淺論新能源電動(dòng)車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)

陸伸瑞 陸新育 韋精玉

摘 要：隨著時(shí)代的進(jìn)步，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，人們物質(zhì)生活質(zhì)量增強(qiáng)，對(duì)汽車(chē)的需求不斷增加，同時(shí)也對(duì)其提出了高要求，不僅要保證汽車(chē)的質(zhì)量，還要具備綠色環(huán)保節(jié)能性能。在此背景下，能夠滿足現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展需求，促使汽車(chē)行業(yè)逐漸朝著現(xiàn)代化、環(huán)保化方向發(fā)展。目前新能源電動(dòng)車(chē)的發(fā)展還不斷完善中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的控制技術(shù)在新能源電動(dòng)車(chē)占有極其重要的地位，本文就是討論新能源電動(dòng)車(chē)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)。

關(guān)鍵詞：新能源電動(dòng)車(chē);蓄電池;電機(jī)驅(qū)動(dòng);控制技術(shù)

提到要以純電驅(qū)動(dòng)為新能源電機(jī)驅(qū)動(dòng)。新能源電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)是一個(gè)典型的資源密集型以及技術(shù)密集型的產(chǎn)業(yè)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是系能源電動(dòng)車(chē)的核心之一。高密度、高效能、可靠性強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)已經(jīng)成為新能源電動(dòng)車(chē)的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一。驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)因?yàn)槭钦?chē)的動(dòng)力輸出單元，也被稱為電動(dòng)車(chē)的“心臟”，它的重要性是不可質(zhì)疑的。

1 新能源電動(dòng)車(chē)的技術(shù)原理和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述

對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)的技術(shù)原理，其主要是高效率地存儲(chǔ)電力。通過(guò)對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)和傳統(tǒng)的汽車(chē)進(jìn)行對(duì)比分析，不難得知兩者最主要的區(qū)別是驅(qū)動(dòng)力的不同。前者是使用電力驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛的，后者是通過(guò)汽油或者柴油來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛的。就產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體二氧化碳排放量來(lái)講，電力驅(qū)動(dòng)汽車(chē)比傳統(tǒng)汽車(chē)要少得多。所以，我國(guó)最近幾年在大力推廣電動(dòng)汽車(chē)。新能源車(chē)在行駛過(guò)程中，有其自身的特點(diǎn)。比如，通過(guò)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)持續(xù)不斷的行駛。不僅如此，它還能夠?qū)㈦娔軆?chǔ)存在電池中，使汽車(chē)能量的使用效率得到大大提高。在新能源電動(dòng)車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所發(fā)揮的作用是不可忽視的，其主要是對(duì)蓄電池電能進(jìn)行負(fù)責(zé)，促使電能成功向動(dòng)能轉(zhuǎn)化，有助于提高汽車(chē)運(yùn)行效率，防止其存在過(guò)大的阻礙，對(duì)新能源電動(dòng)車(chē)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。因此，對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的要求是必要的。

首先，對(duì)功率密度予以保持，通過(guò)科學(xué)合理的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)恒定輸出額的保障。其次，需要對(duì)汽車(chē)速度進(jìn)行有效的控制。主要是新能源電動(dòng)車(chē)在行駛到坡度較高之處時(shí)，會(huì)有一定的低速要求，對(duì)其速度進(jìn)行科學(xué)合理的控制，能夠提升汽車(chē)的安全性，降低危險(xiǎn)事故的概率。最后，在實(shí)際控制中，需確保轉(zhuǎn)矩的實(shí)際響應(yīng)速度較快。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的良好運(yùn)行，可進(jìn)一步優(yōu)化新能源電動(dòng)車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)。完善的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可確保駕駛員安全形式。數(shù)字控制器、傳感器、變流器、電動(dòng)機(jī)是該系統(tǒng)主要的構(gòu)成部分。在新能源電動(dòng)車(chē)行駛過(guò)程中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)用可實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池能量的良好轉(zhuǎn)化，減少運(yùn)行中的阻力，能夠促使汽車(chē)在優(yōu)越的行駛條件下運(yùn)行，降低汽車(chē)問(wèn)題出現(xiàn)的概率，確保其高效運(yùn)行。

2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)類型分析

目前，電動(dòng)汽車(chē)使用較多的電機(jī)系統(tǒng)主要有以下幾種：

（1）直流電機(jī)是早期在電動(dòng)汽車(chē)上廣泛采用的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，也是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種電機(jī)。直流電機(jī)控制方法容易實(shí)現(xiàn)，利用電壓進(jìn)行控制，具有交流電機(jī)不可比擬的電磁轉(zhuǎn)矩控制特性。但是直流電機(jī)有無(wú)法克服的缺點(diǎn)：直流電機(jī)有電刷，因此需要經(jīng)常維護(hù);同時(shí)直流電機(jī)的質(zhì)量很重和體積太大，大功率直流電機(jī)造價(jià)高等等。這些缺點(diǎn)制約了直流電機(jī)在現(xiàn)代電動(dòng)汽車(chē)上的應(yīng)用。

