現(xiàn)代電動汽車是汽車、電力拖動、功率電子、智能控制、化學能源、計算機、新材料工程技術(shù)最新成果的集成產(chǎn)物。它清潔無污染，能量效率高，能源多樣化，結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，是21世紀的重要新型綠色環(huán)保交通工具。電動汽車已引起世界各有關(guān)部門的廣泛關(guān)注，汽車制造商正在積極研究其廣泛應(yīng)用的可能性。其中電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)是其研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)是一種轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，即車輛在行駛過程中，駕駛員是通過控制電動機的轉(zhuǎn)矩來實現(xiàn)汽車的起步、加速、減速等一系列的操作，所以快速、準確、可靠地控制驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)矩，在電動汽車研制中是至關(guān)重要的。

1電動汽車電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的發(fā)展目前，中國電動車輛以直流電機驅(qū)動為主。雖然直流電機易于控制，但是由于采用機械換向結(jié)構(gòu)，限制了電機的過載能力與速度的進一步提高，其最高轉(zhuǎn)速大概在6000-8000r/min之間，只是三相感應(yīng)電機最高轉(zhuǎn)速的一半甚至更低。機械換向結(jié)構(gòu)需要收稿曰期：2006-04-21業(yè)博士生，研究方向為新型傳動技術(shù)。定期維護，維護困難，并要產(chǎn)生火花，尤其是對無線電的干擾，這對高度智能化的未來電動汽車是致命的弱點。另外，直流電機及其驅(qū)動系統(tǒng)體積大，制造成本高，速度范圍有限，質(zhì)量重，能量密度較低。所有這些因素都限制和妨礙了直流電機在電動汽車中的進一步應(yīng)用。交流電機驅(qū)動系統(tǒng)與直流電機系統(tǒng)相比，它具有以下優(yōu)點：1）交流驅(qū)動系統(tǒng)的批量生產(chǎn)價格將與直流系統(tǒng)相當；2）交流電機的可靠性約為直流電機的6倍；3）整個交流驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性約為直流驅(qū)動系統(tǒng)的2倍；4）直流斬波調(diào)速系統(tǒng)的維護保養(yǎng)費用約為交流系統(tǒng)的2.5倍。因此交流電機驅(qū)動系統(tǒng)必將成為21世紀電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的主流。

2交流感應(yīng)電機驅(qū)動系統(tǒng)2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖父流感應(yīng)電機驅(qū)動系統(tǒng)主要由動力電池組、三相功率逆變器、三相交流異步電機、電機控制器、輔助系統(tǒng)組成，如所示。動力電池一般選擇鉛酸電池、鎳鎘電池和鎳氫電池等。三相功率逆變器一般采用絕緣柵極晶體管igbt以及驅(qū)動、自檢測、自保護功能融合在一起的智能功率模塊ipm.三相交流異步電機一般采用結(jié)構(gòu)簡單、維修方便的籠型電機。

2.2控制器自嵌入式dsp進入電機控制領(lǐng)域，1990年代以來，dsp在交流驅(qū)動系統(tǒng)中開始使用。由于交流感應(yīng)電機的數(shù)學模型是非線性強耦和的，因而其控制較為復(fù)雜。通過單一普通的單片機難以實現(xiàn)較好的實時性和快速性控制效果。美國it公司1997年推出的高性能16位數(shù)字信號處理器tms320c240具有較強的運算能力和快速實時處理能力，特別適合于三相交流感應(yīng)電動機的高性能控制，而且充分考慮了優(yōu)化電機控制所需的硬件結(jié)構(gòu)。數(shù)字信號處理器（dsptms320c240是一種高速專用微處理器，運算功能強大，能實現(xiàn)高速輸入和高速數(shù)據(jù)傳輸。tms320c240主要包括算術(shù)邏輯單元alu，寄存器集，輔助算術(shù)邏輯單元ralu，乘法器，乘法移位器，累加器，加法移位器，時鐘鎖相環(huán)電路，事件管理器（3個16位定時器，9個比較單元，12路pwm輸出，2路與光電編碼器接口的編碼單元），雙10位a/d轉(zhuǎn)換器，串行口，watchdog等。tms320c240內(nèi)部有兩路16通道的10位高速a/d轉(zhuǎn)換器，兩路可同時進行轉(zhuǎn)換，每次轉(zhuǎn)換時間最短為6.6ys，矢量控制系統(tǒng)中，通過快速采集感應(yīng)電機定子三相（或兩相）電流，由cpu進行坐標變換及矢量變換的運算后得到電流反饋值，實現(xiàn)對定子電流的幅值和矢量角的相位控制，因此可較好地提高調(diào)速的動態(tài)性能。同時，由于tms320c240具有快速數(shù)據(jù)處理能力和運算能力，使得較復(fù)雜的控制算法編程更加方便，大大簡化了硬件電路。dsp的控制原理如所示。

