對于新能源汽車與電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)研究

佟欽智

摘 要：各個(gè)城市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，汽車已經(jīng)成為了人們出行的一種重要交通方式。傳統(tǒng)形式下依賴汽油和柴油，不可避免的會對城市環(huán)境造成污染，不利于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。近年來，新能源汽車大范圍推廣，主要就是因?yàn)槠淠軌蛟跐M足人們?nèi)粘３鲂行枨蟮幕A(chǔ)上，有效降低環(huán)境污染程度。對于新能源汽車而言，能夠有效的減少汽油等一些不可再生能源的應(yīng)用， 進(jìn)而將天然氣和太陽能等作為動力，從而為后續(xù)實(shí)現(xiàn)零污染和零排放目標(biāo)創(chuàng)造條件。不得否認(rèn)于新能源汽車相關(guān)的一些技術(shù)，仍然具有較大的空間，為了能夠最大程度上滿足新能源汽車駕駛要求，就要對電氣驅(qū)動控制技術(shù)進(jìn)行深入研究，進(jìn)而為后續(xù)推動我國新能源汽車行業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：新能源汽車;電機(jī)驅(qū)動;控制技術(shù);環(huán)境污染

引言

對于電子技術(shù)而言，其實(shí)際上是汽車控制過程中應(yīng)用的一種核心技術(shù)，新能源汽車想要發(fā)展創(chuàng)新，電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)就要充分發(fā)揮功能作用。人們在駕駛新能源汽車期間，非常注重新能源汽車質(zhì)量和安全，為了能夠進(jìn)一步擴(kuò)大新能源汽車應(yīng)用范圍，就要將其各個(gè)方面的技術(shù)研究工作落實(shí)到實(shí)處。正是在新能源汽車技術(shù)不足的影響下，我國現(xiàn)階段仍然有一部分新能源汽車將新能源和柴油、汽油方式進(jìn)行結(jié)合使用，以此來為汽車提供相應(yīng)的動力。通過對電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)致分析，能夠發(fā)現(xiàn)其是新能源汽車較為關(guān)鍵的一個(gè)部件，良好性能的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，有助于提升汽車企業(yè)的核心競爭力，其與的新能源汽車的質(zhì)量和駕駛效率具有緊密關(guān)聯(lián)。本文從新能源汽車具體介紹入手，結(jié)合新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀展開闡述，針對電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)等多項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行深入探討。

1新能源汽車簡介

對新能源汽車整體動力結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致分析，就會發(fā)現(xiàn)其主要就是將太陽能、電能、天然氣等多種環(huán)保型的能源作為動力;將其與傳統(tǒng)形式下的以汽油和柴油為動力源的汽車進(jìn)行比較， 在實(shí)際駕駛新能源汽車期間，具體排放的污染物會更少一些，有助于降低環(huán)境污染程度。人們對新能源汽車高效使用，甚至也能降低我國整體對石油類等多種不可再生資源的依賴程度，進(jìn)而就會達(dá)到緩解石油使用壓力。

不僅僅是我國在石油使用方面存在壓力，其他國家的石油資源也逐步呈現(xiàn)出緊缺的問題。在此種狀況下，新能源汽車的研發(fā)和使用備受關(guān)注。為了能夠呼吁更多人使用新能源汽車、為了能夠提升新能源汽車發(fā)展速度，在政策方面給予了重要支持，如財(cái)政優(yōu)惠政策、新能源汽車交通管制政策等。以美國為首的一些發(fā)達(dá)國家，其在新能源汽車開發(fā)和技術(shù)研究發(fā)面，都要優(yōu)于我國新能源汽車領(lǐng)域?；诖耍瑸榱四軌蚩s小與這些國家在新能源汽車領(lǐng)域的存在的差距，我國就已經(jīng)在“十一五”計(jì)劃中，提出了“863”計(jì)劃節(jié)能、新能源汽車項(xiàng)目相關(guān)內(nèi)容，進(jìn)而引導(dǎo)我國新能源汽車領(lǐng)域，制定“三橫三縱”研究與發(fā)展方案，進(jìn)而為后續(xù)全面提升新能源汽車?yán)寐省?加深新能源汽車技術(shù)研究深度等提供基礎(chǔ)性依據(jù)。

對于新能源汽車而言，其具有科學(xué)合理性的科學(xué)構(gòu)造，這樣就能夠使新能源汽車的燃效消耗效率會更高、汽車使用年限也會更長?？紤]到新能源汽車主要對太陽能、天然汽等能源進(jìn)行應(yīng)用，所以其對環(huán)境造成的污染也會更小一些，甚至在實(shí)際駕駛期間也具有噪音小和安全性能強(qiáng)的特征。正是因?yàn)樾履茉雌嚫鱾€(gè)方面的性能存在優(yōu)勢，所以其比受歡迎。除此之外，新能源汽車也存在一些不足，具體體現(xiàn)在技術(shù)受限這一方面。我國新能源汽車技術(shù)存在不完善的問題，如缺乏較強(qiáng)的動力型、運(yùn)行持久性比較低、在能源添加存在較強(qiáng)的復(fù)雜性和繁瑣性、在后期對新能源汽車進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)時(shí)對技術(shù)具有較高要求等。

