随着新能源汽车和混合动力汽车的发展，电力电子在汽车上有了用武之地。目前行业里面，车用的电机大多数都是永磁同步电机，也有异步电机(Tesla)、无刷直流电机和有刷直流电机，电机均需要电机控制器进行转矩、转速控制。这里主要讲讲我最熟悉的永磁同步电机控制器，以后有机会再讲讲电机。由于汽车的特殊用途，车用电机控制器有着区别于普通变频器的特点。下面遥尔泰小编给大家讲讲车用电机控制器的用途及其功能特点。
车用电机控制器高性能
汽车的低速起步需要较大的启动转矩，汽车的高速巡航需要宽范围的功率区。这两个特点就要求控制器在低速时具有高过载能力(通常为额定电流的2倍以上)，高速时能有较宽的弱磁恒功能力
车用电机控制器高转矩
较大的启动转矩，就要求控制器在低速时能输出较大的电流。大家都知道，低速时对应的电流频率也很低，频率很低带来的问题就是某一个功率器件(IGBT或二极管)会发热的时间较长，热应力会大大增加，会损坏器件或降低器件的寿命。极端的情况是，汽车在开上马路牙子时，司机会猛踩油门，但车基本不会动，这种电机堵转的工况，控制器基本输出的是直流，电流持续流过某一个器件，热设计时需要全面评估。
车用电机控制器宽转速
较高的转速范围，就要求驱动系统有较宽的恒功率区，从而要求控制器有较强的弱磁能力。因为永磁体的磁场是基本恒定的，随着转速的升高，反电动势越来越大，当其值高于电池电压后，控制器就会失控，所以需要用弱磁电流将电压控制在可控范围内。简单的弱磁就是发现电压升高后，增加弱磁电流，电压就会被压下去。但是对于车用永磁电机来说，随着转速的升高，弱磁电流增加到一定值后，再增加弱磁电流反而没有用了。此时弱磁电流减小，电压反而能控制住。这个特点简直反人类……这就产生了所谓的MTPV(Maximum
Torque Per Voltage)控制策略，下图中的H到E这一段。
车用电机控制器高效率
新能源汽车的能量来源都很宝贵，驱动系统的效率直接影响了续航里程，所以要求驱动系统的高效率，也即每一度电尽可能跑远一点。目前行业里面，峰值效率都标到了95%，高于80%效率的区域都多于90%，不知道这里面有多少水分。下图红色区域就是高效区，一般电机设计时会通过优化，把高效区设计到车辆行驶最经常运行的区域，峰值效率一般也出现在这个区域的中心。在低速和高速段，效率都不高;在高转矩段，效率也不高。电机设计好了，其效率区就基本确定了，控制器需要将其控制在最优点。所谓的最优点，就是驱动系统转矩输出满足司机给定的转矩指令前提下，尽量减小驱动系统的损耗。传统的优化方向，就是在同样的转矩输出下，输出最小的电流。但电流仅仅影响的是铜损，电机损耗还有铁损、机械损耗，控制器还有开关损耗和导通损耗，如果把这些都考虑进去，工作量相当大。
车用电机控制器电机的非线性
车用永磁电机都是凸极电机，而不是表贴电机。下图的蓝色槽里面，就是装永磁体的地方。凸极电机最大特点就是D轴电感小于Q轴电感，所以转矩不止跟Q轴电流有关，D轴电流也会影响转矩，所以有MTPA(Maximum
Torque per Ampere)控制策略。
DQ轴电感不相等也就罢了，DQ轴电感还非线性。由于磁饱和的影响，DQ轴电感随着电流的增加，还会减小。Q轴电感的变化最明显，变化从1到1/2左右。下图的红线是Q轴电感，蓝线是D轴电感。
另外，和教科书上不一样的是，DQ轴的电感还不解耦。也就是随着D轴电流的变化，会影响Q轴磁场，同样Q轴电流也会影响D轴磁场。虽然DQ轴互感和自感相比小很多，但也是一个不可控因素啊。
电机的磁场会随着电机温度的增加而减小，通常和常温下有10%到20%左右的衰减，这也会影响电机的出力。
电机的电阻会随电机温度的增加而增加，会造成电阻的压降变大。
环境
车每天在外面跑，面对的环境各式各样。高温、低温、高湿、盐雾、海拔、震动，每一样都是在设计阶段需要考虑，后期需要反复验证的。前两年，北京下大雨，如果这种情况下，电动汽车在立交桥下被水淹了怎么办?所以控制器和电机有IP67的要求，就是在水下泡着，一样能工作。
安全
上面所说的都是只实现基本功能，汽车行业还有安全需求。产品质量好，可靠性高，并不意味着安全。因为哪怕你有那么一丝坏的概率，就可能会造成车毁人亡的惨剧。汽车行业的安全，就是你需要考虑到所有的可能风险，并对这些风险进行评估，并采集积极有效的措施，对这些可能的后果规避。就是如果失效发生了，也有安全机制避免造成不良后果。这就需要在软硬件设计上，大量的考虑，工作相当复杂。这方面有ISO26262标准进行指导。
举个例子，考虑到安全和风险，车用电机控制器的架构会分为三层。Level 1
是功能实现层，实现基本的电机控制功能。Level2是功能监控层，监控level 1的执行过程和结果，如果发现结果不对，就采取故障保护措施。Level 3
是控制器监控层，其物理上(芯片、时钟)完全独立于功能控制器，其监控功能控制器是否正常工作，如果发现功能控制器失控，将采取独立的故障保护措施。
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