對于新能源汽車與電機驅動控制技術研究

佟欽智

摘 要：各個城市經濟快速發(fā)展，汽車已經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，不利于實現可持續(xù)發(fā)展目標。近年來，新能源汽車大范圍推廣，主要就是因為其能夠在滿足人們日常出行需求的基礎上，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用， 進而將天然氣和太陽能等作為動力，從而為后續(xù)實現零污染和零排放目標創(chuàng)造條件。不得否認于新能源汽車相關的一些技術，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，就要對電氣驅動控制技術進行深入研究，進而為后續(xù)推動我國新能源汽車行業(yè)發(fā)展提供技術支持。

關鍵詞：新能源汽車;電機驅動;控制技術;環(huán)境污染

引言

對于電子技術而言，其實際上是汽車控制過程中應用的一種核心技術，新能源汽車想要發(fā)展創(chuàng)新，電機驅動控制技術就要充分發(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量和安全，為了能夠進一步擴大新能源汽車應用范圍，就要將其各個方面的技術研究工作落實到實處。正是在新能源汽車技術不足的影響下，我國現階段仍然有一部分新能源汽車將新能源和柴油、汽油方式進行結合使用，以此來為汽車提供相應的動力。通過對電機驅動系統(tǒng)進行細致分析，能夠發(fā)現其是新能源汽車較為關鍵的一個部件，良好性能的電機驅動系統(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量和駕駛效率具有緊密關聯。本文從新能源汽車具體介紹入手，結合新能源汽車發(fā)展現狀展開闡述，針對電機驅動控制技術應用要點等多項內容進行深入探討。

1新能源汽車簡介

對新能源汽車整體動力結構進行細致分析，就會發(fā)現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行比較， 在實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，進而就會達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)達國家，其在新能源汽車開發(fā)和技術研究發(fā)面，都要優(yōu)于我國新能源汽車領域?；诖?，為了能夠縮小與這些國家在新能源汽車領域的存在的差距，我國就已經在“十一五”計劃中，提出了“863”計劃節(jié)能、新能源汽車項目相關內容，進而引導我國新能源汽車領域，制定“三橫三縱”研究與發(fā)展方案，進而為后續(xù)全面提升新能源汽車利用率、 加深新能源汽車技術研究深度等提供基礎性依據。

對于新能源汽車而言，其具有科學合理性的科學構造，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、天然汽等能源進行應用，所以其對環(huán)境造成的污染也會更小一些，甚至在實際駕駛期間也具有噪音小和安全性能強的特征。正是因為新能源汽車各個方面的性能存在優(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，具體體現在技術受限這一方面。我國新能源汽車技術存在不完善的問題，如缺乏較強的動力型、運行持久性比較低、在能源添加存在較強的復雜性和繁瑣性、在后期對新能源汽車進行維護和保養(yǎng)時對技術具有較高要求等。

2新能源汽車發(fā)展現狀

2.1外國新能源汽車發(fā)展現狀

在新能源汽車研究工作中投入了大量的時間和精力，全世界范圍內都非常注重新能源汽車的應用。像北美和日韓等多個國家，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)整體經濟體制結構，甚至也以此來為后續(xù)國家能源實現戰(zhàn)略目標、推動汽車行業(yè)長遠發(fā)展拓寬渠道。在此種狀況下，這些國家就設定了與新能源汽車相關的各類專項計劃。如果從資金技術方面進行分析，就會發(fā)現在此方面給予了相應的政策支持。現階段的新能源技術汽車，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行分析，就會發(fā)現在乘用市場中純電動、混合電動汽車等使用量都已經超過了百萬輛，像豐田和本田等多個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，其技術正在逐步向完善化方向轉變，不僅推出了多款不同類型的汽車，也在交互式設計理念、跨界思維的印象下完成了新型特斯拉汽車的創(chuàng)造，現階段其已經成為了新能源汽車的品牌代表。

2.2我國新能源汽車發(fā)展狀況

對于我國而言，在新能源汽車行業(yè)中相比較西方發(fā)達國家而言，面臨著更加嚴峻的挑戰(zhàn)，但是隨著我國經濟和技術水平的不斷提升，新能源汽車領域在基礎建設環(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)技術創(chuàng)新工作。通過此項工作來大范圍的普及新能源汽車，進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、長城等多個汽車品牌，也在獨立設計和生產純電汽車、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。在新能源汽車轉型發(fā)展過程中，“產學研合作機制”被充分應用，主要就是在我國各大高效、汽車企業(yè)進行合作期間發(fā)揮著重要作用。在技術和政策的支持下，我國清潔能源汽車目前已經逐步進入到了家用和民用領域，不僅為人們出行提供了諸多便利，也為落實生態(tài)環(huán)境保護工作提供了保障。

