更小更智能的电机控制器推进HEV/EV市场

　　电机驱动控制的集成与设备智能技术为电动与混合动力车辆提供节省空间和成本的解决方案。

　　随着混合动力车辆/电动车辆（HEV/EV）市场不断扩大，人们对于更高效和智能的电机位置控制的需求也变得更为关键。今天，原始设备制造商（OEMs）比以往任何时候都更专注于如何增强电机的能力（例如：扭矩控制），同时通过诊断维持高度的系统可见性，以此保证时刻知晓系统的健康状况。为了达到这些目标，电机位置控制的高度集成解决方案，尤其是电机效率和扭矩控制的解决方案变得至关重要。

　　前言

　　随着世界范围的人们对更高能源效率的交通方式的需求增加，HEV/EVs将首当其冲，成为人们的首要选择的交通方式。为了更好的了解电动与混合动力车辆市场的潜力与发展情况，我们不可避免的要知道在本文中提到的是什么类型的车辆。在Strategy Analytics［1］的报告中："2007年到2021年混合动力车辆系统的需求预测，"将HEV/EV分为四类：

　　1. 轻度混合动力

　　2. 完全混合动力

　　3. 插电式混合动力

　　4. 纯电动

　　这些分类的每一种均考虑车辆电机的功率以及电机在系统中准确负责的任务。例如，在上述报告中，Strategy Analytics将轻度混合动力车辆归到电机功率小于20kW的那一类。此种电机用于配合内燃发动机的刹车恢复和扭矩辅助功能。一旦你理解了轻度混合动力与纯电动的权衡，就更容易理解电机位置传感器在该领域的总体有效市场。表1列出了Strategy Analytic报告中定义的系统分类，这些会贯穿全文。

　　既然我们已经了解正讨论的车辆类型，那就深入研究市场，以此来更好得了解正在投资HEV/EV车辆的汽车制造商的潜在目标市场。

　　如表1所示，每部车辆都可能搭载1到4个电机。（搭载4个电机是出于每个轮胎都需要一台电机）。每台使用的电机都将需要搭配合适的系统，以安全高效地驱动与控制这些电机。这些系统需要具备控制可见性和粒度，以实现合适的扭矩与电机控制。牢记电机与其控制系统需要的知识，表2（同样来自Strategy Analytics的报告）给2015-2021期间市场上的每种类型车辆的数量一个估计值

　　表2显示出HEV/EV市场的稳定增长以及汽车市场对电动解决方案的兴趣。随着需求的增加，原始设备制造商将继续寻找提升这些车辆性能，并同时增加使用内置诊断、保护和监控设备增加系统自诊断容易性的方法。

　　为了了解这一新兴且发展迅猛的市场，了解该领域的汽车制造商所关注的主要驱动因素是至关重要的。首先是使这些车辆能够为他们的电机驱动器（逆变器）提供精确精准的电机控制非常重要。其次是为什么系统在设备层面的集成对为HEV/EV提供更小、更智能和更有效的解决方案非常关键。

　　精确精准的电机控制

　　对于任何车辆，不管电动与否，电机是驱动车辆前进的动力系统的中心部件。特别是电动车辆，需要电机的位置信息，包括角度和速度数据，以保证电机控制系统能够高效精确地工作。由逆变器收集的数据被积极用来控制和监控每个电机相中的电流情况。控制和调节电机电流的过程就是用来为电机创造扭矩的过程。电动车辆的扭矩控制对客户和汽车制造商均至关重要。扭矩至关重要的主要领域包括：

　　1. 在以低速启动电机和爬坡时需要高扭矩

　　2. 扭矩控制保证车辆高速度巡航时的高功率

　　3. 加速时的快速的扭矩响应要求精确的电机控制

　　4. 精确的电机和扭矩控制实现回馈制动需要的高频率

　　控制和理解电机中的扭矩使车辆可以为驾驶者向车轮提供更顺滑的动力。准确地了解电机位置是保证合适扭矩控制的关键。通过了解电机轴的准确定位以及搭载可以根据电机数据做出决策的智能系统，电动车辆的控制系统能够精确地计算出驾驶者需要的扭矩。控制越精确，用户在处理所列的任意一种情况时将获得更好的体验。

　　电动和混合动力车辆使用的电机控制系统的简单结构，见图1。预想该系统如何工作的，您可以想象一下作为驾驶员您在驾驶的时候决定改变速度的场景。当你使发动机/电机控制单元（逆变器）加速（或减速）时，车辆的电池提供驱动电机运行的动力。然后，位置感测器（旋转变压器）会读取电机的角度信息并将其转化成逆变器系统的微控制器可操作的格式。该数据一旦传输到微控制器，电机控制系统就可以增加或降低电机扭矩。这些速度的增加或降低以同样的方式被处理，而且合适的扭矩会根据用户的原始输入传递到系统。

　　集成

　　了解了电机控制在HEV/EV驱动系统中的重要性后，我们现在可以调查多种当今市场上用来增强控制车辆扭矩系统的方法。

电机控制系统的中心部件是一个逆变器电路板。该部