電動汽車系統(tǒng)中的其他電機控制（第 1 部分）

1.前言

當我們聽到 EV（電動汽車）時，我們可能會立即想到高速公路上涌動的能量。但實際上，電動汽車涵蓋的產(chǎn)品范圍非常廣泛。

電動汽車是推進系統(tǒng)由電動機驅(qū)動的任何運輸設備（混合電動/內(nèi)燃系統(tǒng)將被稱為混合電動），但該術語的更廣泛定義甚至可以擴展到電氣化（使用電動機代替液壓或皮帶驅(qū)動系統(tǒng)）在電力和非電力推進系統(tǒng)中。而這種電氣化往往會導致需要其他電源轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)；電池管理、電池充電（車載或非車載站）、再生/回收充電、DC-DC轉(zhuǎn)換和DC-AC逆變。

2.電機控制子系統(tǒng)

在本次討論中，我們希望將重點放在電機控制子系統(tǒng)上。同樣，我們的第一個想法可能是令人驚嘆的多千瓦交流（異步感應或永磁同步）推進（牽引）電機，它們是大型汽車、公共汽車和車隊車輛的發(fā)電廠（以及內(nèi)燃替代或補充）。這些牽引電機——即使用于小型電動車等較小的東西——也會產(chǎn)生移動車輛所需的扭矩。 

大多數(shù)推進系統(tǒng)需要從零到非常低速運行期間的非常平穩(wěn)的控制，并且通常是產(chǎn)品整體運行不可或缺的一部分。出于這個原因，幾乎總是使用轉(zhuǎn)子傳感器。在小型個人運輸設備中，這些可能是低成本磁性霍爾傳感器，而在較大的高速公路邊界應用中，它們可能使用旋轉(zhuǎn)變壓器。旋轉(zhuǎn)變壓器是一種模擬絕對位置傳感器，以其整體穩(wěn)健性和緊湊的占地面積而聞名。旋轉(zhuǎn)變壓器傳感器由正弦載波輸入激勵，轉(zhuǎn)子的絕對位置被編碼到一對調(diào)幅正弦輸出上。然后可以捕獲和解碼這些輸出，以生成數(shù)字電機控制器可以使用的絕對轉(zhuǎn)子角的數(shù)字版本，PGA411-Q1。

PGA411-Q1與市面上的其他解決方案相比，此新裝置無需外部元件，即可激勵分解器傳感線圈，并同時計算旋轉(zhuǎn)電機軸的角度和速率。PGA411-Q1軸角數(shù)字轉(zhuǎn)換器的架構能夠幫助設計人員提高終端設備的系統(tǒng)精度和穩(wěn)定性，如混合動力汽車/電動車（HEV/EV）牽引逆變器、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、集成啟停發(fā)電機、工業(yè)交流（AC）伺服電機控制和機械手臂控制。

另一種方法是通過使用軟件和可編程外圍設備將關鍵激勵和模數(shù)解碼集成到電機控制器本身中，只需一些簡單的接口所需的外部電路。這是我們的Delfino? F2837x和Piccolo? F2807x微控制器 (MCU)提供的獨特功能。

雖然這些推進電機很棒，但它們也是電動汽車的明星。因此，本文其余部分的重點是必須控制的其他電動機。 

大多數(shù)其他電機都是低電壓和中低電流，非常適合 TI 電機控制和驅(qū)動技術。 

輔助電機是指用于運行輔助功能的電機，這些電機在歷史上一直由皮帶（來自內(nèi)燃機的能量）或液壓系統(tǒng)驅(qū)動?？照{(diào)壓縮機、水/油/冷卻液泵、風扇、鼓風機、渦輪機、封閉裝置，甚至各種工具（農(nóng)場設備、叉車等上的升降機、把手等）現(xiàn)在需要由電動機驅(qū)動。大多數(shù)這些應用在性質(zhì)上非常相似，具有低壓總線（最常見的是 12、24 或 48 V）和中低電流（<5A 至 50A）。電機用于控制不同負載下的可變速度或扭矩。雖然由于歷史原因，有些人可能仍然使用霍爾傳感器進行換向，

這個市場有兩個相關的趨勢值得注意。首先，這些類型子系統(tǒng)的許多傳統(tǒng)供應商都是皮帶驅(qū)動或液壓版本的專家——甚至是電機本身——但不一定是電子電機控制！其次，許多一直在為這些輔助系統(tǒng)購買電機和電機控制器的電動汽車客戶——尤其是如果他們專注于推進系統(tǒng)——正在研究引入這些輔助控制子系統(tǒng)的設計是否可行和經(jīng)濟上有利可圖內(nèi)部。

這導致了市場的轉(zhuǎn)變：電動汽車客戶評估他們是否可以自己進行設計；現(xiàn)有供應商正在尋找最新的控制技術以保持其電機加控制業(yè)務；來自相鄰行業(yè)（電器和工業(yè)）的電機控制供應商希望通過成為新供應商或提供設計專業(yè)知識來擴大其客戶群。三者的愿望都是一樣的：快速評估然后開發(fā)低電壓、高性能、高效率、無傳感器的電機控制系統(tǒng)，用于各種可能變化的電機，應用于各種 EV 應用。