（2）交流異步電機(jī)也是較成熟的一種電機(jī)，它采用V/F控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等控制方法，技術(shù)成熟，同時(shí)感應(yīng)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低、具有較高的能量密度，并且在運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，調(diào)速范圍大，因此美國(guó)、歐洲研制的電動(dòng)汽車(chē)多采用感應(yīng)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，比如福特汽車(chē)旗下的Fusion電動(dòng)汽車(chē)采用了60KW的異步電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)設(shè)備。

（3）開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)是一種新型的電機(jī)，它用作電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)非常有優(yōu)勢(shì)。電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和控制技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)，可靠性高，效率高，成本較低;同時(shí)它的缺點(diǎn)也是不可忽視的，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的運(yùn)行噪聲大，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)嚴(yán)重。因此，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)基本停留在應(yīng)用研究階段，臺(tái)灣海灣超能源科技股份有限公司研發(fā)的膠體蓄電池電動(dòng)汽車(chē)裝配的是由山東德森機(jī)電科技股份有限公司研制的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。

3 新能源電動(dòng)車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)

目前，新能源電動(dòng)車(chē)的使用逐漸增多，越來(lái)越受到人們的青睞，因?yàn)樵谌粘Ｉ钪惺褂玫男履茉措妱?dòng)車(chē)具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如排放的污染物少、使用時(shí)間長(zhǎng)等。但是，由于受到各種因素的干擾，現(xiàn)在的新能源電動(dòng)車(chē)制造技術(shù)還沒(méi)有完善，不能完全實(shí)現(xiàn)使用新能源，大多數(shù)的新能源電動(dòng)車(chē)使用的是汽電混合和油電混合。而在新能源電動(dòng)車(chē)的研究中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)有著舉足輕重的作用，將電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)有效的運(yùn)用到新能源電動(dòng)車(chē)中，使新能源電動(dòng)車(chē)的發(fā)展更進(jìn)一步。

3.1電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制

目前，全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，新能源電動(dòng)車(chē)的研究和使用是全球發(fā)展的主要方面之一?？陀^上看，新能源電動(dòng)車(chē)的發(fā)展效果較好，不僅減少了對(duì)大氣的污染，而且在很大程度上減少了對(duì)不可再生能源的使用。在新能源電動(dòng)車(chē)的研究中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)要想最大程度的發(fā)揮作用，必須使用合適的動(dòng)力系統(tǒng)，要保證動(dòng)力系統(tǒng)的質(zhì)量和性能，選擇最適合的動(dòng)力系統(tǒng)。如何選擇動(dòng)力系統(tǒng)是非常重要的問(wèn)題，以下是電動(dòng)機(jī)的選擇依據(jù)：

（1）高性能、低自重、小尺寸?，F(xiàn)階段的任何一項(xiàng)設(shè)備，都在朝著“高精尖”的領(lǐng)域發(fā)展。電動(dòng)機(jī)作為新能源電動(dòng)車(chē)的重要組成部分，應(yīng)在性能上達(dá)到較高的指標(biāo)，自重應(yīng)逐步減小，并且減小自身的尺寸，保證其他設(shè)備擁有足夠的空間。

（2）在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)有較高的效率。

（3）電磁輻射盡量小。新能源電動(dòng)車(chē)不僅僅是強(qiáng)調(diào)動(dòng)力的污染，還不能造成太多的電磁輻射，否則將會(huì)造成運(yùn)行的惡性循環(huán)。

（4）成本低。以目前的情況來(lái)看，上述的幾項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，電動(dòng)機(jī)還是能夠達(dá)到的?，F(xiàn)今，關(guān)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的研究不斷深入，因此在滿足電動(dòng)機(jī)選型原則的基礎(chǔ)上，還要考慮其他控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)雙向控制，回收制動(dòng)再生能量。

3.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器分析

在研究和使用新能源電動(dòng)車(chē)的過(guò)程中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器是非常重要的，起著關(guān)鍵性的作用。目前，新能源電動(dòng)車(chē)?yán)玫闹饕怯来磐诫妱?dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，來(lái)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的運(yùn)行，具有花費(fèi)成本低、運(yùn)行較安全的優(yōu)點(diǎn)，在新能源電動(dòng)車(chē)中得到一定程度的應(yīng)用。

4 總結(jié)

總而言之，新能源電動(dòng)車(chē)有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)汽車(chē)不足之處，與現(xiàn)代人們環(huán)保需求是相符的，而且有助于緩解我國(guó)生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。為了確保能新源汽車(chē)企業(yè)長(zhǎng)足發(fā)展，需要對(duì)先進(jìn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)加以重視，并將其融入在汽車(chē)能源設(shè)計(jì)中，不斷優(yōu)化汽車(chē)性能，提高其科技含量，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效運(yùn)行。因此，在未來(lái)新能源電動(dòng)車(chē)的發(fā)展中，需要將電子控制技術(shù)作為重要支撐，以便促使其實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：

陸伸瑞（1991.11—），男，壯族，廣西來(lái)賓，本科，高級(jí)技師，研究方向或從事工作：汽車(chē)新能源研發(fā)。