電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)研究

蔣屹

【摘 要】電動(dòng)車上的驅(qū)動(dòng)控制作為其重要的一項(xiàng)核心技術(shù)，其主要的功能就是通過(guò)對(duì)控制技術(shù)的利用，促使電動(dòng)車對(duì)空氣阻力、摩擦力、加速阻力等相關(guān)影響因素進(jìn)行克服，并將電能逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，以此對(duì)電動(dòng)車的運(yùn)行進(jìn)行控制。本文主要對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行探討，以促進(jìn)電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)有效發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】農(nóng)機(jī)培訓(xùn)；教學(xué)質(zhì)量；影響因素；對(duì)策

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，環(huán)境污染以及能源消耗等相關(guān)問題也日益突出，電動(dòng)車主要是通過(guò)清潔的電力能源實(shí)現(xiàn)運(yùn)行，其能夠有效降低燃油產(chǎn)生的污染，其必將成為汽車行業(yè)的必然發(fā)展趨勢(shì)。目前，電動(dòng)車行業(yè)已經(jīng)得到迅速的發(fā)展，行業(yè)內(nèi)部對(duì)電動(dòng)車所具備的性能以及駕駛效果等相關(guān)要求也相應(yīng)提高，而驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為其最重要的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，發(fā)展方向也逐漸趨向于功率高密度、小型化、可靠性高的方向，特別是永磁電機(jī)，其已經(jīng)成為當(dāng)前在電動(dòng)車中應(yīng)用最為重要的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品。同時(shí)，將輪轂電機(jī)作為代表的相關(guān)電驅(qū)動(dòng)品也在不斷進(jìn)入到實(shí)用化的階段。本文主要對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，以促進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的良好發(fā)展。

一、電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)機(jī)車主要包括直流電機(jī)、永磁同步電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)，其中，輪轂電機(jī)等相關(guān)驅(qū)動(dòng)電機(jī)逐漸成為電機(jī)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

（一）直流電機(jī)

傳統(tǒng)電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，較為常用的電機(jī)就是直流電機(jī)。對(duì)于直流電機(jī)而言，由于其重量比較大，效率比較低，且具有滑環(huán)以及電刷的存在，這就會(huì)對(duì)電動(dòng)車的有效應(yīng)用造成阻礙，目前，直流電機(jī)式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已逐漸被其他相關(guān)驅(qū)動(dòng)電機(jī)所替代。

（二）感應(yīng)電動(dòng)機(jī)

電動(dòng)車的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)通常與常規(guī)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行對(duì)比，具有以下幾點(diǎn)特征：（1）穩(wěn)定運(yùn)行的時(shí)候，其與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)具有類似的工況；（2）驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與常規(guī)的感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)相比，沒有起動(dòng)過(guò)程，具有較小的轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)子上具有不明顯的集膚效應(yīng)；（3）運(yùn)行的頻率通常超過(guò)50Hz；（4）在進(jìn)行變頻調(diào)速的時(shí)候，極數(shù)與轉(zhuǎn)速之間通常沒有較嚴(yán)格的關(guān)系。因此，在設(shè)計(jì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的時(shí)候，需要具備以下幾點(diǎn)特點(diǎn)：（1）將恒轉(zhuǎn)矩去盡量擴(kuò)大，促使電動(dòng)機(jī)進(jìn)行高速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，可以具有比較高的轉(zhuǎn)矩，而想要促使轉(zhuǎn)矩的提高，就需要將定轉(zhuǎn)子間所產(chǎn)生的氣隙盡可能減小，并減少漏抗；（2）對(duì)電動(dòng)機(jī)中的電磁加強(qiáng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，以促使功率、轉(zhuǎn)矩、效率等相關(guān)因素實(shí)現(xiàn)綜合性最優(yōu)；（3）盡可能減少體積、重量，以此促使其與車體之間的適配性得以有效增加[1]。

（三）永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)

永磁無(wú)刷的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)通常包括兩類，一類為方波驅(qū)動(dòng)式的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)（BDCM），第二類為永磁同步型的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)（CPMSM），其通常也被稱作正弦波式的驅(qū)動(dòng)無(wú)刷的直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。BDCM系統(tǒng)通常不需要絕對(duì)位置設(shè)置傳感器，通常以霍爾元件或者是增量形式的碼盤為主，也能夠?qū)Ψ措妱?dòng)勢(shì)的波形換相進(jìn)行檢測(cè)。CPMSM系統(tǒng)通常需要有絕對(duì)式的碼盤或者旋轉(zhuǎn)變壓器等相關(guān)轉(zhuǎn)子位置的傳感器。根據(jù)磁鐵的位置結(jié)構(gòu)的不同，永磁無(wú)刷型的電動(dòng)機(jī)通常能夠分為深埋式、鑲嵌型、表面型等各種結(jié)構(gòu)型，對(duì)于電動(dòng)汽車而言，其通常會(huì)使用外轉(zhuǎn)子或者是盤式結(jié)構(gòu)[2]。深埋式的永磁同步機(jī)由于其具有較高的功率、弱磁控制較為有效、便捷，且具有極為有效的控制效率，逐漸在電動(dòng)車中受到廣泛應(yīng)用，且成為當(dāng)前電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)機(jī)車的研究重點(diǎn)。同時(shí)，深埋式的永磁同步機(jī)的實(shí)際控制系統(tǒng)通常與常規(guī)的電動(dòng)機(jī)所具備的速度的控制系統(tǒng)或者是位置的控制系統(tǒng)均不相同，電動(dòng)車通常是由加速器以及制動(dòng)器兩者間共同決定的一種轉(zhuǎn)矩指令對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，主要是因?yàn)檗D(zhuǎn)矩通常是由電流所決定的，因此，其能夠構(gòu)成相應(yīng)的電流控制系統(tǒng)。

