電動車驅動電機的控制系統設計

劉文豪 何清泉 陳文凱

（天津金箭電動車有限公司，天津 301741）

引言

電動車驅動電機的控制系統設計是電動車驅動電機生產的重要基礎。采用電動車驅動電機的控制系統設計是電動車生產的重要工作內容，良好的電動車驅動電機的控制系統設計可以提高電動車的質量。因此，對電動車驅動電機的控制系統設計進行研究是十分重要的。基于此，下文將就電動車驅動電機的控制系統設計進行詳細研究。

一、開展電動車驅動電機的控制系統設計研究的必要性分析

當前，電動汽車作為綠色出行方式得以不斷發展，由于其綠色節能的特性，使其需求不斷增大，為了順應電動車行業的發展趨勢，對電動車驅動電機的控制系統設計進行研究，以期生產設計出性能更加優良的電動車驅動電機，可以有效推動電動車行業的發展。相比于傳統的汽車，電動車具有環保特質，以可再生能源為電動車驅動，驅動電機是電動車的主要動力來源，相當于傳統汽車的發動機，綠色環保的特性讓電動車作為目前流行的發展產物被用戶廣泛接受，提高了電動車的質量，因此，必須對電動車驅動電機的控制系統設計進行研究。

二、電動車驅動電機的控制系統設計方法分析

（一）恒功率區控制策略

當電動車驅動電機的轉速超過一定范圍時，就會進入恒定功率區，之所以進入恒定功率區是為了控制功耗，此時如果想進一步提高轉速，提高電動車驅動電機的驅動能力，就需要對電流進行調節。恒功率區采用電機弱磁控制，增大轉速的機制是降低勵磁動勢，從而提高電動車驅動電機的轉速，可以通過漏磁磁路和復合轉子設計，也可以提高定子直軸電流。當電壓達到極限時，永磁同步電機 轉子磁鏈就要相應的減小，從而避免提高電動車驅動電機時電壓不穩定，從而對電動車驅動電機的運行產生影響。在電動車驅動電機控制系統中，無論是轉速調節器還是電流調節器都采用PI 調節器，采用恒功率區電動車驅動電機控制策略的優點之一就是電動車驅動電機功率保持在較為穩定的范圍，當提高轉速時，也不會使得電壓產生過大影響，從而保證電動車驅動電機運行的穩定性。

（二）恒轉矩區控制策略

相比于恒功率區控制，恒轉矩區控制的方法比較多樣，比如電流控制、最大效率控制等。當電流分量為零時，磁阻轉矩也為零，電動車驅動電機的控制特性和 他勵直流電機相似，其中永磁體的存在使得電樞反應比較弱，定子電流沒有弱磁 分量，無去磁現象發生，因此，恒轉矩區控制較為穩定，且結構比較簡單。

三、電動車驅動電機控制設計方法研究

（一）計算機輔助設計

計算機輔助設計的實質是利用計算機及其圖形設備幫助使用人員進行電動車驅動電機設計工作。在電動車驅動電機系統設計中，計算機輔助設計有以下幾個方面的應用：應用計算機對各種不同的方案進行大量的計算、分析和比較，以決定最優方案；將各種各樣的設計信息，不論是什么形式的信息，數字、文字或是圖形，都能將這些信息存放在計算機的內存或外存里，并能在使用的時候快速地進行檢索；在使用計算機輔助設計時，工作人員通常只需要根據基本需求構造出草圖，然后將草圖交付給計算機，計算機根據需求不斷對草圖進行修改、優化，自動產生設計結果，最終設計出工作人員期望的工作圖，不同于傳統的人工設計，在應用計算機輔助設計技術的過程中，工作人員無需人工對圖紙進行不斷修改，只需要根據設計需求，將電動車驅動電機設計中的相關數據以及產品的各項參數輸入到CAD 之中，就可以了，當CAD 捕獲到參數時，就開始對數據進行分析計算，最終將符合期望的各項數據以及圖紙結果等數據信息呈現在計算機屏幕上，最終得到的設計結果準確性來說相對較高。通過使用計算機輔助設計，可以節省大量的人工計算、設計過程，全部由自動化軟件CAD 實現，極大地提高了電動車驅動電機設計的準確性、效率等。

