
这里需要注意的是，积分模块虽然可以避免静态误差对于
驱动系统的影响，但也会影响到驱动系统的反应速度。
积分常数的增加会减少超
调量，让整个驱动控制系统变得更加稳定。
而微分模块的主要功能是防止系统中
的偏差出现变化，通过减少超调量的方式来解决振荡问题，让该系统的运行变得
更加平稳[2]。
利用PI系统来对电动车的电机驱动控制系统进行滞后—超前的校正
工作有两个优势。
第一是可以提升整个控制系统运行的稳定性;第二是可以在消
除静差和快速响应之间寻找到巧妙的平衡。
3.1.2算法实现与整定。
电机驱动控制系统控制器PI算法模块的程序流程，如
图1所示。
系统在运行的过程中，从CAN总线处接收PI控制参数，利用系统中
的定时器每间隔一段时间就自动中断一次，以此来完成针对控制系统参数的调整。
在LPC2119系统中的PWN单元，可以通过改变输出波形的方式来灵活调控波形占
空比，进而完成对于驱动控制系统的实时控制。
在一般情况下，输出控制增量会
在一个相对较小的范围内波动最后达到平滑控制，所以在程序中对输出增量大小
规定了上限值U
max 和下限值U
min
；PI参数的整定方式目前主要有两种，第一种是理
论计算整定，这种方式要利用已知过程数学模型，计算过程十分繁琐，工作量巨大，可靠性比较低。
第二种是工程整定法，这种整定方式的特点是不需要已知数学模型，在电机驱动控制系统运行过程中直接进行整定。
这种方式的优势在于计算量小，方法简便，是目前比较流行的一种整定方法。
图1增量式PI控制算法流程图
3.2主程序与中断程序设计
主程序的主要任务是对整个控制系统进行初始化，主要包括模数转换模块初始化、PWN输出模块初始化以及LPC2119内核的初始化等工作，控制系统在完成初始化之后自动进入中断程序。
其主程序流程图，如图2所示。
当传感器传输的信号输入到LPC2119中以后，最先开始的就是对该信号进行AD采样工作，采样结束之后进行数字滤波[3]。
控制系统中的判断子系统先对制动信号进行检查，如果存在制动信号，就要启动再生制动控制程序，如果没有制动信号，就检查有无加速信号，如果存在加速信号，那么就启动电流调节算法。
反之则结束中断系统。
图2主程序流程框图
4驱动控制装置硬件设计
4.1设计需求
在设计驱动控制装置硬件的过程中，主要考虑的需求包括以下几个方面。
第一，在司机踩下加速踏板之后，可以对加速踏板的操纵变化做出及时的反馈，
在确保操作准确的前提下，尽可能快速做出对于电机转速的调控。
第二，硬件系
统要收集与电机操纵相关的各种信号，对汽车运行中所产生的各种数据进行筛查。
主要包括蓄电池的电压，电枢电流，加速踏板、制动踏板信号等数据。
第三，硬
件系统要保证与汽车外部设备之间顺畅的沟通，做好信号的检测工作。
第四，要
保证硬件的稳定性，任何零件在振动状态下都要保持紧固，可以在极端温度下进
行正常工作。
第五，当车辆由于某种原因而出现过电压或者过电流故障的时候，
控制装置可以自动切断主控制回路，同时向司机发出警报信号。
4.2主控回路硬件设计
目前，主控回路在硬件层面的设计以PWM调速系统为主，其具有电路设计
简单，零件数量少，反应速度快等特点[4]。
LPC2119主控芯片可以同时支持6个PWM控制单元。
这里需要注意的是，在车辆行驶过程中，需要实现前进以及倒退
等功能，因为在采用内燃机变速器的情况下，电动汽车可以通过倒挡来实现倒车。
PWM控制装置的另一个特点就是结构简单。
这种组合模式中电枢电流无法实现逆
向流动，因此其无法在制动状态下进行工作，因此只能作为单象限使用。
电动汽
车的兴起对于缓解能源压力以及环境保护工作都具有重要的意义，人们对于这种
清洁环保的出行方式也越发认可，为了保证电动汽车能够稳定运行，设计人员要
对电机驱动控制系统进行科学合理的设计，为该行业的稳定发展保驾护航。
5结语
综上所述，电动汽车电机控制技术是电动汽车关键技术之一，电动汽车电机
驱动系统及其控制系统构成了电动汽车的“心脏循环系统”，它直接决定着电机
的效率、密度以及调速状况。
因此，需要大力提高电动汽车电机驱动系统的驱动
能力和可靠性，才能确保整车的运行安全。
参考文献：
[1]丁荣军，刘侃.新能源汽车电机驱动系统关键技术展望[J]中国工程科学，2019（3）.
[2]范常胜.汽车发动机电控系统故障检测与维修[J]汽车实用技术，2017（6）：111-112.
[3]徐雪楠，李亚林.混合励磁同步电机及其控制技术[J].内燃机与配件，2018（19）：189-190.
[4]刘芳，易念慈.电动汽车的电气驱动技术及其发展[J].汽车工程师，2018（02）：14-15+24.。