系统设计的关键点和难点
<P>既然BLDC有很多优点，人们当然有理由将其应用到高尔夫球车这类微型车当中去，但为什么世面上现有的电动高尔夫球车均采用传统直流电机呢？答案或许很多，有两点却始终跑不掉，那就是成本和可靠性。先说成本，具有相近参数的BLDC比传统直流电机价格高，主要是永磁体贵，不过现在永磁体的价格呈下降的趋势[3]；他励直流电机的驱动要求主电路为三个桥臂，但有两个桥臂位于励磁回路，容量较小，而BLDC的驱动要求主电路为三相桥式驱动电路，它们身上均流过电枢电流，这大大增加了功率开关器件的投入。再说可靠性，采用霍尔位置传感器来检测电机转子位置以指导功率器件进行适当的换相，成本低，检测电路简单，但可靠性低[4]。当然，即便采用其他类型的传感器可靠性也高不到哪去，个人认为这跟传统直流电机的电刷和换向器一样让人头痛。这些问题怎么解决，以及一些其他电机驱动系统都具有的共性问题，我在下面的内容中进行阐述。
<P>较低的电压等级带来应对大电流的挑战
<P>在设计的最大功率下功率开关器件处理的电流峰值将达到100A。大电流将对因器件布置所带来的寄生参数、分布电感等问题提出严苛的要求，当然还有散热。同等情况下，BLDC的驱动需要更多的功率开关器件，但我们仍然希望能不增加控制器的体积。由于成本所限，不可能采用性能优良但价格昂贵的集成或智能功率器件（IPM），唯一可能的是尽力改善散热条件以减少功率MOSFET的数量。在这里我们引进了一种称为“铝基覆铜板”的散热方式[5]，灵感来源于IPM，在这类功率器件中，功率晶元甚至没有进行封装就直接表面贴装在铝基板上。接着我们还发现它在高强度LED光源、汽车点火系统等场合也多有应用。通过采用该散热方式，我们成功将原本七个一组并联减少到三个一组并联，效果让人欣喜。采用表面贴装的方式，功率开关器件的引脚寄生电感也可大大缩小，可谓一举两得。
<P>关于多管并联的均流问题，利用最差状态[6][7]（Worst Case）方法对多管并联的稳态均流问题进行分析，我们以此来确定多管并联时所采取的降额因子；但影响动态均流问题的因素过多，不便分析，从统计角度来分析多参数的影响是一个值得思考的方向。<br>力矩控制策略带来“闭环失效”问题
<P>采用力矩控 制策略来实现高尔夫球车驱动系统的控制，优点有很多诸如起动转矩大、响应迅速、限流效果好等。但力矩控制策略带来“闭环失效[8]” 问题：由于设计的驱动系统具有一倍的过载能力，当负载力矩始终无法达到油门踏板给定力矩时，油门踏板踏位处于负载力矩值与最大给定力矩值之间的任何变动不会对车辆的运行状态造成丝毫的改变。这与传统内燃汽车的驱动响应相异。
<P><br>在大量的实际调试中，我们小组总结出了一种行之有效的方法：这个思路非常简单，即让油门踏板踏位不仅对应力矩的给定量，还将与电机绕组最大给定线电压相对应。此时，油门踏板踏位的任何改变必然导致最大给定线电压的改变也必然将改变电机的转速。这可以从无刷直流电机的调压调速特性得出。这里我称其为“最大力矩控制策略”。对应不同类型的电机，该策略可能要做必要的调整
简单而新颖的无位置传感策略在全速度范围内寻找一种可靠的低成本的无位置传感器位置获取策略显得非常重要。得益于永磁无刷直流电机的工作特性——只需要离散的位置信号，以及相绕组之间的互感耦合效应，我们研究小组已经开发出一种称之为“间接电感法”的无位置传感器算法。通过分析我们发现在互感耦合效应会导致PWM调制的有效和无效期间相端电压的差与转子位置成一固定的关系。理论上分析，只要电压传感器件的精度达到要求，都可以得到可靠的位置信息。在低速范围内，这种方法显得更为有效，可以有效弥补反电动势法的不足以获得全速度范围内的转子位置信息。由于进度上的关系，该方法在本设计中没有体现，目前该策略的算法实现还在有条不紊的进行。<br> <br>Microchip芯片的特点及其在项目中的应用