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行應用。

一是制定并頒布具有激勵性的財政性稅收政，以此來為合法納稅人在購買新能源汽車時給予相應的補貼。在強制性技術法規(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，一旦無法適應市場需求，人們就會選擇經濟性更強的微小型新能源汽車。二是為新能源汽車技術研究、試實驗運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，為了能夠進一步提升子汽車產業(yè)在社會整體中的競爭力，就要將能源改革工作落實到實處，在全面提升新能源技術研究水平的基礎上，實現提升客戶粘性和需求度的目標。三是國家對電動汽車成本等多個方面，具有一定比例的補貼，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”計劃

我國綜合國力顯著提升，汽車產業(yè)為了能夠在市場中占據重要地位，也在大力研究新能源汽車。加之，在現代化下非常注重節(jié)能環(huán)保工作，無形中對新能源汽車產業(yè)的發(fā)展提出了嚴格要求，因此就在十一五計劃中設立了863 節(jié)能與新能源汽車等重大項目。核心內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)等多項技術平臺的基礎上，對燃料電池、動力蓄電池、電驅動系統(tǒng)技術進行充分利用，進而來構成“三橫三”計劃。在我國各個城市落實這一關鍵計劃來推動新能源產業(yè)發(fā)展，就要積極構建與新能源汽車系統(tǒng)相關的各項指導綱要。不僅如此，也要全面結合動力系統(tǒng)技術平臺中，實際涉及到的多個而不同的研究方向， 細致分析和深入研究新能源汽車產業(yè)各項內容[1]。在此期間，技術研究工作至關重要，比方說動力蓄電池、電機驅動控制技術等研究工作就不能忽視。

3新能源汽車中的電機驅動控制技術

對于新能源汽車行業(yè)而言，在實際落實發(fā)展創(chuàng)新工作期間，電機驅動控制技術研究工作發(fā)揮著不可替代的作用。新能源汽車所應用的電機，具有瞬時功率大、過載能力強、加速性、使用壽命長的特點。這就要求電機的調速范圍大，需要橫轉扭曲速度運行期間，設置較大的轉矩，做好這項工作就能后滿足汽車在啟動、爬坡期間的各項需求;保證橫功率區(qū)低轉扭矩時獲取更高的速度，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顯著優(yōu)勢。對于驅動電機而言，需要具備較強的可靠性，主要就是對駕駛新能源汽車提供安全保障。這就要在前期設計期間，保證新能源電機性能，即便是比較惡劣的環(huán)境下，也要保證其能夠長時間穩(wěn)定運行;并且要降低噪音，同時也要保證在后期對電機進行維修時，具有方便的特點。

3.1直流電機

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

3.2開關磁阻電機

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

3.3交流異步電機

細致分析交流異步電機結構，其內部的轉子都是以籠形結構為主，并且還會在其上鑲嵌三項繞組。在新能源汽車對交流異步電機進行應用，電機的轉子都會以應用空心結構為主，其具有的簡單牢固、不需要維護、成本低的特征。因此，新能源汽車對交流異步電機進行應用，實際上是突破技術的一項重要表現，主要就是因為其在縮小電機體積、提升功率、節(jié)省成本等多個方面都提供了重要保障。

3.4永磁同步電機

隨著新能源汽車領域的發(fā)展，無形中對其電機驅動控制技術提出了嚴格要求?；诖?，將永磁同步電機驅動系統(tǒng)（如圖一所示），應用在新能源汽車研發(fā)和設計工作中，這是目前滿足設計和應用要求的必然選擇[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;不具備直流電機換向器和電刷的缺點，同時也沒有開關磁阻電機噪音大和脈沖大的弊端。如果從全面世界的角度進行分析，會有多個不同的汽車品牌的新能能源汽車，都會對永磁同步電機驅動系統(tǒng)進行應用，在其內部結構中，主要就是由電機、轉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、外轉子兩種重要類型。

一是內轉子結構。通常狀況下，內轉子結構都會應用在汽車車輪輪轂的內部，以此來達到輪驅驅動的目的。但是其需要多臺大發(fā)電機在此期間進行同步運作。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構變得更加簡單，也能使汽車向輕量化方向轉變。此外，內轉子結構充分發(fā)揮功能作用，也能減少機械對其的磨損程度，甚至在降低噪音和提升新能源汽車運行可靠性方面，具有重要幫助。二是外轉子結構下的永磁同步電機，在設計將其應用在系能源汽車中時，基本上都是應用在汽車發(fā)動機變速箱之間的位置上，其要求電機的具體體量要更薄一些，這樣就能夠精準有效的對其進行固定。

結束語：

綜上所述，新能源汽車是現代化社會下，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，就要在各個城市大范圍的推廣新能源汽車，這就要做好電氣驅動控制技術進行全面研究，緊緊結合新能源汽車設計要求，正確選用直流電機、開關磁阻電機、交流異步電機、永磁同步電機等，在滿足各項性能要求的同時，不斷完善其電機驅動控制技術，在保證新能源汽車駕駛安全性的同時，為我國提升生態(tài)環(huán)境保護工作效率奠定基礎。

參考文獻：

[1]肖麗，高峰，侯淑萍，余璐，張慧芳，劉步新.新能源汽車驅動系統(tǒng)速度傳感器故障檢測與容錯控制法[J].電工技術學報，2020，35（24）：5075-5086.

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

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