基于對當前電動汽車動力及控制技術探討

劉建武 趙海龍

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基于對當前電動汽車動力及控制技術探討

劉建武 趙海龍

（長城汽車股份有限公司哈弗技術中心 河北 保定 071000）

隨著全球石油資源的不斷減少，全球各國的科研重點也在逐漸由研制出承受能力更強、更耐磨損的鋼鐵和汽車骨架轉(zhuǎn)變?yōu)橄某屯馄渌Y源的汽車。雖然一度考慮并研發(fā)過相關利用水、太陽能等資源，但均由于水資源有限，太陽能資源收集不穩(wěn)定以及這些資源的實際應用需要強大的技術支持等各種原因被人們暫時放棄?，F(xiàn)在較為常見、技術較為成熟的就是通過電力資源支持汽車動力系統(tǒng)。本文主要是分析電動汽車的電動機相關情況和現(xiàn)在應用很廣泛的電動車控制系統(tǒng)的相關參數(shù)，對電動車進行改造，研發(fā)出一套節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟適用的電動汽車控制系統(tǒng)和動力系統(tǒng)。

電動汽車；電動機；直流電動機；交流電動機；發(fā)電機

1 電動汽車動力技術

眾所周知，電動機是來驅(qū)動電動汽車的，沒有電動機，那么電動汽車將無法啟動，所以電動機是電動汽車的重要組成部分。電動機是指根據(jù)電磁感應定律將電能進行傳遞和轉(zhuǎn)換的一種電磁裝置。其起到的作用主要是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，為各種電器設備和機械提供動力。電動機有多種種類，具體包括直流電動機、交流電動機、信號電動機、磁阻電動機、交/直流電動機和控制電動機等多種，其中主要是被應用在電動汽車上的電動機有好幾種，分別是永磁無刷電動機、直流電動機、開關磁阻電動機和交流感應電動機等。

電動機對于電動汽車來說起著至關重要的作用，所以要想電動汽車的使用效果達到最佳，就必須要研發(fā)出合適的電動機，因此驅(qū)動電機要同時兼有重量小、體積小和效率高等特點，還包括動態(tài)制動性強和能量回饋的相關性能，此外驅(qū)動電機還需具備有足夠大的啟動的扭矩，而且電動汽車的運行很復雜，因此電動機最好能兼?zhèn)滢D(zhuǎn)速高和調(diào)速范圍寬的特點。

直流電動機因其優(yōu)點多被廣泛運用于電動汽車的動力系統(tǒng)，其重要組成部分主要包括兩方面，一方面是靜止的定子，另一方面是旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，而且其運動特性也是由兩方面組成，分別為機械特性和工作特性，當這些方面都具備才能更好的應用于電動汽車上，因此其優(yōu)點主要包括有穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速，有較大的起動轉(zhuǎn)矩，而且具有進行大范圍的平滑調(diào)速等優(yōu)點，所以當需要進行穩(wěn)定、平滑和大范圍的調(diào)速時就需要應用直流電動機，或者是在控制生產(chǎn)機械的起動和制動時也需要應用直流電動機。還有一類是交流驅(qū)動電機，其中的三相異步感應電動機應用很廣泛，而且其的種類非常之多，但是各種三相異步感應電動機的內(nèi)部的基本結(jié)構(gòu)基本是一致的，沒什么大的區(qū)別，都是由兩個重要組成部分組成，分別為轉(zhuǎn)子和定子，還包括有一些基本的附件，比如吊環(huán)、接線盒、端蓋、軸承，還有風扇及其風扇罩等，都起到了不可或缺的作用，而且在定子和轉(zhuǎn)子兩者之間存在著一定的氣隙。其工作原理也相對比較簡單，當定子三相繞組時有三相交流電通入便可以產(chǎn)生磁場，從而進行電力供應，為電動汽車服務。三相異步感應電動機在電動汽車的應用上具有重要作用，因其制作成本較低、并且具有簡單的結(jié)構(gòu)設計和相對較優(yōu)越的使用性能的特點，三相異步感應電動機的結(jié)構(gòu)基本是由轉(zhuǎn)子和定子以及它們之間的間隙所構(gòu)成的，因此結(jié)構(gòu)不是很復雜，而且價格比較廉價，在運行的時候安全性能高，在應用、安裝和保養(yǎng)維護等方面很容易操作，而且具有很高的過載能力，所以在各個領域中都被廣泛應用。

