摘要：我国社会经济迅速发展，各个行业对能源的需求量日益增加，逐渐造成能源紧张的问题，而电动汽车在此背景下被研发和应用，其能源消耗方式发生较大变化，有效推进节能减排工作顺利开展，并有利于新型绿色能源的开发和利用，在社会可持续发展中发挥至关重要的作用。基于此，本文主要以电动汽车为例，详细探讨驱动电机和电控系统的设计与调试方法，以期为相关人员提供有效参考。

关键词：电动汽车；驱动电机；电控系统；设计；调试

电动汽车具有较强的节能环保性、效率高、噪声小，逐渐得到社会各界的高度关注。而电动汽车上具有较多电气节点，需要实现整车上不同节点间的信息共享，才能有效提高电动汽车的整体性能。因此，对整车驱动电机和电控系统进行研究和设计、调试具有十分重大的现实意义。

一、研究意义

近些年，电动汽车凭借自身显著的应用优势逐渐得到人们的高度认可，同时在科技技术不断进步和完善的背景表，为电动汽车研发提供强有力的技术保障，实现电动汽车使用性能更加完善，动力电源更加安全可靠，有效解决以往电动汽车续航短、动力性能不佳等问题，同时有利于环境保护，从而为电动汽车带来新发展机遇。同时，我国多个行业持续发展中，依然存在较多能源浪费问题，同时对能源的需求量越来越大，造成能源日益紧张。而石化能源在实际应用过程中存在一定缺陷，容易形成较多有毒有害物质，不符合新时期国家提出的绿色环保、节能减排要求，对环保产生较大影响。另外，人们生活水平提高，私家车的数量呈现出逐渐上涨的趋势，不断增加汽车尾气排放量，造成严重的大气污染问题。因此，我国高度重视环保工作，强调经济、生态的协调发展，出台相关政策加大能源消耗的管理力度，更多关注汽车能耗结构的创新，从而促进人们不断加大电动汽车的研发和研究力度。

电动汽车研制和开发过程中，离不开多种先进技术的支撑，尤其是驱动电机和电控系统十分关键，涉及到多学科的知识和技能，是电动汽车研发的核心部分。该领域的各项技术具有先进性、专业性特点，实现多种技术的融合。因此，本文主要对电动汽车驱动电机与电控系统的设计和调试展开了研究，希望为以后的创新研发有所帮助[1]。

二、电动汽车驱动电机与电控系统的设计

（一）合理选择驱动电机

开关磁阻电动机安全性能可靠，运行效率高，有利于进行多象限控制，在电动汽车多工况条件下具有良好的适应性，具有十分广阔的应用前景。但是该种驱动电机在实际应用中具有一定的缺点，噪声大、转矩波动大、运行效率低，从而造成其设计和调试优化工作难度大，对其发展和应用带来一定阻碍。

永磁同步电机主要借助永磁体形成内部主气息磁场，轻载运行过程中，运行效率高，其功率因数不会受到电机级数较大的影响，从而合理设计为永磁同步电机直驱系统，呈现出显著的节能优势。永磁同步电机在实际应用过程中，功率因数高，相配套的变压器等相关设备容量不需要过大，部件规格减小，从而有效减少整车成本，充分体现出其低成本、低能耗、控制灵活等优势。

永磁式开关磁阻电机是电动汽车用驱动电机的最新研究成果，有效结合多种类型电机的应用优势，最大限度提高电机的运行质量和效率，防止出现转矩波动等各项问题。该电机在电动汽车中应用，能够在低速运转条件下合理控制增磁，满足电动汽车的各项要求[2]。

（二）驱动器和控制信号接线

以MINS驱动器为例，工作人员按照相关标准和操作规程，将其安装在电动汽车内，保证该驱动器有效连接电源、驱动电机，同时更多关注安全插头、编码器电缆之间的连接，及时发现连接质量问题，采用措施针对性处理。另外，工作人员利用并行I/O连接器，将驱动器与控制信号规范连接。油门信号控制十分重要，可以借助电位器有效控制其输入大小，在油门加大的情况下，控制信号电压增大，反之变小，并借助管脚7合理控制电动汽车前进、后退。

（三）通信电路设计

电动汽车在投入使用中，需要保证其通信电路的安全可靠性，避免出现通信问题，影响驾驶安全，这就需要设计人员结合电动汽车通信电路的特点和设计要求，合理选择CAN总线，提高通信效果，确保仪表盘、控制器和动力电池等之间保持良好的通信状态。以CAN总线为主的通信方式，能有效管控多个对象。

