动力电机驱动控制系统作用
动力电机驱动控制系统是将动力电池组恒定的直流电压转换成可变直流电压用于驱动直流动力电机，或转换成可变交流电压用于驱动交流动力电机。在动力电机被驱动时，动力电池组的能量流向动力电机，反之，在动力电机制动时，通过再生制动对动力电池组进行充电。
驾驶员发出操作指令，首先转换为动力电机驱动控制系统的转矩指令。根据转矩指令以及反馈信号确定驱动动力电机的运行参数及动力电机驱动控制系统中功率开关器件的开关状态。车辆在行驶时，动力电机驱动控制系统根据动力电机需要的电压和频率向动力电机输送功率，同时给车辆提供所需的转矩。在车辆制动时，动力电机控制系统根据驾驶员的操作指令将车辆的回馈能量存储到动力电池组中，节约能源，增加车辆的续航里程。
动力电机驱动控制系统组成
动力电机驱动控制系统是连接动力电机与动力电池的中枢，用来调校整车各项性能，动力电机驱动控制系统不仅能保障车辆的基本安全及精准操控，还能让动力电池和动力电机发挥出充足的实力。
动力电机驱动控制系统包括主要由动力电机、动力电机驱动控制器组成，其中动力电机驱动控制器功率转换器、主控制器、各种检测传感器以及电源等部分构成，如下图所示。
图2-1 动力电机驱控制系统组成
动力电机
要求具有电动、发电两项功能，按类型可选用直流、交流、永磁无刷或开关磁阻等几种电机。
功率转换器
根据所选动力电机类型，有直流/直流（DC/DC）功率变换器、直流/交流（DC/AC）功率变换器等形式，其作用是按所选动力电机驱动电流及电压要求，将动力电池组的直流电转换为相应电压等级的直流、交流或脉冲电源。用于驱动动力电机，再通过机械传动结构驱动车辆行驶，并在指定的条件下转换制动的能量，输送到动力电池组中，用于延长续航里程。现在功率转换器件最常用的是绝缘栅双极型晶体管（ Insulated Gate Bipolar Transistor， IGBT），经过多年发展，现有的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的电压、电流范围以及开关频率完全满足汽车用动力电机驱动控制系统的要求。
主控制器
通常由微控制器或数字信号处理器（DSP）和相关小信号电子电路组成，其主要作用是根据驾驶员的输入指令进行动作，同时要遵循动力电机的控制算法，处理来自档位杆、加速踏板、制动踏板、各种检测传感器的信息以及产生功率转换器所需的切换信号。
传感器
用于检测动力电机及其他附属部件的信号，传递给控制器，用于下一步处理，例如旋转变压器信号，温度信号等。
电源
用于供给需要电能的部件，要有使用过程中的持续供给能力。
部件的产品图如下图所示。
（a）动力电机
（d）旋转变压
常用动力电机驱动控制系统特点
·电动汽车电机的基本要求
电动汽车动力电机作为电动汽车动力电机驱动控制系统的主要组成，其基本要求如下：
1.结构紧凑
动力电机结构紧凑、尺寸小，封装尺寸有限，必须根据具体产品进行特殊设计。
2.重量轻
动力电机重量要轻，以减轻车辆的整体重量。应尽量采用铝合金外壳，同时转速要高，以减轻整车的质量，增加电机与车体的适配性，扩大车体可利用空间，提高乘坐的舒适性。
3.可靠性高
动力电机运行要求可靠性高、失效模式可控，以保证乘车者的安全。
4.精准控制
动力电机驱动控制系统在运行时能提供精确的力矩控制，动态性能较好。
5.效率高
动力电机的功率密度较高，要保证在较宽的转速和转矩范围内都有很高的效率，以降低功率损耗，提高一次充电的续驶里程。
6.低成本
以降低车辆生产的整体费用。
7.调速范围宽
包括恒转矩区和恒功率区，低速运行输出的恒定转矩大，以满足汽车快速启动、加速、负荷爬坡等要求；高速运行输出恒定功率，有较大的调速范围，以满足平坦的路面、超车等高速行驶的要求。
8.过载能力强
要求动力电机的瞬时功率大，过载能力强。要保证汽车具有4～5倍的过载能力，以满足短时内加速行驶与最大爬坡的要求。
9.环境适应性强
动力电机要求对环境适应性要达到车载应用要求。要适应汽车本身行驶的不同区域环境，即使在较恶劣的环境中也能够正常工作，具有良好的耐高温、耐潮湿性能。
10.能量反馈能力强
要求动力电机驱动控制系统对动力电机进行控制时的制动再生效率高。在汽车减速时，能够实现反馈制动，将能量回收并反馈回电池，使得电动汽车具有最佳能量利用率。
11.适合批量生产
结构简单，价格低廉，适合大批量生产，运行时噪声低，使用维修方便。
动力电机驱动控制系统是根据所用动力电机的类型，决定控制系统的软硬件设计。常用的动力电机驱动控制系统的特点如下。
