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這里以矢量控制策略中的電流環(huán)控制為例，對驅(qū)動電機(jī)的控制流程總結(jié)為如下步驟：
MCU通過安裝在電機(jī)軸的一端或集成在電機(jī)內(nèi)部，并通過聯(lián)軸器與電機(jī)軸連接，以確保它們可同軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)編碼器處獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置和速度信息。
旋轉(zhuǎn)編碼器主要有類型：絕對式編碼器和增量式編碼器。以增量式編碼器的應(yīng)用為例，它通常由A、B兩路相位相差90°的脈沖序列組成，同時通過Z相脈沖標(biāo)記參考位置，通常稱為零位或原點(diǎn)信號。
當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動時，A相和B相會交替輸出方波脈沖，此時MCU可通過對比兩相之間90°的相位差關(guān)系來判斷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，并通過記錄脈沖的數(shù)量、單位時間內(nèi)脈沖數(shù)量的變化量來確定電機(jī)轉(zhuǎn)過的角度或距離以及計(jì)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速，通過得到的轉(zhuǎn)子位置及速度信息，MCU可進(jìn)行進(jìn)一步的如電流環(huán)或速度環(huán)的控制。
如當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一定角度時，編碼器會產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖數(shù)，通過比較A相和B相脈沖的先后順序來判斷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，并根據(jù)單位時間內(nèi)脈沖的數(shù)量來計(jì)算速度。假設(shè)MCU在1s時長接收到10000個脈沖，且編碼器每圈只會產(chǎn)生1000個脈沖，那么此時電機(jī)的轉(zhuǎn)速則為10rpm/s（電機(jī)轉(zhuǎn)速ω）。
編碼器每運(yùn)轉(zhuǎn)一圈會產(chǎn)生一個Z相脈沖，當(dāng)MCU首次接收到Z相脈沖時，會將這個位置作為零位參考點(diǎn)，隨后可通過計(jì)數(shù)A相脈沖的數(shù)量來確定電機(jī)轉(zhuǎn)子相對于零位的位置。如檢測到了300個A相脈沖，那么電機(jī)轉(zhuǎn)子相對于零位的角度位置將是300/1000圈或108°（轉(zhuǎn)為弧度θ=3π/5）。
通過電流傳感器測量電機(jī)每相的電流值，接著將所測得的三相電流值通過αβ變換（Clarke變換），將其從三相靜止坐標(biāo)系變換到兩相靜止坐標(biāo)系（Iα，Iβ）中。在三相對稱系統(tǒng)中，三個相電流之和理論為零，即Ia+ Ib+ Ic= 0，此時Clarke變換公式可被簡化為如下形式：
如果三個相電流之和為零的條件不成立，則需要使用完整的Clarke變換公式來進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以能夠處理任意的三相輸入電流，此時通用的Clarke變換公式如下：
然后使用轉(zhuǎn)子位置信息通過Park變換，將兩相靜止坐標(biāo)系下的電流轉(zhuǎn)換到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，從而得到d軸（直軸）和q軸（交軸）電流即Id和Iq。
注：dq坐標(biāo)系是一個隨電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系，其中d軸（直軸）與轉(zhuǎn)子磁鏈方向一致，q軸（交軸）與d軸相差90度。
根據(jù)整車的實(shí)時工況，系統(tǒng)將向MCU發(fā)送功率請求，MCU將此功率需求分解為電機(jī)的扭矩與轉(zhuǎn)速需求，并通過電機(jī)數(shù)學(xué)模型計(jì)算期望的d軸和q軸電流，此期望電流在外環(huán)即速度環(huán)中可通過基于轉(zhuǎn)速差的控制模型計(jì)算輸出，并通過向量表示為：u(t)=I目標(biāo)=[Id,目標(biāo)，Iq,目標(biāo)]T。
通常情況下，d軸電流主要用于控制電機(jī)的勵磁磁場，但對于永磁同步電機(jī)而言，勵磁磁場由永磁體提供，因此并不需要額外的勵磁電流，所以當(dāng)電機(jī)處于中低速運(yùn)行時d軸電流常被設(shè)置為0或一個很小的值，以降低損耗，此時可將期望的q軸電流等價(jià)于速度環(huán)輸出值。
隨著電機(jī)進(jìn)入高速運(yùn)行區(qū)間，由于反電動勢的存在，將需要對d軸電流進(jìn)行控制，以擴(kuò)大電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍。此時期望的d軸電流會以一個非線性的方式下降，如aω2+bω+c，而期望的q軸電流需根據(jù)整車要維持的扭矩需求進(jìn)行確定。
在電機(jī)控制中，扭矩（T）與電機(jī)的q軸電流（Iq）直接相關(guān)，其關(guān)系為：T=kT*Iq。
如在整車運(yùn)行時的某一時刻，系統(tǒng)分解需求后得到此時電機(jī)需要輸出10N.m的扭矩，并保持一定的速度。若電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)kT= 2N.m/A，此時根據(jù)公式可得期望的q軸電流：Iq=T/ kT=10/2=5A，此時期望的Id=0A或根據(jù)弱磁需要以非線性方式表示。
在雙閉環(huán)控制系統(tǒng)中，扭矩控制通常是內(nèi)部電流環(huán)的一部分，當(dāng)系統(tǒng)需要輸出特定的扭矩時，可以直接通過公式計(jì)算出對應(yīng)的q軸電流，然后將其作為電流環(huán)的目標(biāo)值。如上述示例中，此時扭矩需求是已知的，這在實(shí)際應(yīng)用中如車輛處于爬坡、加速等工況下時，系統(tǒng)更需要扭矩特性，因此，此時可繞過速度環(huán)基于轉(zhuǎn)速差的計(jì)算方式而通過公式直接計(jì)算目標(biāo)Iq。
通過由電流傳感器測得的三相電流轉(zhuǎn)換而來的Id和Iq值與通過轉(zhuǎn)速及扭矩需求轉(zhuǎn)換而來的Id和Iq值（這里為區(qū)分記作Id’和Iq’）進(jìn)行比較，得到誤差信號，即E_Id= Id’-Id，E_Iq= Iq’-Iq。
此假設(shè)情況下，計(jì)算出的誤差較大，正常情況下需求電流與實(shí)際電流的誤差應(yīng)盡可能接近于0。
基于所得到的電流誤差信號，MCU通過如PID、滑膜控制等控制算法輸出的控制信號ud和uq（直軸電壓與交軸電壓），該控制信號經(jīng)坐標(biāo)反變換后，從旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系回到靜止坐標(biāo)系，從而生成相應(yīng)的PWM控制信號，MCU通過控制PWM的輸出占空比來控制開關(guān)元件（如IGBT）的導(dǎo)通和關(guān)斷，進(jìn)而調(diào)整電機(jī)繞組中的電流大小，使之符合電流環(huán)的目標(biāo)值也就是由速度環(huán)得到的目標(biāo)值，以確保電機(jī)可按照期望的方式運(yùn)行。
綜上所述，簡單描述了在新能源汽車中MCU基于矢量控制通過電流環(huán)實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動電機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速控制的基本原理，但在具體應(yīng)用中，系統(tǒng)還需要考慮如濾波、噪聲抑制、實(shí)時性要求等。對于速度環(huán)與電流環(huán)的關(guān)系總結(jié)如下：
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