（四）信号检测电路设计

驱动电机和电控系统实际工作时，容易受到不同因素的影响，可能出现一系列运行问题，这就需要设计人员综合考虑信号检测电路的设计内容，保证该电路设计的科学合理性，能够实时监测驱动电机运行的实际情况，并将监测获得的各项信息更加及时、准确的传送给系统，进一步保证系统运行的稳定性。

例如：电机相电流信息检测电路设计过程中，主要应用基于欧姆定律的电流监测方法，充分发挥分流电阻侧电流法的应用优势，在驱动电机系统正式运行之前，将高精度小电阻串联到驱动电机定子电流回路内，实时监测并采样电阻上的电压信息，同时借助通信总线向驱动电机控制器传送采样结果。

电机温度信息检测电路设计过程中，选用温度传感器法，以NTC温度传感器有效检测电机温度，经过通信总线将相关信息数据传输到控制器内，并借助NTC传感器转变并输出电压信号，传送给驱动电机控制器。

电机转子测速设备较多显著的应用优势，逐渐得相关人员的认可，在多个领域被广泛应用，获得理想的应用成效。因此，本文在电动汽车驱动电机和电控系统设计中合理选用这种光电编码器，其工作原理，主要是在不同位置都具有相对应的数字码，一组信息具有绝对位置信息功能，有效保障磁极位置检测的准确性，同时能够将位移有效转变为周期性电信号，并且将电信号转变为计数脉冲，与其他增量式、绝对式等编码器相比具有更高的分辨率和检测精度。

（五）电源电路设计

系统设计过程中，其中包含驱动电路、各类传感器等，在实际运行过程中具有独特的特点，对供电电压的要求存在较大差异性，这就需要设计人员综合考虑这一问题，针对系统正常运行要求，合理设计不同素质的电源电压。例如：控制器在正常工作中，需要两路供电电源，能够分别为IO提供充足的电能，控制电压为3.3伏，为控制器内核提供电能，能够结合实际情况和工作需求，合理调整电压，并配置专用的电源芯片，保证供电的安全可靠性。其中TPS75733电源芯片具有较好的适应性，属于单输出线性电源，能够更好地为控制器IO进行供电，输出电压和电流分别为3.3伏、3.0安，同时该电源芯片瞬态响应更加迅速，具有较低的静态电流，安全稳定性较强。另外，选择TPS76801Q作为控制器内核供电的电源芯片，输出电压和电流分别在1.5-5.0伏、1.0安，有效提高电源电路设计的科学合理性，进一步保证整个系统能够安全稳定的运行。

三、电动汽车驱动电机与电控系统的调试

（一）系统综合性能检测试验台

1.直流电源，在系统检测和调试过程中发挥十分重要的作用，为被检测驱动电机控制器的顺利运行提供安全可靠的电源，并实现各个模型性充放电特性的模拟。系统性能测试台设计具有较高的要求，确保检测精度高，获得更加精准的检测信息数据，并要求其具有电网回归能量功能，避免在实际应用和操作中，出现驱动电机控制器受损的现象。如，电池模拟器能够全数字控制、数据接口开源，并对多种非标试验工况进行设计研发具有较好的使用性，更加满足国家相关标准对驱动电机、电控系统试验和调试中对电源的要求，同时符合电控系统特殊性能的检测要求[3]。

2.测量系统，主要是借助工控机，以数据总线、通信模式和服务器、测量仪表进行通信。如，AN87500多通道功率分析仪，精度达到0.1级，同时与不同传感器互相配合，高质高效地完成系统各项电参数的测试工作，进一步提高检测信息数据准确性，更加符合相关精度要求。在非电参数测试中温度仪。直流电阻仪等具有较好的应用效果。例如， Kistler 4503B 系列转矩转速传感器在测量电动汽车驱动电机输出机械功率参数的过程中，精度高、测量速度快，环境适应性强，不会受到电磁干扰的较大影响，更加符合系统性能检测和调试要求。测量仪器仪表是检测系统中的关键部分，需要对比分析技术指标和标准规定，选择合适的仪器仪表，保证其精度符合国家规定[4]。

3.电控系统的上位机主要选择研华工控机 IPC-610L、下位机选用西门子 S7-300 系列 PLC，功能丰富。如，数据采集，根据系统调试需求，自动采集所需的各类试验数据；曲线绘制，主要结合系统检测和调试工作需求，通过曲线实时形式充分展示出采集的测试信息数据；数据分析，主要是分析并处理相关测试中采集的各项信息数据；状态现实，借助相应的通信仪器仪表，显示出检测过程中出现的异常信息数据，并实时发出警报，便于后续工作人员进行针对性调试，完善驱动电机和电控系统的综合性能。

