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3.电动和发电

MCU可以控制电机正反转，电机正转车辆前进，电机反转车辆倒车。

控制器还能在再生制动过程中反向为电池充电。

机电能量转换

电机有两个工作状态，电动状态和发电状态。

电动状态就是车辆正常行驶时，电机将电能转换成机械能，是驱动的状态，也是用电的状态。

其能量转换的过程是逆变器从电池获取功率，电池放电；电机从逆变器获取电功率，电机输出机械能，电机扭矩与转速同向，电机推动车辆，此时功率大于0；

发电状态是在车辆因惯性行驶或被拖动时，电机将机械能转换成电能，是馈电的状态。

发电状态的能量转换过程是车辆带动电机，电机力矩与转速反向，轴上输入机械能，机械能通过电机输出交流电，逆变器再转为直流电，此时功率小于0.

这里要注意的是，电机的反向转动并不一定是发电状态，比如正常倒车时，电机是反向，但此时却是是电动状态。

车辆是否为发电状态可以根据转速与力矩的方向判断，转速与力矩相反时为发电状态。

比如行驶时踩刹车，此时电机转速为正向（向前），但是刹车给了它一个反向的力矩（向后），此时就是发电状态。

同样的道理，倒车时踩刹车和下坡时也是发电状态。

电动状态的电能传输过程为：电池的电压进到电机控制器，直流电变成交流电，交流电压的幅值取决于控制系统内部的控制以及对应的BUCK电路上工作的PWM占空比。

电动状态能量传输过程

当电机控制器产生的电压大于当前转速下的电机空载反电动势值的电压，电流是从高电压的控制器流向电机，形成电动的电流。

在同一个转速下，通过调节负载交流电压，进而在控制器电压和电机电压之间形成不同的压差（即负载交流电压与空载反电势的压差），电从控制器流向电机，就可以转化成对应的电动电流和转矩了。

发电状态的过程是当控制器产生的电压小于当前转速下的电机空载反电动势值的电压时，电流是从电机流向控制器，然后通过BOOST电路将电流向电池，形成发电的电流。

发电状态能量传输过程

在同一个转速下，通过调节控制器的电压高低，进而在电机和控制器之间形成不同的压差。发电状态控制的核心就是通过控制控制器电压小于电机电压的差值来形成所需要的发电性能。

这里的BOOST电路是利用IGBT配合电感电容形成的升压电路。

所以通过IGBT电路不仅可以把输入的直流电变成所需要频率的交流电，也可以把交流电反向转变成直流电。发电过程中，IGBT也存在两种状态，在IGBT不工作时，是整流发电，在IGBT工作时是BOOST发电。

小结：

电机控制器MCU首先要做好电源的直流和交流转换，这是为了控制驱动交流电机和电压反馈充电。在此基础上，通过控制输出电压、电流，来控制电机的转矩和转速。此外，MCU还可以实时监控电机的温度、电流和电压等关键参数，除了优化电机性能外、还要做好过温和过载保护！