電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用探討

張波

【摘要】 自從汽車行業(yè)的興起，對(duì)石油的需求量逐漸增大，然而面對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)和石油資源的有限，電動(dòng)汽車的發(fā)展已經(jīng)成為未來汽車市場(chǎng)的主流，受到越來越多的重視。但是由于目前的科技技術(shù)的限制，有很多因素在制約著電動(dòng)汽車的發(fā)展，其中最重要的一個(gè)原因就是電動(dòng)汽車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以直接影響電動(dòng)汽車的性能，因此對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能的研究非常重要?，F(xiàn)在市場(chǎng)上一般性能較高的電動(dòng)汽車都是采用閉環(huán)控制和先進(jìn)的控制技術(shù)，將普通硬件和復(fù)雜軟件結(jié)合起來，以配合電動(dòng)汽車的不同性能要求。本文主要介紹電動(dòng)汽車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布置方式，分析電氣控制新技術(shù)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 電動(dòng)汽車 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 控制技術(shù)

一.電動(dòng)汽車對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求

電動(dòng)汽車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有別于傳統(tǒng)的燃油供能系統(tǒng)，它是將電能和化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，它的優(yōu)點(diǎn)是不再需要復(fù)雜繁重的機(jī)械齒輪變速機(jī)構(gòu)就可以做到汽車運(yùn)行所需要的動(dòng)力?？傮w來說電動(dòng)汽車對(duì)其電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有以下幾點(diǎn)要求：

（1）在成本方面，要求電動(dòng)汽車的整體系統(tǒng)的性價(jià)比上與它的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)在一樣的水平內(nèi)。（2）性能方面要求汽車的恒定功率大，瞬時(shí)功率大，加速度快，啟動(dòng)快。 （3）調(diào)速的范圍必須要大。調(diào)速的操作區(qū)域有恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)。如果恒轉(zhuǎn)矩區(qū)要求低速，大轉(zhuǎn)矩具有啟動(dòng)和爬坡的要求；恒功率區(qū)要求低轉(zhuǎn)矩是具有高速來滿足車子在平緩的路面可以告訴形式的要求。這樣可以在一次充電的行駛路程里具有很高的效率。（4）在最輕質(zhì)量的同時(shí)擁有電氣和機(jī)械的雙重優(yōu)勢(shì)，還應(yīng)具有充分利用再生制動(dòng)的能力提高能力的最優(yōu)利用率。（5）電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)該滿足不論高低溫度和劇烈震動(dòng)都可以安全可靠的工作。（6）要輕重量和小尺寸，以滿足各種型號(hào)車輛的安裝要求。

二.電機(jī)系統(tǒng)的分類

根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的種類不同將電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分為四種。下面分別對(duì)這四種電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹：

（1）直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)就是以直流電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它是最早用于電動(dòng)汽車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電磁轉(zhuǎn)矩控制性能優(yōu)良。但是因?yàn)橹绷麟姍C(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用的是電刷結(jié)構(gòu)，所以它的轉(zhuǎn)速、功率密度和使用壽命都有一定程度上的限制，而且它的重量和體積都很大，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)展路上直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最終會(huì)被取代。（2）交流感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。交流感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)就是最常用的異步電動(dòng)機(jī)。它由最初的不被看好發(fā)展到最后的廣泛使用，取決于它的大功率電力電子器件的出現(xiàn)和調(diào)速方式的改進(jìn)。交流感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的體積小、成本低、調(diào)速范圍大等優(yōu)點(diǎn)使它成為國(guó)內(nèi)大部分電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主選。（3）永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可分為無刷交流電動(dòng)機(jī)和無刷直流電動(dòng)機(jī)，它的轉(zhuǎn)子沒有導(dǎo)條，無銅耗，所以轉(zhuǎn)子的慣量可以做到非常小。與直流和交流電動(dòng)機(jī)相比，永磁同步電動(dòng)機(jī)的體積小、轉(zhuǎn)矩和慣量大、功率密度大和動(dòng)態(tài)相應(yīng)快，這些都是它的優(yōu)點(diǎn)。但是由于永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的造價(jià)成本高，目前還沒有廣泛投入市場(chǎng)，而且在國(guó)內(nèi)，對(duì)這種電機(jī)的研究很少。（4）開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)核心是開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，它的潛力得到越來越多人的認(rèn)同和支持。開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行的速度范圍較廣、速度靈活可控、成本不高。但是它的缺點(diǎn)是啟動(dòng)和運(yùn)行的噪音比一般的電動(dòng)機(jī)要大很多，還有它的電機(jī)功率不能過大否則會(huì)使電機(jī)效率下，嚴(yán)重?fù)p耗電池的蓄電能力。

三.電動(dòng)汽車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制策略

鑒于目前市場(chǎng)主要流行感應(yīng)電機(jī)，所以考慮篇幅的有限我們主要探討感應(yīng)電機(jī)的控制策略?，F(xiàn)在主要從基于簡(jiǎn)單狀態(tài)變量的效率優(yōu)化控制、基于搜索法的效率優(yōu)化控制、基于電機(jī)損耗模型的效率優(yōu)化控制和綜合以上幾種方法特點(diǎn)的混合優(yōu)化控制四個(gè)方面入手。這些方法雖都不相同，但本質(zhì)上都是采用在輕載狀態(tài)下降低電機(jī)磁通量水平以來降低鐵心損耗的方式來提升效率的實(shí)現(xiàn)。

四.結(jié)語

電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要用于電動(dòng)汽車和小型電動(dòng)車，它減少了汽車市場(chǎng)對(duì)石油的需求，從一定程度上保護(hù)了環(huán)境和石油這種資源。但是有技術(shù)的有限，電動(dòng)汽車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也存在著某些方面的不足。研究人員應(yīng)該從電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能方面、成本方面、體積重量等方面對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改良，為電動(dòng)汽車行業(yè)帶來更好的福利。

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