电动汽车系统中的其他电机控制（第 1 部分）

1.前言

当我们听到 EV（电动汽车）时，我们可能会立即想到高速公路上涌动的能量。但实际上，电动汽车涵盖的产品范围非常广泛。

电动汽车是推进系统由电动机驱动的任何运输设备（混合电动/内燃系统将被称为混合电动），但该术语的更广泛定义甚至可以扩展到电气化（使用电动机代替液压或皮带驱动系统）在电力和非电力推进系统中。而这种电气化往往会导致需要其他电源转换子系统；电池管理、电池充电（车载或非车载站）、再生/回收充电、DC-DC转换和DC-AC逆变。

2.电机控制子系统

在本次讨论中，我们希望将重点放在电机控制子系统上。同样，我们的第一个想法可能是令人惊叹的多千瓦交流（异步感应或永磁同步）推进（牵引）电机，它们是大型汽车、公共汽车和车队车辆的发电厂（以及内燃替代或补充）。这些牵引电机——即使用于小型电动车等较小的东西——也会产生移动车辆所需的扭矩。 

大多数推进系统需要从零到非常低速运行期间的非常平稳的控制，并且通常是产品整体运行不可或缺的一部分。出于这个原因，几乎总是使用转子传感器。在小型个人运输设备中，这些可能是低成本磁性霍尔传感器，而在较大的高速公路边界应用中，它们可能使用旋转变压器。旋转变压器是一种模拟绝对位置传感器，以其整体稳健性和紧凑的占地面积而闻名。旋转变压器传感器由正弦载波输入激励，转子的绝对位置被编码到一对调幅正弦输出上。然后可以捕获和解码这些输出，以生成数字电机控制器可以使用的绝对转子角的数字版本，PGA411-Q1。

PGA411-Q1与市面上的其他解决方案相比，此新装置无需外部元件，即可激励分解器传感线圈，并同时计算旋转电机轴的角度和速率。PGA411-Q1轴角数字转换器的架构能够帮助设计人员提高终端设备的系统精度和稳定性，如混合动力汽车/电动车（HEV/EV）牵引逆变器、电动助力转向系统、集成启停发电机、工业交流（AC）伺服电机控制和机械手臂控制。

另一种方法是通过使用软件和可编程外围设备将关键激励和模数解码集成到电机控制器本身中，只需一些简单的接口所需的外部电路。这是我们的Delfino™ F2837x和Piccolo™ F2807x微控制器 (MCU)提供的独特功能。

虽然这些推进电机很棒，但它们也是电动汽车的明星。因此，本文其余部分的重点是必须控制的其他电动机。 

大多数其他电机都是低电压和中低电流，非常适合 TI 电机控制和驱动技术。 

辅助电机是指用于运行辅助功能的电机，这些电机在历史上一直由皮带（来自内燃机的能量）或液压系统驱动。空调压缩机、水/油/冷却液泵、风扇、鼓风机、涡轮机、封闭装置，甚至各种工具（农场设备、叉车等上的升降机、把手等）现在需要由电动机驱动。大多数这些应用在性质上非常相似，具有低压总线（最常见的是 12、24 或 48 V）和中低电流（<5A 至 50A）。电机用于控制不同负载下的可变速度或扭矩。虽然由于历史原因，有些人可能仍然使用霍尔传感器进行换向，

这个市场有两个相关的趋势值得注意。首先，这些类型子系统的许多传统供应商都是皮带驱动或液压版本的专家——甚至是电机本身——但不一定是电子电机控制！其次，许多一直在为这些辅助系统购买电机和电机控制器的电动汽车客户——尤其是如果他们专注于推进系统——正在研究引入这些辅助控制子系统的设计是否可行和经济上有利可图内部。

这导致了市场的转变：电动汽车客户评估他们是否可以自己进行设计；现有供应商正在寻找最新的控制技术以保持其电机加控制业务；来自相邻行业（电器和工业）的电机控制供应商希望通过成为新供应商或提供设计专业知识来扩大其客户群。三者的愿望都是一样的：快速评估然后开发低电压、高性能、高效率、无传感器的电机控制系统，用于各种可能变化的电机，应用于各种 EV 应用。