2新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀

2.1外國新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀

在新能源汽車研究工作中投入了大量的時(shí)間和精力，全世界范圍內(nèi)都非常注重新能源汽車的應(yīng)用。像北美和日韓等多個(gè)國家，都非常注重清潔能源交通能力的提升，主要就是希望以此來不斷優(yōu)化汽車行業(yè)整體經(jīng)濟(jì)體制結(jié)構(gòu)，甚至也以此來為后續(xù)國家能源實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略目標(biāo)、推動汽車行業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展拓寬渠道。在此種狀況下，這些國家就設(shè)定了與新能源汽車相關(guān)的各類專項(xiàng)計(jì)劃。如果從資金技術(shù)方面進(jìn)行分析，就會發(fā)現(xiàn)在此方面給予了相應(yīng)的政策支持。現(xiàn)階段的新能源技術(shù)汽車，是以混合動力汽車、燃料電池汽車為主。

比方說以混合動力汽車為為例進(jìn)行分析，就會發(fā)現(xiàn)在乘用市場中純電動、混合電動汽車等使用量都已經(jīng)超過了百萬輛，像豐田和本田等多個(gè)知名度比較高的汽車，都非常注重新能源汽車的研發(fā)。其中最具有代表性的就是“特斯拉”純電動汽車，其技術(shù)正在逐步向完善化方向轉(zhuǎn)變，不僅推出了多款不同類型的汽車，也在交互式設(shè)計(jì)理念、跨界思維的印象下完成了新型特斯拉汽車的創(chuàng)造，現(xiàn)階段其已經(jīng)成為了新能源汽車的品牌代表。

2.2我國新能源汽車發(fā)展?fàn)顩r

對于我國而言，在新能源汽車行業(yè)中相比較西方發(fā)達(dá)國家而言，面臨著更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，但是隨著我國經(jīng)濟(jì)和技術(shù)水平的不斷提升，新能源汽車領(lǐng)域在基礎(chǔ)建設(shè)環(huán)節(jié)中也取得了較為顯著的成就。人們在生活中越來越注重生活質(zhì)量，為了能夠降低汽車對城市環(huán)境的污染程度，就要著重開展汽車工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新工作。通過此項(xiàng)工作來大范圍的普及新能源汽車，進(jìn)而最大程度上滿足國民需求。除此之外，在“清潔汽車行動”的號召下，在我國有越來越多的民族汽車企業(yè)，也在積極參與新能源汽車研發(fā)工作，如紅旗、長城等多個(gè)汽車品牌，也在獨(dú)立設(shè)計(jì)和生產(chǎn)純電汽車、混動乘用車，為推動我國新能源汽車行業(yè)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。在新能源汽車轉(zhuǎn)型發(fā)展過程中，“產(chǎn)學(xué)研合作機(jī)制”被充分應(yīng)用，主要就是在我國各大高效、汽車企業(yè)進(jìn)行合作期間發(fā)揮著重要作用。在技術(shù)和政策的支持下，我國清潔能源汽車目前已經(jīng)逐步進(jìn)入到了家用和民用領(lǐng)域，不僅為人們出行提供了諸多便利，也為落實(shí)生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作提供了保障。

2.3 外國新能源汽車政策

大部分的發(fā)達(dá)國家，都在積極鼓勵人們購買新能源汽車，在此期間主要就是對以下幾種重要方式進(jìn)行應(yīng)用。

一是制定并頒布具有激勵性的財(cái)政性稅收政，以此來為合法納稅人在購買新能源汽車時(shí)給予相應(yīng)的補(bǔ)貼。在強(qiáng)制性技術(shù)法規(guī)具有一定的限制作用，如主要就是限制汽車的排放量。對于排放量比較小的汽車而言，一旦無法適應(yīng)市場需求，人們就會選擇經(jīng)濟(jì)性更強(qiáng)的微小型新能源汽車。二是為新能源汽車技術(shù)研究、試實(shí)驗(yàn)運(yùn)行提供了充足的資助支持。主要就是考慮到近年來石油使用壓力逐步加大，為了能夠進(jìn)一步提升子汽車產(chǎn)業(yè)在社會整體中的競爭力，就要將能源改革工作落實(shí)到實(shí)處，在全面提升新能源技術(shù)研究水平的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)提升客戶粘性和需求度的目標(biāo)。三是國家對電動汽車成本等多個(gè)方面，具有一定比例的補(bǔ)貼，這樣人們在購買汽車期間，就會著重考慮新能源汽車。