异步交流动力电机
优点：结构紧凑、坚固耐用；运行可靠、维护方便；价格低廉，体积小、质量轻；环境适应性好；转矩脉动低，噪声低。交流异步电动机成本低而且可靠性高，逆变器即便损坏而产生短路时也不会产生反电动势，所以不会出现急刹车的可能性。
缺点：功率因数低，运行时必须从电网吸收无功电流来建立磁场；控制复杂，易受电机参数及负载变化的影响；转子不易散热；调速性能差，调速范围窄。
异步交流动力电机
控制方法：由于交流三相感应电机不能直接使用直流电，因此需要逆变装置进行转换控制。新能源汽车减速或制动时，动力电机处在发电制动状态，给动力电池组充电，实现机械能转换为电能。在新能源汽车上，由功率半导体器件构成的功率逆变器把蓄电池电源提供的直流电变换为频率和幅值都可以调节的交流电。动力电机逆变器的控制方法主要有电压/频率（V/F）恒定控制法、转差率控制法、矢量控制法和直接转矩控制法(DTC)。现在，后两种控制方式目前处于主流的地位
应用前景：在新能源汽车上的应用会越来越重要。
永磁同步动力电机
优点：功率因数大，效率高，功率密度大；结构简单、便于维护，使用寿命较长、可靠性高；调速性能好，精度高；具有良好的瞬时特性，转动惯量低，响应速度快；频率高，输出转矩大，极限转速和制动性能优于其他类型的电机；采用电子功率器件作为换向装置，驱动灵活，可控性强；形状和尺寸灵活多样，便于进行外形设计；采用稀土永磁材料后电机的体积小、质量轻。
缺点：造价较高；在恒功率模式下，操纵较为复杂，控制系统成本较高；弱磁能力差，调速范围有限；功率范围较小，受磁材料工艺的影响和限制，最大功率仅为几十千瓦；低速时额定电流较大，损耗大，效率较低；永磁材料在受到振动、高温和过载电流作用时，其导磁性能可能会下降或发生退磁现象，将降低永磁电动机的性能，严重时还会损坏电动机，在使用中必须严格控制，使其不发生过载。永磁材料磁场不可变，要想增大电机的功率，其体积会很大；抗腐蚀性差；不易装配。
控制方法：控制策略上主要集中在提高低速转矩特性和高速恒功率特性上。目前，永磁同步电机低速时常采用矢量控制，包括气隙磁场定向、转子磁链定向、定子磁链定向等；而在高速运行时，永磁同步电机通常采用弱磁控制。
开关磁阻动力电机
优点：结构简单，没有相间跨接线，维护修理容易。因而可靠性好，转速可达15000r/min。效率可达85%～93%，比交流感应电动机要高。损耗主要在定子，电机易于冷却；转子无永磁体，易于实现各种特殊要求的转矩一速度特性，而且在很广的范围内保持高效率。更加适合电动汽车动力性能要求。工艺性好，适用于高速，环境适应性强；电机转矩的方向与绕组电流的方向无关；适用于频繁启停以及正反向转换运行；启动电流小，转矩大；可控参数多，调速性能好；具有较强的再生制动能力；定子和转子的材料均采用硅钢片，易于获取和回收利用。
缺点：转矩波动大、需要位置检测器、系统非线性特性，磁场为跳跃性旋转，控制系统复杂；对直流电源会产生很大的脉冲电流，另外由于开关磁阻电动机为双凸极结构，不可避免地存在转矩波动，噪声是开关磁阻电动机最主要的缺点。
控制方法：由于开关磁阻电机具有明显的非线性特性，系统难于建模，一般的线性控制方式不适于开关磁阻电机系统。目前主要利用模糊逻辑控制、神经网络控制等。
应用前景：在新能源汽车上的应用较少，还在进行深一步的研究。
直流动力电机
优点：结构简单；具有优良的电磁转矩控制特性，可实现基速以下恒转矩、基速以上恒功率，可满足汽车对动力源低速高转矩、高速低转矩的要求；可频繁快速启动、制动和反转；调速平滑、无级、精确、方便，范围广；抗过载能力强，能够承受频繁的冲击负载；控制方法简单，只需要用电压控制，不需要检测磁极位置。
缺点：设有电刷和换向器，高速和大负荷运行时换向器表面易产生电火花，同时换向器维护困难，很难向大容量、高速度发展，此外电火花会产生电磁干扰；不宜在多尘、潮湿、易燃易爆的环境中使用；价格高、体积和质量大。其中电火花产生的电磁干扰，对高度电子化的电动汽车来说将是致命的。
控制方法：主要由斩波器和中央控制器构成，根据直流电机输出转矩的需要，通过斩波器来控制电机的输入电压、电流，来控制和驱动直流电机的运行。
应用前景：随着电子力子技术和控制理论的发展，相对于其它驱动系统而言，直流电机在电动汽车中的应用已处于劣势，目前已逐渐被淘汰。应用前景：在新能源汽车上的应用较少，还在进行深一步的研究。
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