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资源说明：长期以来，诸如永磁同步电机（PMSM）和感应电机等三相交流电机，被广泛地应用于工业控制系统。在汽车应用领域，这些电机还是相对时新的装置，目前正被逐渐用作传统内燃机的补充品或替代品。PMSM采用的绕组为三相正弦分布绕组和机械位移绕组。三相正弦波和时间位移电流可以产生旋转磁场。这一旋转磁场使电机转动，通过（逆变器中的）MOSFET切换电机绕组的电流而产生。磁场定向控制（FOC）算法为电机电流控制生成PWM模式。转子的位置和电流持续不断地被检测。基于高性能微控制器的高效FOC系统，为电动汽车和混合动力汽车驱动提供安全高效的解决方案创造了条件（图1）。
图1:运行于FOC模式的32位TriCor
电动汽车动力总成控制方法在汽车电子领域的应用正在快速发展，其中永磁同步电机（PMSM）扮演着核心角色。PMSM因其高效率和紧凑的结构，在工业控制系统中广泛使用，现在也被越来越多地用于汽车，尤其是电动汽车和混合动力汽车，作为传统内燃机的替代或补充。电机的绕组设计采用三相正弦分布绕组和机械位移绕组，通过三相正弦波形电流和时间位移产生旋转磁场，驱动电机运转。
在电机控制过程中，磁场定向控制（FOC）算法至关重要。FOC利用脉宽调制（PWM）技术来精确控制电机电流，确保电机运行的高效与精确。转子的位置和电流通过持续检测来实时调整控制策略。微控制器在此过程中扮演关键角色，例如英飞凌的32位AUDO MAX系列微控制器，其内置的TriCore CPU和PCP协处理器可以高效处理实时中断任务，优化电机控制。
PWM信号的生成有多种方案，英飞凌的AUDO MAX微控制器提供了两种途径：通用定时器阵列（GPTA）和中央比较单元6（CCU6）。GPTA适合生成复杂的PWM模式，而CCU6则适用于简单的中心对齐或边缘对齐模式，且软件开销较低。这两种模块均支持触发功能，确保PWM信号与电流测量的同步，同时具备安全机制，如紧急模式停止信号，以应对可能的故障情况。
电流测量是电机控制的必要环节，通过模数转换器（ADC）进行实时监测。高精度的12位ADC能在微秒级别完成转换，确保电流数据的准确获取。为了提升安全性，通常会测量所有三相电流，以计算电机状态。
旋转变压器或编码器用于检测PMSM转子的位置。旋转变压器将角度转换为电信号，通过SPI总线传输或直接读取，而编码器信号则可以通过微控制器的GPT12接口处理。这些传感器的数据为电机控制算法提供关键输入，确保精确的电机位置控制。
在汽车电子软件领域，标准如OSEK、AUTOSAR和FlexRay促进了软件的复用和通信的标准化。英飞凌的MC-ISAR eMotor驱动程序就是这样一个例子，它支持多种电机类型和控制模式，如无刷直流电机（BLDC）的块交换和PMSM的FOC，实现高效电机控制。通过单一微控制器，可以同时管理BLDC和PMSM电机，提高系统集成度和灵活性。
总结来说，电动汽车动力总成控制方法依赖于先进的电机技术，如PMSM，以及精密的控制策略，如FOC和PWM。高性能微控制器和优化的软件组件如AUDO MAX和MC-ISAR eMotor驱动程序，共同确保了电动汽车和混合动力汽车的高效、安全运行。这一领域的不断创新和发展，将进一步推动汽车行业的电动化进程。
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