電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究

舒雄

摘 ?要 ?電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)作為電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)之一，一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)。論文介紹了電動(dòng)汽車(chē)常用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的種類(lèi)及控制方法的研究現(xiàn)狀;闡述了國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車(chē)輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究進(jìn)展;最后指出，結(jié)合車(chē)輛行駛工況與電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)來(lái)提高續(xù)航里程是未來(lái)研究的重要內(nèi)容。

關(guān)鍵詞 ?電動(dòng)汽車(chē);驅(qū)動(dòng)控制;輪轂電機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM36 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1671-7597（2014）21-0041-01

電動(dòng)汽車(chē)，是在傳統(tǒng)燃油汽車(chē)面臨能源危機(jī)與環(huán)境污染兩大難題時(shí)，得到重視和發(fā)展的，并被視為解決上述兩大難題的有效途徑。它是車(chē)輛工程、電子信息、新能源技術(shù)、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等多學(xué)科交叉技術(shù)的集成，更容易使車(chē)輛電子化、信息化，從而提高車(chē)輛智能控制水平。電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)作為電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)之一，一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)。

1 ?驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)種類(lèi)及驅(qū)動(dòng)控制算法

目前，電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)按所使用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)類(lèi)型不同可以分為交流感應(yīng)電機(jī)、直流電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、永磁同步電機(jī)、永磁無(wú)刷直流電機(jī)等驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車(chē)研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)之一，就目前而言，單電機(jī)配合減速器和差速器驅(qū)動(dòng)車(chē)輪是電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)的普遍方式?？紤]到各地的差異性及車(chē)輛的通用情況，目前大多數(shù)控制策略及控制方法的研究都通過(guò)軟件模擬仿真。山東大學(xué)的李珂等建立電動(dòng)汽車(chē)異步電機(jī)仿真模型以及與之對(duì)應(yīng)的控制模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力性能仿真[1]。Z.Rahman等人，根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍、車(chē)輛行駛對(duì)電池組能量需求、驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作效率、車(chē)輛傳動(dòng)系數(shù)，以建模仿真的方式來(lái)確定動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵部件的選型[2]。Mehrdad Ehsani等人，則利用電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程和行駛的動(dòng)力需求為主要優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)匹配純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力參數(shù)優(yōu)化算法進(jìn)行了深入研究[20]。王慶年，丁永濤等人，在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下完成了整車(chē)的并聯(lián)式控制策略的建模。所得出的研究結(jié)果表明，所開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車(chē)正向仿真平臺(tái)正確性、可靠性，對(duì)提高電動(dòng)汽車(chē)初期研發(fā)效率、降低電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)成本具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 ?電動(dòng)汽車(chē)輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)

早在上世紀(jì)中期，名叫ROBERT的美國(guó)人將驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)/制動(dòng)裝置全部集成在輪轂上，研發(fā)了最初的電動(dòng)汽車(chē)輪轂。該類(lèi)電機(jī)根據(jù)其安裝的方式不同，又分為輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)、輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩種結(jié)構(gòu)。輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)，它是將驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定在車(chē)架位置，電機(jī)的輸出軸直接把驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳遞給驅(qū)動(dòng)輪，電機(jī)與車(chē)輪之間彼此相對(duì)獨(dú)立，只通過(guò)電機(jī)輸出軸或其它變速機(jī)構(gòu)聯(lián)接，減輕了車(chē)輪慣性力及車(chē)輛顛簸程度。輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)在結(jié)構(gòu)上與輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)有所不同，它是把驅(qū)動(dòng)電機(jī)直接安裝在車(chē)輪的輪轂內(nèi)直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。這種結(jié)構(gòu)省略了傳統(tǒng)燃油汽車(chē)上面一系列的傳動(dòng)裝置，大大提高了驅(qū)動(dòng)效率，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單。在2005年，美國(guó)德州大學(xué)教授E.J.Triche等人對(duì)輪轂電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力及純電動(dòng)軍用車(chē)輛的沖擊載荷進(jìn)行了相關(guān)的仿真和實(shí)驗(yàn)[4]。K.Cakir和A.Sabanovic設(shè)計(jì)了直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的電氣系統(tǒng)，創(chuàng)建了電機(jī)三維模型，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得該輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)很好的匹配實(shí)驗(yàn)車(chē)輛[5]。2012年，Perer Juris等人研究了溫度對(duì)輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的影響，運(yùn)用有限元方法對(duì)輪轂電機(jī)進(jìn)行瞬時(shí)熱力學(xué)仿真分析，結(jié)果表明：過(guò)高的溫度會(huì)導(dǎo)致輪轂電機(jī)的驅(qū)動(dòng)失效，并導(dǎo)致永磁鐵失磁。在國(guó)內(nèi)，同濟(jì)大學(xué)余卓平教授等，對(duì)四輪輪轂驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)路面附著系數(shù)估算方法進(jìn)行了深入分析研究。他們利用電動(dòng)汽車(chē)輪轂電機(jī)測(cè)速準(zhǔn)確、驅(qū)動(dòng)力響應(yīng)迅速等特點(diǎn)對(duì)車(chē)輛行駛路面的附著系數(shù)進(jìn)行估算，通過(guò)這種方式能有效防止車(chē)輛行駛時(shí)車(chē)輪滑轉(zhuǎn)，確保車(chē)輛的行駛穩(wěn)定性。2012年，張立軍等人建立了包括電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型與充氣輪胎剛性圈動(dòng)力學(xué)模型的系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)模型，并進(jìn)行了時(shí)頻域特性分析。此外，北京理工大學(xué)在輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)方面也有較深入研究，如謝邵波，林誠(chéng)對(duì)前輪輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車(chē)行駛穩(wěn)定性進(jìn)行研究，通過(guò)實(shí)驗(yàn)仿真，驗(yàn)證了其設(shè)計(jì)的控制策略可提高車(chē)輛橫擺穩(wěn)定性。

3 ?結(jié)論

目前，國(guó)內(nèi)外在電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制方面的研究已涉及各個(gè)方面，從目前研發(fā)的進(jìn)程狀況來(lái)看，國(guó)內(nèi)外基本處于同一起跑線(xiàn)上，國(guó)外略處于領(lǐng)先地位。另外，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，絕大部分研究焦點(diǎn)都集中于對(duì)電機(jī)本體的研究，沒(méi)有與電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)控制需求相結(jié)合。將電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制策略與車(chē)輛行駛工況緊密結(jié)合來(lái)提高驅(qū)動(dòng)效率的相關(guān)報(bào)道較少。

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