電動汽車系統(tǒng)中的其他電機(jī)控制（第 1 部分）

1.前言

當(dāng)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(shí)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(jìn)系統(tǒng)由電動機(jī)驅(qū)動的任何運(yùn)輸設(shè)備（混合電動/內(nèi)燃系統(tǒng)將被稱為混合電動），但該術(shù)語的更廣泛定義甚至可以擴(kuò)展到電氣化（使用電動機(jī)代替液壓或皮帶驅(qū)動系統(tǒng)）在電力和非電力推進(jìn)系統(tǒng)中。而這種電氣化往往會導(dǎo)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(jī)控制子系統(tǒng)

在本次討論中，我們希望將重點(diǎn)放在電機(jī)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(yīng)或永磁同步）推進(jìn)（牽引）電機(jī)，它們是大型汽車、公共汽車和車隊(duì)車輛的發(fā)電廠（以及內(nèi)燃替代或補(bǔ)充）。這些牽引電機(jī)——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(jìn)系統(tǒng)需要從零到非常低速運(yùn)行期間的非常平穩(wěn)的控制，并且通常是產(chǎn)品整體運(yùn)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(yùn)輸設(shè)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(yīng)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(jī)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(jī)軸的角度和速率。PGA411-Q1軸角數(shù)字轉(zhuǎn)換器的架構(gòu)能夠幫助設(shè)計人員提高終端設(shè)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(jī)、工業(yè)交流（AC）伺服電機(jī)控制和機(jī)械手臂控制。

另一種方法是通過使用軟件和可編程外圍設(shè)備將關(guān)鍵激勵和模數(shù)解碼集成到電機(jī)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(dú)特功能。

雖然這些推進(jìn)電機(jī)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(diǎn)是必須控制的其他電動機(jī)。 

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

輔助電機(jī)是指用于運(yùn)行輔助功能的電機(jī)，這些電機(jī)在歷史上一直由皮帶（來自內(nèi)燃機(jī)的能量）或液壓系統(tǒng)驅(qū)動?？照{(diào)壓縮機(jī)、水/油/冷卻液泵、風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)、渦輪機(jī)、封閉裝置，甚至各種工具（農(nóng)場設(shè)備、叉車等上的升降機(jī)、把手等）現(xiàn)在需要由電動機(jī)驅(qū)動。大多數(shù)這些應(yīng)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(jī)用于控制不同負(fù)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(jìn)行換向，

這個市場有兩個相關(guān)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(yīng)商都是皮帶驅(qū)動或液壓版本的專家——甚至是電機(jī)本身——但不一定是電子電機(jī)控制！其次，許多一直在為這些輔助系統(tǒng)購買電機(jī)和電機(jī)控制器的電動汽車客戶——尤其是如果他們專注于推進(jìn)系統(tǒng)——正在研究引入這些輔助控制子系統(tǒng)的設(shè)計是否可行和經(jīng)濟(jì)上有利可圖內(nèi)部。

這導(dǎo)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(jìn)行設(shè)計；現(xiàn)有供應(yīng)商正在尋找最新的控制技術(shù)以保持其電機(jī)加控制業(yè)務(wù)；來自相鄰行業(yè)（電器和工業(yè)）的電機(jī)控制供應(yīng)商希望通過成為新供應(yīng)商或提供設(shè)計專業(yè)知識來擴(kuò)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(jī)控制系統(tǒng)，用于各種可能變化的電機(jī)，應(yīng)用于各種 EV 應(yīng)用。