主控制芯片是控制系统的核心，它提供给逆变器驱动信号、对功率驱动保护进行处理、实时采样转换电流等模拟信号、采集位置信号、通过开关量输入输出接收外部信息或者对外部进行控制、通过CAN总线与外部其它系统交换信息、对各种信息进行分析处理、协调各部分的工作等 本设计所描述的电动高尔夫球车永磁无刷直流电机驱动系统采用的主控制芯片dsPIC30F4011即来自司，它专为电机控制领域设计。dsPIC30F芯片被称为具有DSP功能的MCU，既具有控制功能强，而又有DSP的数字信号处理强的特点，这些特点使它比一般的DSP硬件开发电路更简单更便宜，而比同档的单片机更能适应数字信号处理的要求。在控制器的设计中，主要使用了芯片的如下外围模块资源
无刷电调是电机的控制器，并不是霍尔传感器，无刷电调一般是指模型电机的控制器。
电机的分类方式有很多种，总体的分类可以分为有刷电机和无刷电机。两种电机在结构上的区别主要是换向器和电刷。另外一点就是驱动和控制方式，如果不需要调速等控制功能，有刷电机通电就可以工作，而无刷电机需要控制器驱动才能工作。
功率较小的有刷电机一般采用永磁方式，定子使用永磁体（一般为铷磁铁），转子使用外接电源产生磁场，通过电刷和换向器的接触将电源通入转子。电机在绕线时每组线圈是互成一定角度的，并且也是按照一定规律连接在换向器的，所以有刷电机在通电之后就会在换向器的作用下，根据当前转子所在的位置，自动选择需要通电的绕组，这样随着转子的旋转，就会自动换向，所以有刷电机的旋转是不需要电路控制的。
对于功率较大的有刷电机，因为永磁体所能提供的磁场能力有限，会将原本定子的永磁体换成电磁激励，所以这种电机也叫做励磁电机，根据励磁方式的不同又会分为串励、并励和他励。串励电机定子和转子两个线圈串联，并励电机两个线圈并联，而他励电机定子和转子两个线圈分别供电。除了定子提供磁场的方式不同外，励磁电机和永磁有刷电机的工作原理是完全一样的。
对于永磁有刷电机，改变转动方向只需调换输入电源的正负极即可；对于励磁电机，需要调换其中一个磁场电源的正负极。改变电机的转动方向，需要注意以下几个问题：一是部分机械结构对转向的要求，反转有可能会造成故障或损坏；二是部分电机加入了一些抗干扰的保护电路，改变电源极性时，需要注意这类电路对电源极性有无要求。
有刷电机的调速实现起来比较容易，可以通过改变电机输入电压的方式进行调速。对于模拟电路，调节电压可以使用串联调压电路；对于数字电路，可以使用调整脉宽的方式，也就是占空比来调整最终电压的有效值。
有刷电机由于电刷和换向器的存在，在工作时电刷会慢慢磨损，所以电刷属于易损部件，磨损到一定程度就需要更换；电刷磨下的粉末会在换向器上沉积，长时间的积累就会造成换向器的绝缘出现问题，造成接触不良。第二个缺点，由于换向器与电刷之间属于接触但是非固定，所以这种结构所能承受的电流是有限的，有刷电机的功率无法做得太高，电机转动时由于电刷与换向器的摩擦会产生比较大的噪音，并且会在电刷与换向器之间产生电火花。这种电火花一方面会产生高频干扰，影响周围的其他控制电路；另一方面对于存在易燃品的场合，电火花的产生也会带来一定的危险。
无刷电机的控制电路主要包含了两个主要部分，一部分是线圈的驱动，通常使用晶体管作为电子开关，通过控制不同开关管的开关组合，实现对应线圈的供电；另一部是转子位置的检测，无刷电机的转子为永磁体，检测它的位置就可以通过检测磁场的极性或者磁场通过的顺序。有一种元件能够将磁场转换为电平信号，这就是霍尔元件。无刷电机的内部通常在固定位置以互成一定角度安装有霍尔传感器（通常为三个），通过检测输出电平的顺序就可以知道当前转子的位置。所以这种电机通常有8根线引出，3根比较粗的线为电机的绕组，通常称作“相线”，另外五根线有两根为霍尔传感器的供电，三根为三个霍尔的信号输出线。
虽然霍尔元件可以作为无刷电机转子位置的检测元件，这种电机在生活中最为常见的应用就是电动车。但是，并不是只有这一种方法能够检测转子的位置。
无霍尔的无刷电机因为只有三根相线引出，所以它的位置检测只能通过这三根线。线圈在通电时会产生磁性，使转子转动；同样在转子转动时，也会在定子绕组中产生电压，这种电机就是通过这个电压来检测转子位置的。控制电路通过相线输出的反电动势来判断转子位置，控制对应线圈的供电。