3矢量控制方法矢量變換控制是一種影響廣泛的交流電機變頻調(diào)速控制策略，能夠?qū)崿F(xiàn)對交流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩進行有效控制。1971年德國學者f.blashke提出交流電機的磁場定向即矢量變換控制的原理，矢量變換控制以異步感應(yīng)電機的雙軸理論為依據(jù)，在同步旋轉(zhuǎn)坐標系中把定子電流矢量分解為兩個分量，一個分量與轉(zhuǎn)子磁鏈重合，稱為勵磁電流分量；另一個分量與轉(zhuǎn)子磁鏈矢量垂直，稱為轉(zhuǎn)矩電流分量。通過控制定子電流矢量在旋轉(zhuǎn)坐標系中的位置及大小，即可控制勵磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的位置及幅值的大小，實現(xiàn)對磁場和轉(zhuǎn)矩的解耦控制。以異步電動機為例由其轉(zhuǎn)矩方程式：可知定子電流矢量在轉(zhuǎn)子磁鏈垂直方向上的分量slnz與轉(zhuǎn)子磁鏈相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，定義轉(zhuǎn)矩電流分量lti=slnz2；沿方向的分量csz%產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁鏈，定義勵磁電流分量lmi=cosz2，如所示。

定子電流——1信號處理系統(tǒng)保護中斷驅(qū)動保護中斷ad轉(zhuǎn)換中斷功率器件同步旋轉(zhuǎn)坐標系定時器中斷中斷處理dsp系統(tǒng)控制功能結(jié)構(gòu)圖選擇同步旋轉(zhuǎn)坐標系m-t，橫坐標軸m與轉(zhuǎn)子磁鏈矢量重合?？刂贫ㄗ与娏魇噶吭谛D(zhuǎn)坐標系中的位置及大小，從而控制它的兩個分量ln、lml的大小，進而控制異步電動機的磁通和轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)對磁通和轉(zhuǎn)矩控制的解耦。

如所示為矢量變換控制原理框圖。定子電流的轉(zhuǎn)矩分量給定值it1和勵磁分量的給定值1都是旋轉(zhuǎn)坐標系中給出的，it1是速度調(diào)節(jié)器（asr）的輸出，1與轉(zhuǎn)子磁鏈給定成比例，可直接給出。勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流的調(diào)節(jié)也是在同步旋轉(zhuǎn)坐標系中進行的。兩個電流調(diào)節(jié)器（acr1，acr2）的輸出即為定子電壓矢量給定值在同步旋轉(zhuǎn)坐標系中的兩個分量，ut1，um1，ut1，um1經(jīng)旋轉(zhuǎn)坐標系向靜止坐標系變換，再經(jīng)二相、三相變換得到定子電壓的三相瞬時給定值u：，ub，u，此為變頻器的輸入信號。電流反饋信矢量變換控制原理圖號在靜止坐標系中得到，經(jīng)三相/二相變換，再經(jīng)靜止坐標系向旋轉(zhuǎn)坐標系變換，得到兩個電流分量的反饋量1m11t1，進而控制感應(yīng)電機的磁通和轉(zhuǎn)矩，滿足電動汽車的動力特性。

4結(jié)束語交流感應(yīng)電動機由于結(jié)構(gòu)堅固、體積小，可通過優(yōu)化控制策略獲得較高的系統(tǒng)效率，所以電動汽車越來越多地采用交流感應(yīng)電機驅(qū)動系統(tǒng)。國外對這種驅(qū)動系統(tǒng)的研究已取得了一定成果，我國在這方面的研究才剛剛起步。隨著功率電子技術(shù)和微處理器技術(shù)的發(fā)展，交流驅(qū)動發(fā)展趨勢為數(shù)字化、模塊化、智能化。