电动汽车的电机控制趋势

电动车零部件市场

近年来，电动汽车（EV）行业发展迅速。全球电动汽车销量已达6万辆。展望7财年，全球电动汽车销量预计将达到2030，47万辆，约占乘用车新销量的8%。50年度中国电动汽车销量为3万辆，预计33年度将超过2021万辆。

电动汽车比传统汽车需要更多的电动机，原因有几个。它们需要更换任何皮带或曲柄/凸轮轴驱动附件，例如泵、压缩机和执行器。它们还需要用于电子控制冷却液泵等新系统的电机。虽然可以使用低成本的有刷直流 （BDC） 电机，但无刷直流 （BLDC） 电机提供了对电动汽车尤为重要的关键优势：

更高的能源效率

使用正弦控制实现更安静的操作

提高可靠性，延长电机寿命

以汽车电子水泵为例，电动汽车的需求比传统的内燃机汽车更多。电动汽车需要对三个新系统实施温度控制：高压电池组、牵引电机和牵引电机逆变器电子控制板。每辆电动汽车平均需要三个电子水泵，电子水泵的成本比传统的皮带驱动机械泵更昂贵。

电动汽车中的冷却风扇

另一个例子是车辆中的冷却风扇。传统燃油车通常为前置散热器提供一个 BLDC 发动机冷却风扇，但一些配备较大发动机的车型配备了两个。电动汽车最多有三个散热器风扇。虽然没有发动机冷却，但它们有助于冷却高压电池组和牵引电机逆变器电子控制板。您可以听到这些风扇在 EV 关闭或为其高压电池组充电后继续运行的声音。

电动汽车暖通空调系统中可以使用额外的 BLDC 电机。传统燃油车使用发动机皮带驱动HVAC压缩机，但电动汽车需要电子电机直接驱动压缩机。HVAC 系统还需要基于 BLDC 电机的风扇来循环气流。

电动汽车中的热泵

此外，大多数现代电动压缩机的结构都支持热泵的功能（多一个 BLDC 电机），一些电动汽车包括一个。热泵是一种包括电磁膨胀阀和用于热交换的制冷剂管路的系统，其工作方式类似于反向的空调。热泵系统的优点是运行效率可以比电阻元件正温度系数（PTC）加热器高3至4倍。但是，它只能在>-20°C的环境中工作良好。

PTC加热也常用于电动汽车车厢加热，可在任何温度下工作。虽然它在将能量转化为热量方面几乎100%有效，但PTC的最大缺点是它消耗大量的电池能量。使用PTC加热器可以显著缩短电动汽车在寒冷环境中需要为电池充电之前的行驶距离。

热管理系统（TMS）是电动汽车的新趋势。它们将HVAC系统的控制（包括加热和冷却压缩机，空气循环风扇，膨胀阀和执行器）与高压电池组和牵引电机逆变器板的温度控制（包括热回收和再利用）相结合并协调。TMS可以显着增强电动汽车的整体功能，TMS的市场潜力非常大。这种复杂的控制系统还需要ISO26262功能安全和AUTOSAR®支持。

总之，电动汽车中有更多的 BLDC 电机，因此需要更多的电机控制 MCU。众所周知，电动汽车对半导体的要求非常高，包括电机控制MCU。以下是一些基本要求：

高 CPU 时钟频率

电机控制专用外设

AEC Q100 0 级认证（-40°C 至 +150°C）

功能安全和自动SAR支持

用于电机控制的 dsPIC33CK 数字信号控制器 （DSC）

Microchip的dsPIC33CK数字信号控制器（DSC）专为电机控制而设计。它们具有独特的混合内核（MCU 和 DSP 组件），支持高效的 DSP 指令执行，而无需承担 DSP 芯片的高成本。DSC 集成了内部高精度 RC 振荡器和许多高性能模拟外设，包括具有 12.3 ENOB 的 5 位 ADC （10.5 Msps）、用于基准电压源的具有 15 位 DAC 的快速 12ns 模拟比较器和高精度运算放大器。这些减少了客户电机控制板上的外部组件，从而节省了空间和成本。

DSC DSC 可在 -40°C 至 +150°C 的宽环境温度范围内工作。 此外，其AEC Q-100 0级汽车认证使其非常适合汽车和工业电机控制应用。设计中包含许多安全功能，如 DMT、WWDT、FLASH OTP 等，以提高功能安全性。结合Microchip的功能安全手册、FMEDA报告和动态诊断代码，dsPIC33CK DSC可以帮助客户简化获得功能安全ISO 26262认证的流程。

此外，Microchip还提供非常全面的电机控制硬件开发工具和软件算法支持的生态系统。例如，称为 motorBench® 开发套件的免费软件图形用户界面 （GUI） 使您能够使用磁场定向控制 （FOC） 算法在几分钟内启动和运行 BLDC 电机。另一个名为X2C-Scope的免费工具是电子示波器，它极大地方便了调试电机操作或PC上的任何应用程序代码。

dsPIC33通道双核DSC电机控制

Microchip的dsPIC33CH双核DSC非常适合将多个基于BLDC电机的水泵和/或冷却风扇的控制组合到一个控制器中，以节省资金和空间。这些 DSC 具有两个运行频率高达 100 MHz 的独立内核，以及支持两个或三个 BLDC 电机所需的所有电机控制外设。