（二）計算機輔助制造

計算機輔助制造的實質就是計算機數值控制，即將計算機應用于制造生產過程的過程或系統。計算機輔助制造技術能夠對產品制造過程進行建模，通過使用計算機對數據進行識別，再使用得到的信息對需要進行設計的產品進行表述，比如：產品形狀結構的描述、產品加工特性的描述等。建模完畢后，計算機輔助制造將會初步生成設計的圖象，工作人員根據電動車驅動電機設計需求，對圖形進行各種變換、編輯、消隱、光照等處理。在建模過程中，系統也會不斷地進行信息存儲，與人工制造相比，采用計算機輔助制造這項自動化技術省去了大量的計算、數據記錄等工作。當設計初步建模完畢以后，就要進行詳細分析與優化工作，計算機自動的計算電動車驅動電機設計的體積、重心、轉動慣量等重要參數，以確保做好進一步設計工作。數據計算完畢后，計算機就要根據計算出的數據進行模擬、仿真工作，工作人員根據設計草圖初步設計出樣品，隨后對產品進行各種試驗與測試，以此測試產品的性能，工作人員要不斷對產品進行測試與優化，最終設計出符合預期的產品。通過使用計算機輔助制造電動車驅動電機，不僅可以設計出草圖，還可以進行建模，極大地提高了電動車驅動電機設計的智能性。

（三）數據輔助管理

在電動車驅動電機設計過程中，有大量的參數、數據信息需要進行儲存，如果采用人工的方式，不僅耗費人力物力，還存在著數據不易保存、整理不夠規范等弊端，因此，將自動化技術應用到數據輔助管理工作中，可以為電動車驅動電機設計帶來極大的便利。

工作人員利用專門信息輔助管理軟件進行數據管理工作，比如，在存儲一些數據信息時，工作人員就可以利用計算機的數據庫管理等自動化技術。工作人員只需要將圖紙、測試數據等中的數據信息登記在電腦中，保存成文件，或者建立一個專門的數據庫，將所有的數據信息存儲到數據庫中等，并利用電腦外部存儲設備對信息進行備份即可，自動化軟件將會按照設定自動地對數據信息進行存儲、分類，無需人工進行干預，當需要使用數據信息時，工作人員只需要在數據庫或者文件中進行簡單的索引工作就可以查找到所需的數據，這樣的方式有效地提高了電動車驅動電機設計工作的效率。需要注意的是，雖然許多數據輔助管理軟件已經廣泛應用于電動車驅動電機設計中，但是由電動車驅動電機設計規模存在差異，有的電動車驅動電機設計涉及到的數據信息較多，所需的存儲空間較多，因此，普通的數據輔助管理系統并不能滿足電動車驅動電機設計工作的數據存儲需求，而如果此時仍采用計算機存儲就可能導致相關數據信息的丟失，因此，當所需要存儲的數據信息超出設備存儲上限時，在應用自動化技術時，工作人員就必須建立大型的專門的數據輔助管理系統，以存儲大量的電子數據。采用自動化技術對電動車驅動電機設計過程中產生的各項數據進行存儲，在確保各項參數、數據的準確性的同時，也為電動車驅動電機設計工作帶來了極大的便利。

四、電機控制系統的算法實現

電動車驅動電機控制系統設計算法實現主要包含兩部分，分別是主程序模塊以及中斷服務子程序模塊。

（一）主程序模塊

其中，主程序模塊主要負責初始化工作，以及對寄存器和各個變量進行控制。主程序模塊主要包含處理器、A／D 轉換模塊、SCI 總線，當初始化工作完成以后，就要進入中斷服務子程序模塊。

（二）中斷服務子程序模塊

中斷服務子程序是電動車驅動電機控制系統的核心，其中包括電機轉速測 定、Clarke 變換、矢量分析等。

結論：綜上所述，對電動車驅動電機控制系統進行研究，不僅可以有效降低生產成本、勞動成本，也可以提高電動車驅動電機控制系統設計的精確性，智能性等，對于電動車驅動電機控制系統設計工作有著良好的促進作用。