无刷电调实际上就是无刷电机的控制器，或者控制电路板。这种控制器一般是航模电机专用的无霍尔无刷电机驱动板。它的作用就是用来驱动航模电机转动的，并且实现软启动、调速、刹车等附加功能。电调的控制信号输入，一般是配合遥控接收控制的，常用的一般是通过频率控制调速的。
所以，无刷电调并不是霍尔传感器，而是电机的控制器。它并不是某个元件，而是由控制电路、驱动电路等组合而成的。并且，航模的无刷电机，基本上也是没有霍尔元件的。
无刷电调相当于霍尔传感器吗？
对于这个问题，说个简单的例子。例如，领导和员工之间的关系，站在公司的角度，它们都是同事关系，都属于公司员工。但在工作方面，领导指挥员工工作，反之，员工不能指挥导工作。
通过上述可知，题目说的的问题也是属于上下级的问题，无刷电调相当于领导层级别，霍尔传感器相当于员工级别。但是霍尔传感器这个员工，只是负责“通风报信”，将自己知道的事一五一十的反馈给领导（职务类似通信员工作），领导根据得到的反馈信息才能做出的正确的决策。
无刷电调是什么？
无刷电调是也是无刷电机的领导，负责它日常工作的。其全称是无刷电机调速器，通过其名称就可知道，是控制无刷电速度的。要它转快点就转快点，要它转慢点就转慢点，但也不是乱指挥的，都是遵守规矩的。
无刷电调基本组成
通过可知，基本组成有CPU、电压、电平、驱动、信号处理、过零检测电路，它们各自分工合作将无刷电机的速度控制精确。
题目说的霍尔传感器，是干什么的？
霍尔传感器它是负责反馈无刷电机转子转动快慢的信息，对无刷电机的工作状态进行实时跟踪，将信息及时的上报给无刷电机调速器，使调速器能够准确无误的下达命令，让无刷电机处于更好的工作状态，发挥无刷电机最大的工作能力。
霍尔传感器的工作原理
学物理的都知道，很多物理研究成果都是以其本人名字命名，霍尔传感器的工作原理是基于霍尔效应，由此可知，霍尔效应是霍尔发现的。霍尔是在1879年发现的，是因为他在研究金属导电机制发现的一种物理现象。
过程是这样的，他本来是研究载流导体在磁场中的受力性质，结果想达到的目的没有实现，然后发现了种新现象，导体两端有电动势产生，这是出乎意料意外的事，也是新物理现象不断涌出的必然性，后来将这种电势差命名为霍尔电势差，即霍尔效应。
详细情节；他把均匀的磁场中置入块板装金属导体。
让电流垂直于均匀磁场方向流向导体。然后就产生了种未知的物理现象，在垂直电流和磁场方面的这块板装导体的上下两侧有较为明显的横向电场，从而在导体两侧有电势差产生，这就是霍尔效应，也是经典霍尔效应，也是霍尔效应的开端。
揭开霍尔效应的本质问题，是在19世纪末，主要原因是这时期电子被发现且被深入研究，一步步的将霍尔效应的神秘面纱揭开。
通过上述可知，霍尔传感器利于霍尔效应，其输出信号是霍尔电势差，也就是电压信号，很微弱的，属于毫伏级。
结束语；无刷电调不相当于霍尔传感器，两者在整个控制系统中处于的工作职能完全不同。无刷电调是控制器，是整个控制系统的大脑，霍尔传感器是整个控制系统中的信号联络员，只负责监管无刷电机工作状态的，无刷电机工作称不称职与霍尔传感器无关，它只要上报给无刷电调即可，后续的一切事情由无刷电控制器全权负责。
肯定的
首先我们知道无刷电机工作原理
无刷电机中，换相的工作交由控制器中的控制电路（一般为霍尔传感器+控制器，更先进的技术是磁编码器）来完成。
无刷电机采取电子换向，线圈不动，磁极旋转。无刷电机，是使用一套电子设备，通过霍尔元件，感知永磁体磁极的位置，根据这种感知，使用电子线路，适时切换线圈中电流的方向，保证产生正确方向的磁力，来驱动电机。消除了有刷电机的缺点。
这些电路，就是电机控制器。无刷电机的控制器，还可以实现一些有刷电机不能实现的功能，比如调整电源切换角，制动电机，使电机反转，锁住电机，利用刹车信号，停止给电机供电。现在电瓶车的电子报警锁，就充分利用了这些功能。
无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会象变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。
所以说无刷电机 需要霍尔传感器+控制器，更先进的技术是磁编码器才能实现运转。
