汽车永磁同步电动机的电子控制单元开发

汽车永磁同步电动机的电子控制单元开发

为解决传统燃油汽车导致的石油资源快速损耗和对环境产生破坏这一问题，汽车厂家开始将电子驱动系统引进到汽车的设计中，并对电力驱动和嵌入式系统控制的安全性进行了研究。嵌入式系统包括微控制单元和数字信号处理器。

介绍了汽车永磁同步电动机电子控制单元的开发和设计，特别是针对电力驱动的混合动力汽车或电动汽车。电动机电子控制单元是永磁同步电机的控制板，主要实现电机转矩和转速的控制。电机控制单元的硬件设计采用ISO 26262汽车硬件的设计标准，其硬件中处理模块包括2个微控制单元（1个32位的主控制单元和1个辅助的8位控制单元）、2个供电单元（PUS1和PUS2）、1个可编程逻辑设备（CPLD）、1个传感器和1个CAN通信模块。电动机电子控制单元的模块化软件结构包括以下3个部分。①软件应用层（ASW）：对永磁同步电机整个高级控制算法的开发；②软件基础层（BSW）：基于实时操作系统的车辆系统架构，用于简化低级处理器的需求；③硬件抽象层（HAL）：用于连接ASW需求和BSW的功能，如同两者之间的转换器。其中，实时操作系统采用32位的主控制单元，而辅助的8位控制单元用于实现安全性的要求。

首先，将所设计的电机控制单元进行测试。测试的试验台包括：完整的ETASHIL仿真器；CAN模块仿真车辆的通信网络；基于FPGA的电机控制仿真板用于仿真电机不同需求的信号；实时的电脑用于运行软件模型；12V电机控制板的电源。然后，将该电动机电子控制单元连接到真实车辆上进行测试，结果表明，其可以成功地实现电机转矩和转速的控制，满足车辆的安全性要求且可以在车辆上运行。

Soner,Burak et al.2015 9th International Conference on Electrical and Electronics Engineering.

编译：黄晓峰