現代電動汽車是汽車、電力拖動、功率電子、智能控制、化學能源、計算機、新材料工程技術最新成果的集成產物。它清潔無污染，能量效率高，能源多樣化，結構簡單，維護方便，是21世紀的重要新型綠色環保交通工具。電動汽車已引起世界各有關部門的廣泛關注，汽車制造商正在積極研究其廣泛應用的可能性。其中電動汽車電機驅動系統是其研究的關鍵技術之一。電動汽車電機驅動系統是一種轉矩控制系統，即車輛在行駛過程中，駕駛員是通過控制電動機的轉矩來實現汽車的起步、加速、減速等一系列的操作，所以快速、準確、可靠地控制驅動電機的轉矩，在電動汽車研制中是至關重要的。
1電動汽車電機驅動控制系統的發展目前，中國電動車輛以直流電機驅動為主。雖然直流電機易于控制，但是由于采用機械換向結構，限制了電機的過載能力與速度的進一步提高，其最高轉速大概在6000-8000r/min之間，只是三相感應電機最高轉速的一半甚至更低。機械換向結構需要收稿曰期：2006-04-21業博士生，研究方向為新型傳動技術。定期維護，維護困難，并要產生火花，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，直流電機及其驅動系統體積大，制造成本高，速度范圍有限，質量重，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用。交流電機驅動系統與直流電機系統相比，它具有以下優點：1）交流驅動系統的批量生產價格將與直流系統相當；2）交流電機的可靠性約為直流電機的6倍；3）整個交流驅動系統的可靠性約為直流驅動系統的2倍；4）直流斬波調速系統的維護保養費用約為交流系統的2.5倍。因此交流電機驅動系統必將成為21世紀電動汽車驅動系統的主流。
2交流感應電機驅動系統2.1系統結構控制系統結構圖父流感應電機驅動系統主要由動力電池組、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構簡單、維修方便的籠型電機。
2.2控制器自嵌入式dsp進入電機控制領域，1990年代以來，dsp在交流驅動系統中開始使用。由于交流感應電機的數學模型是非線性強耦和的，因而其控制較為復雜。通過單一普通的單片機難以實現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電動機的高性能控制，而且充分考慮了優化電機控制所需的硬件結構。數字信號處理器（dsptms320c240是一種高速專用微處理器，運算功能強大，能實現高速輸入和高速數據傳輸。tms320c240主要包括算術邏輯單元alu，寄存器集，輔助算術邏輯單元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轉換器，串行口，watchdog等。tms320c240內部有兩路16通道的10位高速a/d轉換器，兩路可同時進行轉換，每次轉換時間最短為6.6ys，矢量控制系統中，通過快速采集感應電機定子三相（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速的動態性能。同時，由于tms320c240具有快速數據處理能力和運算能力，使得較復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速控制策略，能夠實現對交流電動機的電磁轉矩進行有效控制。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電機的雙軸理論為依據，在同步旋轉坐標系中把定子電流矢量分解為兩個分量，一個分量與轉子磁鏈重合，稱為勵磁電流分量；另一個分量與轉子磁鏈矢量垂直，稱為轉矩電流分量。通過控制定子電流矢量在旋轉坐標系中的位置及大小，即可控制勵磁電流分量和轉矩電流分量的位置及幅值的大小，實現對磁場和轉矩的解耦控制。以異步電動機為例由其轉矩方程式：可知定子電流矢量在轉子磁鏈垂直方向上的分量slnz與轉子磁鏈相互作用產生電磁轉矩，定義轉矩電流分量lti=slnz2；沿方向的分量csz%產生轉子磁鏈，定義勵磁電流分量lmi=cosz2，如所示。
定子電流——1信號處理系統保護中斷驅動保護中斷ad轉換中斷功率器件同步旋轉坐標系定時器中斷中斷處理dsp系統控制功能結構圖選擇同步旋轉坐標系m-t，橫坐標軸m與轉子磁鏈矢量重合。控制定子電流矢量在旋轉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矩，實現對磁通和轉矩控制的解耦。
如所示為矢量變換控制原理框圖。定子電流的轉矩分量給定值it1和勵磁分量的給定值1都是旋轉坐標系中給出的，it1是速度調節器（asr）的輸出，1與轉子磁鏈給定成比例，可直接給出。勵磁電流和轉矩電流的調節也是在同步旋轉坐標系中進行的。兩個電流調節器（acr1，acr2）的輸出即為定子電壓矢量給定值在同步旋轉坐標系中的兩個分量，ut1，um1，ut1，um1經旋轉坐標系向靜止坐標系變換，再經二相、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，經三相/二相變換，再經靜止坐標系向旋轉坐標系變換，得到兩個電流分量的反饋量1m11t1，進而控制感應電機的磁通和轉矩，滿足電動汽車的動力特性。
4結束語交流感應電動機由于結構堅固、體積小，可通過優化控制策略獲得較高的系統效率，所以電動汽車越來越多地采用交流感應電機驅動系統。國外對這種驅動系統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。隨著功率電子技術和微處理器技術的發展，交流驅動發展趨勢為數字化、模塊化、智能化。
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