2.4我國新能源汽車“863”計(jì)劃

我國綜合國力顯著提升，汽車產(chǎn)業(yè)為了能夠在市場中占據(jù)重要地位，也在大力研究新能源汽車。加之，在現(xiàn)代化下非常注重節(jié)能環(huán)保工作，無形中對新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了嚴(yán)格要求，因此就在十一五計(jì)劃中設(shè)立了863 節(jié)能與新能源汽車等重大項(xiàng)目。核心內(nèi)容就是在將燃料電池汽車、混合動力汽車、純動電力汽車系統(tǒng)等多項(xiàng)技術(shù)平臺的基礎(chǔ)上，對燃料電池、動力蓄電池、電驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行充分利用，進(jìn)而來構(gòu)成“三橫三”計(jì)劃。在我國各個(gè)城市落實(shí)這一關(guān)鍵計(jì)劃來推動新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，就要積極構(gòu)建與新能源汽車系統(tǒng)相關(guān)的各項(xiàng)指導(dǎo)綱要。不僅如此，也要全面結(jié)合動力系統(tǒng)技術(shù)平臺中，實(shí)際涉及到的多個(gè)而不同的研究方向， 細(xì)致分析和深入研究新能源汽車產(chǎn)業(yè)各項(xiàng)內(nèi)容[1]。在此期間，技術(shù)研究工作至關(guān)重要，比方說動力蓄電池、電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)等研究工作就不能忽視。

3新能源汽車中的電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)

對于新能源汽車行業(yè)而言，在實(shí)際落實(shí)發(fā)展創(chuàng)新工作期間，電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)研究工作發(fā)揮著不可替代的作用。新能源汽車所應(yīng)用的電機(jī)，具有瞬時(shí)功率大、過載能力強(qiáng)、加速性、使用壽命長的特點(diǎn)。這就要求電機(jī)的調(diào)速范圍大，需要橫轉(zhuǎn)扭曲速度運(yùn)行期間，設(shè)置較大的轉(zhuǎn)矩，做好這項(xiàng)工作就能后滿足汽車在啟動、爬坡期間的各項(xiàng)需求;保證橫功率區(qū)低轉(zhuǎn)扭矩時(shí)獲取更高的速度，從而就能夠使新能源汽車在平坦路面上，進(jìn)行高速行駛。此外，能量回收和回饋給蓄電池系統(tǒng)較為完善，這也是目前新能源汽車能夠提升能量利用率的一個(gè)顯著優(yōu)勢。對于驅(qū)動電機(jī)而言，需要具備較強(qiáng)的可靠性，主要就是對駕駛新能源汽車提供安全保障。這就要在前期設(shè)計(jì)期間，保證新能源電機(jī)性能，即便是比較惡劣的環(huán)境下，也要保證其能夠長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行;并且要降低噪音，同時(shí)也要保證在后期對電機(jī)進(jìn)行維修時(shí)，具有方便的特點(diǎn)。

3.1直流電機(jī)

通過對直流電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行研究，能夠發(fā)現(xiàn)其實(shí)際上就是早期研究期間，使用率較高的一種驅(qū)動技術(shù)。在還沒將可控硅整流器研發(fā)出來之前，在實(shí)際對電動汽車的速度進(jìn)行控制控制期間，主要就是通過對具有機(jī)械式特征的開關(guān)進(jìn)行應(yīng)用，在改變蓄電池串聯(lián)個(gè)數(shù)的同時(shí)， 完成電動電樞電壓調(diào)節(jié)工作。不得否認(rèn)，此種調(diào)速方式屬于有機(jī)調(diào)速的范疇，具有效率低和可靠性差的問題，甚至在實(shí)際駕駛汽車期間還會產(chǎn)生頓挫感。但是在研制出可控硅整流器之后，新能源球車的驅(qū)動電機(jī)、控制系統(tǒng)，就已經(jīng)升級到了PWM調(diào)制的直流斬控制形式，該系統(tǒng)充分發(fā)揮控制作用，能夠打破之前有機(jī)調(diào)速的限制;但是對于直流電機(jī)而言其也具有效率低的特征，這就要及時(shí)更換其內(nèi)部的相關(guān)元器件，甚至在對換向器和電刷等器件進(jìn)行維護(hù)期間，就會增加新能源汽車的具體運(yùn)營成本。如表一所示，將直流電機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)展現(xiàn)出來，能夠發(fā)現(xiàn)其具有成本低和控制難度低的特征。

3.2開關(guān)磁阻電機(jī)