（四）開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)

開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SRM）當(dāng)前已經(jīng)投入到使用中，法國(guó)的F1AT公司所研制的新型電動(dòng)車以及中國(guó)第二汽車廠所研制的新型電動(dòng)客車均已經(jīng)使用了開關(guān)磁阻式電動(dòng)機(jī)。SRM屬于無(wú)任何形式的一種轉(zhuǎn)子導(dǎo)體以及永久磁體式的無(wú)刷機(jī)，其定子磁極以及轉(zhuǎn)子磁極均為凸的。對(duì)于SRM而言，其通常具有較為集中形式的定子繞組以及脈沖電流，其功率所使用的變換器通常為較為可靠形式的電路拓?fù)涫?。SRM通常具有較為簡(jiǎn)單可靠、運(yùn)行高效、四象限運(yùn)行、控制靈活、成本較低、響應(yīng)速度較快等相關(guān)優(yōu)勢(shì)。但是，SRM的轉(zhuǎn)矩通常波動(dòng)較大、噪聲較大，且位置需要檢測(cè)器、系統(tǒng)為非線性等相關(guān)缺陷，因此，當(dāng)前還沒有在市場(chǎng)中受到廣泛應(yīng)用。根據(jù)傳統(tǒng)的SRM所具備的缺點(diǎn)，研制了新型的永磁式的開關(guān)磁阻式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（PM-SRD），其主要是引入了高性能的永磁鋼，并對(duì)傳統(tǒng)的SRM中所存在的能量低利用率以及換流較慢等相關(guān)缺點(diǎn)進(jìn)行了克服，并對(duì)電機(jī)比功率的密度進(jìn)行了相應(yīng)的增加[3]。

對(duì)于SRM系統(tǒng)而言，由于其具有較為顯著的非線性特征，系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行有效建模，這就使常規(guī)的線性控制方式不能滿足SRM系統(tǒng)，當(dāng)前主要是根據(jù)模糊邏輯以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行控制。

二、電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著社會(huì)中環(huán)境污染、能源短缺等相關(guān)問題逐漸加劇，電動(dòng)車已逐漸成為對(duì)環(huán)保以及能源等相關(guān)問題進(jìn)行解決的關(guān)鍵。當(dāng)前，電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展方向主要為小型化、功率密度較高、可靠性較高。當(dāng)前，永磁電機(jī)已逐漸成為電動(dòng)車實(shí)現(xiàn)有效運(yùn)行的主要驅(qū)動(dòng)品。其中，同時(shí)，將輪轂電機(jī)作為代表的相關(guān)電驅(qū)動(dòng)品也在不斷進(jìn)入到實(shí)用化的階段。因此，電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)在實(shí)際發(fā)展中，需要準(zhǔn)確把握歷史機(jī)遇，不斷加強(qiáng)研發(fā)力度，確保電動(dòng)車業(yè)能夠在低碳經(jīng)濟(jì)以及后危機(jī)時(shí)代能夠的汽車業(yè)當(dāng)中占據(jù)先機(jī)。同時(shí)，通過(guò)綠色交通技術(shù)的應(yīng)用，還能夠促使人與自然和諧發(fā)展，因此，電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)具有良好的發(fā)展趨勢(shì)。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電動(dòng)車作為安全、經(jīng)濟(jì)的一種綠色的交通工具，其在環(huán)境以及能源等各個(gè)方面均具有顯著的優(yōu)勢(shì)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的有效研發(fā)，對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的有效完善具有顯著作用，且逐漸在電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，具有顯著的發(fā)展前景。

【參考文獻(xiàn)】

[1]曲榮海，秦川.電動(dòng)汽車及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2016， 10（3）：82-86.

[2]張遠(yuǎn)亮.淺析電動(dòng)汽車及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀[J].山西農(nóng)經(jīng)，2017（12）：92-92.

[3]張勇.電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)分析[J].時(shí)代汽車，2016（12）：27-28.