4.系统综合性能测试系统的设计需要设计人员结合系统特点和要求，合理选择陪试系统，作为试验加载系统，更加满足各项试验需求，并在定位、转速等各个方面保证较高的精度，为系统测试和后期调试工作顺利开展提供有力的保障。如，AC880系列的变频器具有良好的四象限运行能力，能够有效提高电网固定频率交流电、负载电机的变频调速效果，并向电网及时回馈电能，促进电能循环，充分体现其节能特点。另外，设计人员合理进行系统的多种试验项目，更加符合高转速、转矩、定位的精度要求，保证各项测试项目高效开展，获得更加精准的测试信息数据，便于工作人员结合各类信息，做好系统安装调试工作，进而提高整个系统的运行效果。

（二）调试应用

电动汽车驱动电机和电控系统的控制核心为电机控制器。在生产当中，滑橇式输送机能在生产当中平移和垂直转弯、水平旋转等等，这些特征让输送机的布置更灵活方便，在自动化生产线当中占地面积很小，能适应不同场合的生产。

PCAN是十分常见的CAN卡工具，主要借助PCAN对网络上的信号进行直接监测，或者借助其记录信息数据的功能，保证数据记录的完整性和准确性，之后通过PCAN详细分析记录的各项信息数据。对于已经发现的驱动电机和电控系统功能问题进行分析的过程中，主要通过离线分析数据，进行场景再现、记录和分析数据。另外，借助PCAN直接进行数据监测，本次研究中主要选择先记录数据、后分析数据的方式，有利于离线后进行全方位分析和处理。

数据采集之前，调试人员需要合理设置波特率，避免无法接收到数据的现象。驱动电机和电控系统功能调试的过程中，相关工作人员结合测试结果，分析各项信息数据，对系统调试和优化项目进行综合评估，判定其能否达到设计目标。当判断结果显示不符合的情况下，需要进行针对性调试和完善，之后再次进行检测，符合设计要求为止；当判断结构显示符合标准，即可持续进行其他项目的调试。

某企业对电动汽车驱动电机与电控系统进行安装调试的过程中，投入使用系统综合性能检测试验台，获得相应的试验台测试数据，同时选择权威性较高的第三方检测机构对该系统进行全面检测，从而将两者的检测试验数据进行对比分析。其中，企业对于该系统的设计数据主要包含直流电阻、温升试验、效率试验，分别为35mΩ、41K、93%；系统综合性能测试台检测获得的这三项数据分别为35.06mΩ、43K、95%；通过第三方机构检测的数据为直流电阻35.05mΩ、温升试验42K、效率试验95%。将检测数据进行比较，明显发现测试台和第三方机构检测的数据更加吻合，有效验证了系统综合性能检测试验台具有较高的测试精度，更加符合电动汽车驱动电机和电控系统的测试要求。通过系统综合性能的检测、数据验证和调试，设备安全稳定运行、系统可靠、驱动性能符合要求，有利于企业安装调试人员针对性开展电动汽车驱动电机、电控系统相关的工作，提高系统调试效果。调试人员在实际工作中，结合测试结果，及时发现各项信息数据不符合要求的现象，采用针对性措施科学调试，提高系统硬件和软件系统设计的科学合理性，有利于电动汽车更加安全稳定的行驶，为人们带来更加安全、便利的出行条件。

结语：本文深入探讨了电动汽车驱动电机和电控系统的设计与调试过程，旨在确保电动汽车的出行安全与可靠性。通过详细介绍设计的方案，并完善调试计划，包括调试内容和软件应用等方法，我们能够全面评估电动汽车驱动电机和电控系统的性能。这些努力旨在为电动汽车行业提供高效、可靠的技术解决方案，推动电动汽车的可持续发展，同时满足用户对安全性的需求。

参考文献：

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[2]陈茜兵，王瑛，程仁恒，等. 驱动电机控制器IGBT驱动电源设计与验证[J]. 电子产品世界，2022，29（6）：34-38，78-78.

[3]王丁才. 新能源汽车"三电"系统发展现状及未来趋势[J]. 汽车工艺师，2022（5）：8-9.

[4]王进升，郑诗程，余畅舟，等. 电动汽车驱动电机控制系统电路设计[J]. 佳木斯大学学报（自然科学版），2021，39（3）：133-136，149-149.

[5]李建刚， 黄光富， 金楠.电动汽车带轮毂电机驱动系统的设计与控制[J]. 电子与汽车工程， 2020，66（6）， 4536-4544.

[6]张立， 于胜利， 朱刚.电动汽车电机控制器的开发与测试[J]. 电工学报[J]，，2021，55（2）， 1732-1742.