將開關(guān)磁阻電機(jī)與其他種類的電機(jī)進(jìn)行對比，其具有較強(qiáng)的創(chuàng)新性，具有結(jié)構(gòu)簡單、電機(jī)效率高的特征。比方說其電機(jī)能夠超過 90%，具體的轉(zhuǎn)速在每分鐘內(nèi)能夠超過15000轉(zhuǎn)。通過對開關(guān)磁阻電機(jī)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行分析，能夠發(fā)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性非常顯著，具體表現(xiàn)為即便是在較寬的轉(zhuǎn)速范圍范圍內(nèi)，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和速度都能被有效控制。在實(shí)際進(jìn)入到作業(yè)狀態(tài)之后，能夠獲取比較高的轉(zhuǎn)矩，甚至也具有比較低的啟動功率。雖然開關(guān)磁阻電機(jī)有多項(xiàng)優(yōu)勢，但是也存在一定的弊端，如在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中壯舉的脈動會比較大，這樣就會產(chǎn)生較大的噪音;將其與同功率的異步電機(jī)的體積進(jìn)行對比，其體積會比較大;控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，進(jìn)而就會整體布局、控制精度等提出更加嚴(yán)格的要求。

3.3交流異步電機(jī)

細(xì)致分析交流異步電機(jī)結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的轉(zhuǎn)子都是以籠形結(jié)構(gòu)為主，并且還會在其上鑲嵌三項(xiàng)繞組。在新能源汽車對交流異步電機(jī)進(jìn)行應(yīng)用，電機(jī)的轉(zhuǎn)子都會以應(yīng)用空心結(jié)構(gòu)為主，其具有的簡單牢固、不需要維護(hù)、成本低的特征。因此，新能源汽車對交流異步電機(jī)進(jìn)行應(yīng)用，實(shí)際上是突破技術(shù)的一項(xiàng)重要表現(xiàn)，主要就是因?yàn)槠湓诳s小電機(jī)體積、提升功率、節(jié)省成本等多個(gè)方面都提供了重要保障。

3.4永磁同步電機(jī)

隨著新能源汽車領(lǐng)域的發(fā)展，無形中對其電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)提出了嚴(yán)格要求?；诖?，將永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)（如圖一所示），應(yīng)用在新能源汽車研發(fā)和設(shè)計(jì)工作中，這是目前滿足設(shè)計(jì)和應(yīng)用要求的必然選擇[2]。主要就是考慮到其能夠超過95%的利用效率，甚至其體積會更小，重量也會更輕一些;不具備直流電機(jī)換向器和電刷的缺點(diǎn)，同時(shí)也沒有開關(guān)磁阻電機(jī)噪音大和脈沖大的弊端。如果從全面世界的角度進(jìn)行分析，會有多個(gè)不同的汽車品牌的新能能源汽車，都會對永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，在其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，主要就是由電機(jī)、轉(zhuǎn)子位置傳感器共同組合而成，具有較高的簡單性，主要被分為內(nèi)、外轉(zhuǎn)子兩種重要類型。

一是內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。通常狀況下，內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)都會應(yīng)用在汽車車輪輪轂的內(nèi)部，以此來達(dá)到輪驅(qū)驅(qū)動的目的。但是其需要多臺大發(fā)電機(jī)在此期間進(jìn)行同步運(yùn)作。在這種狀況下，可以將傳動系統(tǒng)取消，不僅能夠使新能源汽車的整體結(jié)構(gòu)變得更加簡單，也能使汽車向輕量化方向轉(zhuǎn)變。此外，內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮功能作用，也能減少機(jī)械對其的磨損程度，甚至在降低噪音和提升新能源汽車運(yùn)行可靠性方面，具有重要幫助。二是外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)下的永磁同步電機(jī)，在設(shè)計(jì)將其應(yīng)用在系能源汽車中時(shí)，基本上都是應(yīng)用在汽車發(fā)動機(jī)變速箱之間的位置上，其要求電機(jī)的具體體量要更薄一些，這樣就能夠精準(zhǔn)有效的對其進(jìn)行固定。

結(jié)束語：

綜上所述，新能源汽車是現(xiàn)代化社會下，滿足節(jié)約綠色環(huán)保要求的一種重要汽車。為了能夠全面推行綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展理念，就要在各個(gè)城市大范圍的推廣新能源汽車，這就要做好電氣驅(qū)動控制技術(shù)進(jìn)行全面研究，緊緊結(jié)合新能源汽車設(shè)計(jì)要求，正確選用直流電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)、交流異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)等，在滿足各項(xiàng)性能要求的同時(shí)，不斷完善其電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)，在保證新能源汽車駕駛安全性的同時(shí)，為我國提升生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作效率奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]何壽柏，蔣小健，朱小燕，鄒亞強(qiáng)，談旭敏.故障指示燈在新能源汽車動力電池系統(tǒng)的應(yīng)用[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2020，45（18）：177-179.

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