沒有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的全電動(dòng)汽車需要安全、具成本效益和高容量的儲(chǔ)能系統(tǒng)。高效的軟件算法、功能強(qiáng)大的微控制器和高效馬達(dá)能大幅地利用現(xiàn)有的能源，高整合度有助于實(shí)現(xiàn)更精簡(jiǎn)和低成本的馬達(dá)控制系統(tǒng)。專為混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車而設(shè)計(jì)新一代高整合度MCU包括能產(chǎn)生馬達(dá)控制信號(hào)的定時(shí)結(jié)構(gòu)以及各種I/O端口和接口。

　　圖1顯示了混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車的廣泛分類。混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車的核心要素是傳動(dòng)系統(tǒng)中的馬達(dá)，該馬達(dá)在混合動(dòng)力汽車中與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)部署在一起，而在電動(dòng)汽車中則作為獨(dú)立的動(dòng)能來源。選擇馬達(dá)需要仔細(xì)分析尺寸、重量、可靠性、耐用性、所需扭矩和整體效率。

　　圖1：混合動(dòng)力與電動(dòng)汽車的分類圖。

　　適用的馬達(dá)有兩個(gè)基本類型。一種是異步馬達(dá)，這種馬達(dá)耐用且價(jià)格合理，因?yàn)樗鼈儾恍枰褂孟⊥猎刂瞥傻拇盆F。其特性參數(shù)可以透過軟件算法得到控制，并且不需要維護(hù)。這種馬達(dá)效率略低于同步馬達(dá)，在啟動(dòng)時(shí)具有較低的扭矩。而缺點(diǎn)則是效率略低，約為90％，且重量更重。

　　另一種適用馬達(dá)是永磁同步馬達(dá)（PMSM），具有高轉(zhuǎn)矩、緊密的尺寸和近94%的高效率。同步電動(dòng)機(jī)由于需要使用稀土元素制造的永久性磁鐵，因而成本較高。異步馬達(dá)和永磁同步馬達(dá)的無刷版本都不存在電刷損耗的問題。永磁同步馬達(dá)提供更佳尺寸/力矩比和更高效率，也是目前電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的首選。

　　控制

　　如前所述，上述兩種馬達(dá)都有無刷版本。雖然這種無刷馬達(dá)需要進(jìn)行更多的整流，卻能夠提供安全、高效的控制，而這是傳動(dòng)系統(tǒng)中基本且首要的。目前的挑戰(zhàn)是實(shí)現(xiàn)馬達(dá)、電力電子、控制單元（微控制器）和控制軟件的完美平衡。使用的算法必須適應(yīng)各自的馬達(dá)和應(yīng)用，使電子控制器在任何時(shí)候都能實(shí)現(xiàn)優(yōu)化馬達(dá)整流。如果不能正確適應(yīng)，可能會(huì)導(dǎo)致不良的影響，如不規(guī)則的執(zhí)行和過大的噪音，都能給效率帶來某種程度的負(fù)面影響。馬達(dá)控制包含針對(duì)不同應(yīng)用的各種控制算法。

　　基于傳感器的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)可由各種感應(yīng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。一般情況下，檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置對(duì)精確的馬達(dá)控制是至關(guān)重要的。作為一個(gè)重要的組成部份，轉(zhuǎn)子位置傳感器對(duì)馬達(dá)系統(tǒng)的性能和效率有著顯著的影響。霍爾位置傳感器基于霍爾效應(yīng)，透過改變載流導(dǎo)體周圍的磁場(chǎng)誘發(fā)電壓。在轉(zhuǎn)子磁環(huán)和黏附在轉(zhuǎn)子上的傳感器裝置幫助下，霍爾效應(yīng)傳感器成為檢測(cè)角度便捷而便宜的方法。磁極和霍爾組件的數(shù)量越多，分辨率和精確度就越高，也越容易受磁場(chǎng)干擾。

　　增量編碼器是一款常用傳感器，在眾多設(shè)計(jì)中都有廣泛應(yīng)用，具有機(jī)械和光學(xué)掃描特性，可以確定目前的角位置。測(cè)量角度時(shí)，增量編碼器必須基于零位置或參考位置。對(duì)微控制器而言，實(shí)際的角度測(cè)定只涉及檢測(cè)旋轉(zhuǎn)方向和運(yùn)算脈沖發(fā)散。可以透過簡(jiǎn)單測(cè)量?jī)蓚€(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔來運(yùn)算角速度。對(duì)電磁干擾的非感應(yīng)性是非常有益的；相反，任何機(jī)械摩擦損耗和污垢的易感性，在光學(xué)系統(tǒng)中都是不利的。

　　分解器

　　分解器是一款在汽車產(chǎn)業(yè)界被普遍使用的堅(jiān)固傳感器，不受磁場(chǎng)干擾和污垢影響，而且在角度檢測(cè)過程中不受摩擦損耗的影響。它由一個(gè)永久連接于馬達(dá)軸（馬達(dá)旋轉(zhuǎn)器）的輪子和一個(gè)永久附著于馬達(dá)外殼的環(huán)形定子組成。該定子至少包含一個(gè)勵(lì)磁線圈和兩個(gè)傳感器線圈。透過增加極對(duì)數(shù)可以實(shí)現(xiàn)更高的分辨率。

　　圖2顯示的就是分解器。勵(lì)磁線圈配備模擬正弦信號(hào)。該模擬信號(hào)透過磁耦合（感應(yīng)）傳輸?shù)絻蓚€(gè)傳感器線圈，相互設(shè)置在90度的位置。對(duì)由分解器傳回的模擬正弦和余弦信號(hào)的評(píng)估需要一個(gè)軸角數(shù)字轉(zhuǎn)換器（RDC），它用來從模擬數(shù)據(jù)中確定角度位置和速率。

　　圖2：分解器示意圖和機(jī)械結(jié)構(gòu)。

　　分解器在性能和和準(zhǔn)確度方面可能并不比其他競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)優(yōu)越，但它們更耐用，在污垢和極端溫度等環(huán)境下能提供更好的保護(hù)。即便在靜止的狀態(tài)下，它也可以隨時(shí)檢測(cè)馬達(dá)的絕對(duì)位置，而增量式編碼器和霍爾傳感器則不能執(zhí)行該功能。