电动车电机控制工作原理及优化方案
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新能源汽车的三电是指：动力电池、驱动电机、整车电控。
三电动车是新能源汽车的核心。 在动力电池技术的发展过程中，新技术、新热点不时出现。 在电子控制领域，我们的发展一直处于比较早期的阶段。
电控效率的提升可以显着提高纯电动汽车的整车经济性。
电子控制，广义上包括整车控制器、电机控制器和电池管理系统。
本文介绍了电机控制的工作原理和优化方案。
01.电机控制器
电机控制器是连接电机和电池的神经中枢。 用于调整车辆的各种性能。 足够智能的电控，不仅能保证车辆的基本安全和精准控制，还能让电池和电机发挥出全部实力。
02.电机控制器的工作过程
电机控制器单元的核心是驱动电机的控制。 动力单元的提供者——动力电池提供直流电，而驱动电机则需要三路交流电。 因此，电控单元需要实现的是电力电子技术中称为逆变器的过程，即将动力电池端的直流电转换成电机输入侧的交流电。
为实现逆变过程，电控单元需要直流母线电容、IGBT等元器件协同工作。 电流从动力电池端输出时，首先需要经过直流母线电容消除谐波成分，再通过IGBT开关管的控制和其他控制单元的配合，最终得到直流电。转换成交流电，最后作为动力电动机使用。 输入电流。 如上所述，电控单元通过控制动力电机三个输入电流的频率，配合动力电机上的速度传感器和温度传感器的反馈值，最终实现对电机的控制。
下图是典型的纯电动汽车动力系统电气图，其中蓝色线为低压通讯线，所有的通讯、传感器、低压电源等都必须通过这个低压接头引出，连接整车控制器和动力电池管理系统。
红线是高压电源线。 两对高压连接器。 一对输入接口，用于连接动力电池组的高压接口； 另一对为高压输出接口，连接电机提供控制电源。
电机工作原理的不同直接影响调节过程的复杂性和准确性。
按控制从易到难依次为无刷直流电机、永磁同步电机、开关磁阻电机、异步电机。
电子控制的难点不仅包括硬件系统设计的规模和成本，还包括软件算法所达到的控制精度以及实现该精度所采用的策略和方法的鲁棒性。
人们期望的是一种硬件结构简单、软件算法简单、控制精度高、系统稳定性好的控制系统。
03.电机控制器主电路选型
选型依据：电机控制器是具有特定功能的逆变器。 它利用电力电子技术中的稳压和调频技术，将储存在动力电池中的直流电调制成控制电机所需的方波或正弦波交流电。 ，改变输出功率的电压、电流幅值或频率，进而改变电机的转速和扭矩，达到控制车辆速度和加速度的目的。
在电力电子电路设计中，根据不同的调速要求，做出不同复杂程度和不同成本的设计。
例如用于直流电机的控制。 若采用单管斩波电路，则只能单向调节速度，电流不能反向； 若采用双管斩波电路，可实现能量回馈，但不能使直流电机换向； 如果采用H桥型斩波电路，可以调节直流电机的转速，可以回馈能量，可以反转励磁电流。
但是，在以上三种选择中，一种比另一种更复杂，成本也比另一种高。 设计人员需要在性能和成本之间做出选择。 最贵的不一定是最好的，适合的才是好的。
04.分布式驱动电动汽车集成控制
分布式驱动电动汽车具有操控性好、传动链短、结构紧凑、车内空间利用率高等优点，一直是研发的重点。 此外，每个车轮的驱动电机可以独立控制。 通过合理分配电机扭矩，充分利用电机的高效区间，结合反馈制动策略，提高车辆的经济性。
为了提高控制系统对车辆参数、状态和车辆行驶环境的适应性，需要设计满足控制要求的状态估计和参数辨识算法，同时保证控制的稳定性-估计系统，分布式驱动提供车辆状态估计算法。 更大的可能性。
为保证分布式驱动电动汽车在复杂工况下的良好行驶性能，解决多控制目标、多控制功能、多执行器、多维运动的协调问题，集成控制成为当前分布式驱动电动汽车动态控制研究重点。
传统上，独立设计的控制器有自己明确的控制目标。 但是，各个系统之间存在一定程度的功能重叠和干扰。 因此，多个执行系统的动作分配和多个控制目标的协调是系统集成控制策略的关键。
集成控制系统架构
05.电控系统效率优化技术
电控系统效率提升1%，对整车的经济性和轻量化非常有利。 效率优化技术包括载波频率动态调整、DPWM波产生技术、过调制技术、广域高效HSM电机。
电控系统的主要损耗源是逆变部分，70%的逆变损耗来自开关部分。
从降低开关损耗的角度出发，研究了载频动态调整技术。 通过仿真测试发现，调整开关频率后，控制器的效率可提高约2%。 采用动态载波频率技术，特别是在低速时，当载波频率不是那么高时，调整载波频率可以有效降低控制器效率。 控制器的损耗和效率初步估计为每 100 公里提供约 1.5 公里。 载波频率不能无限降低，需要考虑车辆噪声和电机控制的需要。
针对不连续波传输的技术应用，采用DPWM技术，开关次数比COWM技术减少1/3，可显着减少开关次数，达到降低开关损耗的目的。
当调制比M>0.816时，CPWM和DPWM调制下的谐波大致相同。 这个区域可以使用DPWM技术来减少器件损耗。
控制器损耗包括开关损耗和传导损耗。 导通损耗与输出电流有很大关系。 当输出功率一定时，当输出电流减小时，需要相应地提高输出电压。
通过加入过调制，可以有效提高弱磁区的输出功率和输出转矩，输出电压可以提高4%，峰值功率可以提高4%左右，可以改善动态性能高速行驶的车辆；
通过加入过调制，输出相同的功率，电流会明显降低，可以减少系统发热，提高控制器的过载能力，提高整车的动力性能；
通过加入过调制，可以有效提高基波电压。 与无过调制相比，可以有效提高电机效率，电机电流可以显着降低（0~8%），效率提升可以有效延长续航里程。
除了电控效率的提升，还包括电机效率的提升。
HSM电机混合同步电机，与IPM电机相比，可以兼顾低速区和高速区的效率。 尤其是在中高速恒功率运行领域，HSM的效率优势更加明显。 测试发现，在低速区和高速区，HSM的效率均高于传统IPM电机。 一般来说，使用高速磁技术后，电机的效率可以得到提升。
在公交车和集团车工况中，IPM电机与HSM电机相比，HSM电机占优势。
综合考虑整车能效定向优化技术，通过调整电机各损耗分量的比例，实现效率的定向优化。 结合具体车型的路况信息，定制开发综合能效更高的电机，提升续航里程。
06.电动汽车电机控制器技术发展趋势