由于环境压力对于人类而言越来越沉重，首当其冲的就是传统汽车所带来的环境污染和能源消耗。所以，研发一种以电能作为燃料的电动汽车是很有时代意义的。本文从电机类型入手，分析各类电机的优劣，最后选定无刷直流电机作为电动汽车的电机。接着，从无刷直流电机的结构和工作原理进行了细致的分析。因为对于电动汽车的日常行驶而言，主要实现在各种工况下调速即可，所以本文从调速策略引出了通过PWM调制占空比改变MOSFET管的导通与关断来进行调速。之后就是主要从电机主电路、功率驱动电路、位置检测电路（包含电流、电压检测电路和转子位置检测电路）、其他保护电路对电机的控制系统进行了硬件设计与元件选型。最后是电机控制系统总电路的搭建。关键词 MOSFET管，无刷直流电机，换相，导通，关断
目 录
1 引言 1
1．1 电动汽车的研究背景 1
1．2 电动汽车以及电动机控制系统的发展现状及趋势 1
1．3 研究重点及主要内容 2
2 BLDCM的结构、工作原理 3
2．1 BLDCM的结构 3
2．2 BLDCM工作原理（三相桥式星型接法） 3
3 核心控制器 7
4 功率主电路 9
5 电机驱动电路以及外围电路 10
5．1 电机驱动电路 10
5．2 检测电路 12
5．3 速度选定电路 16
6 总体电路搭建 17
结 论 19
致 谢 20
参 考 文 献 21
1 引言
1．1 电动汽车的研究背景
在当代社会，在各国看来，无非是环境保护以及能源短缺这两个问题最为人苦恼。但是造成上述问题的很显然是“工业化”，这个开始于十八世纪六十年代的技术革命，我们不能否认她给我们生活的带来的巨大便利，但是，也正是她造成了许多的社会问题。对于我们来说，耳濡目染的肯定是“汽车工业”给我们生活带来方便的同时所带来的一系列社会问题了。然而，对于传统的内燃机汽车而言，每一辆车的百公里碳排放达到了24kg。以北京城市空气环境为例，在所有的大气污染物中，一氧化碳的量占39%、碳氢化合物的量占74. *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ^351916072^ 
8%、氮氧化物的量占46.2%，这些都是来源于内燃机汽车所排出的尾气[1]。另一方面，对于能源的消耗也是十分惊人的，由各国频频发起的能源争端可以看出，对于世界来说，能源是工业的基础，如果哪一天能源枯竭了，那么人类社会将变成什么样真的是难以想象。所以研发电动汽车可以说是很有必要的[2]。
1．2 电动汽车以及电动机控制系统的发展现状及趋势
1.2.1 电动汽车的发展趋势
对于欧美国家来说，新能源汽车的发展起步早于我国，并且在推广新能源汽车发展的目标下出台了若干政策和相关的法律法规。发达国家推出的扶持措施主要涉及给予消费者购车补贴、给予汽车厂商的生产补贴、优惠的税收政策、排放标准的逐步提高、制定阶段性汽车保有量等[3]。政府为了扶持新能源汽车产业，在财政税收、统一生产标准和研发销售等方面做好了充足的铺垫。其中，美国已经基本形成了包括激励性政策（税收减免、财政补贴、金融支持）、保障性政策（支持基础设施建设、研发和教育投入）和限制性政策（提高燃油经济性标准）的若干项政策；日本偏重于技术创新，并且制作出了完善的战略发展计划；欧盟发展则更为全面[4]。
在电动汽车研发领域，我国与欧美发达国家的差距还是比较大的。但是国外对于电动汽车的研究受到了蓄电池容量的开发瓶颈，而且我国也正处在一个劳动力以及资源充足的时间点，所以大力发展电动汽车的研究缩小与发达国家的差距完成“弯道超车”是很有可能实现的[4]。为此，在2001年，我国将电动汽车项目列入国家“十五”863计划，各种新能源汽车的优惠政策也相继出台[5]。
我国在电动汽车的生产研发方面还出于开始阶段，电动汽车的生产研发属于一项系统工程[6]。其主要包括四项技术难点：蓄电池研发、电机及其控制策略、电动汽车的整车控制、能量管理回收技术[7]。
1.2.2 电动汽车用无刷直流电机控制器的发展
在电动汽车的电机及其控制系统方面发展历程中，有刷直流电机、同步电机、感应电机与有刷永磁电机的出现距今已经有很长时间，技术也较为成熟。永磁同步电机于上世纪80年代开始了商品化。随后，在1990年，开关磁阻电机、内置式永磁同步电机和同步磁阻电机接连上市，并且很快在电机驱动汽车领域得到一些应用。对于日本的电动汽车生产厂商，电动汽车上主要采用永磁同步电机驱动。但是，欧美研发的电动汽车主要采用交流感应电机驱动。对于驱动方式的选用，车轮独立驱动作为先进的驱动方式的首例是日本的三菱汽车公司和日产汽车公司联合开发的轮毂电机电动汽车[8]。
在中国，很多科研单位和高校研究所对基于双机械端口点击无级变速系统（EVT）、混合励磁电机系统等技术进行深入研究。并且已经在电机的位置传感器、绝缘材料和永磁材料技术等一些方面取得了有效的技术突破，而且很多技术在现今市面上的电动汽车上得到了广泛的应用[9]。
无刷直流电机的控制系统的核心部分是控制器，控制器可以控制PWM波形的占空比，通过占空比的变化调节电机转速[10]。而且还可以调节逆变桥位于电机驱动电路中的开关用以实现各种程序功能，让整个控制系统得到良好的动态性能和静态性能。不仅如此，还可以保护电路提高电路的耐久性和耐用性。现有如下几种控制部分的种类:
模拟电路。把单个模拟元件通过导线连接起来实现电路的各种功能。实用性较强，但是由于计算量大所需的空间大。
专用集成电路。很显然，此种控制方法的灵活性和普遍适用性并不高。
8或16位微控制器。与上述两种相比较集成度高并且所需要的空间小。然而在面对复杂的算法时，其处理数据能力就显得比较弱了。
FPGA核心。FPGA有着可配置IO资源，并行运算电路令其在数字信号处理的速度上占有很大的优势，而且成本不高[11]。
1．3 研究重点及主要内容
电机及其控制系统是电动汽车研发阶段所必须面对的重要问题。首先要知道，电动汽车对电机的要求具有恒定的功率输出和比较高的功率密度[12]。要适应各种工况的功率转矩需求，而且要有比较广的转速控制范围和快速的转矩响应。所以，对于电机种类的选择也就至关重要，必须兼顾耐用性以及转速转矩要求。由文献[13]可知，对于电动汽车来说，各种类型的电动机各有其优点和不足，然而，考虑到我国的稀土资源较为丰富并且综合各种性能优劣，选择无刷直流电机（BLDCM）作为我们电动汽车的电机最为合适[13]。无刷直流电机具有初始转矩大、功率密度大、结构精巧、过载能力突出以及维护方便等优点。
本课题研究的主要内容通过对电机控制系统的基本知识及原理的应用，并采用一系列电机控制策略对无刷直流电机控制系统的运动状态进行有效的控制。并利用Proteus 7分别对各个部分的电路进行设计和整个电机控制系统进行构建并对各个部分电路进行原理论述。

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