2 電動汽車控制技術

電動汽車控制技術主要包括直流電動機的控制和三相交流電動機的控制。直流電動機包括直流串勵電動機和直流他勵電動機，直流串勵電動機被推廣應用于電動汽車上是因其軟機械特性能強，它的換向方式是利用換向接觸器來使勵磁繞組電流的方向發(fā)生改變，調(diào)速方式則是合理運用勵磁繞組電流，通過改變其的大小以達到可以控制電動機的轉(zhuǎn)速的目的，這兩種方式都可以很好地來進行對電動汽車的控制。直流串勵電動機的主要特點是它的勵磁線圈是與電樞線圈串聯(lián)起來的；具有基本一致的勵磁電流和電樞電流；只能反接制動，無平滑制動，一般只能進行滑行；不能進行再生制動；要想改變勵磁電流方向達到換向的目的就必須安裝換向接觸器，通過在外圍依靠控制器進行接線。直流他勵電動機來進行調(diào)速大部分都是控制電動機的轉(zhuǎn)速，而且對電動機的轉(zhuǎn)速進行控制是需要改變電動機電樞的供電電壓的。進行換向是通過控制器來直接達到控制電動機的正反轉(zhuǎn)的效果。直流他勵電動機的特點主要是不需要換向接觸器和再生制動接觸器，節(jié)約成本；具有再生制動和平滑制動；減少電機發(fā)熱，保護電動機，延長使用時間；具有各自獨立的勵磁線圈和電樞線圈，有利于換向，而且電樞電流比勵磁電流大。

三相交流異步電動機的變頻調(diào)速技術被廣泛應用于電動汽車上，變頻調(diào)速一種通過使電動機定子電源的頻率發(fā)生改變，以達到其同步轉(zhuǎn)速也發(fā)生改變的調(diào)速方法，其性能優(yōu)越，可以使得恒功率和橫轉(zhuǎn)矩進行調(diào)速，在電動汽車發(fā)展史上發(fā)揮了至關重要的作用。變頻器大概分為兩個種類，一類是交流—交流變頻器，一類是交流—直流—交流變頻器，相比較而言使用最多的是交流—直流—交流變頻器，其特點主要是適用范圍很廣泛，可用于多種電動機；具有較高的效率，無任何多余的損耗出現(xiàn)；精度高，調(diào)速范圍大；成本高，技術相對來說比較復雜，檢驗維修難度系數(shù)高。

3 結(jié)束語：

本文主要講述了電動汽車的電力及控制技術，各種電動機因其各自優(yōu)勢被廣泛應用于電動汽車上，交流感應電動機的優(yōu)點是質(zhì)量較輕、結(jié)構(gòu)簡單安全可靠等，永磁無刷直流電動機的優(yōu)點是質(zhì)量較輕、起動扭矩相對較大和效率高等，開關磁阻電動機的優(yōu)點是成本較低、結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠等，但電機也存在不足。因此在電動汽車的發(fā)展上我們還需要對電動機電力和控制技術進行不斷的研究和創(chuàng)新，除了具備良好的機械性能、安全性能、實用性能之外，還應該研發(fā)出一套能延長電動汽車使用時間和增強蓄電池組件的功能的管理系統(tǒng)，并且長期處于最佳狀態(tài)，以造福于人類和環(huán)境。

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as the world's oil resources are decreasing, the focus of global scientific research is changing from the development of steel and automobile skeleton, which can bear more and endure more wear and tear, to cars that consume other resources besides oil. Although some resources such as water and solar energy have been considered and developed, they have been temporarily abandoned for various reasons, such as limited water resources, instability in the collection of solar energy resources and the need for strong technical support for their practical application. Now the more common, more mature technology is through the power resources to support the vehicle power system. This paper mainly analyzes the relevant situation of electric motor and the relevant parameters of electric vehicle control system which are widely used in the field of electric vehicle, and develops an energy-saving and environmentally friendly electric vehicle control system and power system.

electric car; Electric motors; DC motor; AC motor; generator

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.10.048

F426.471

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1672-9129(2017)10-0043-02