關于新能源電動車電機驅(qū)動系統(tǒng)的研究

摘 要：新能源電動車產(chǎn)業(yè)是一個典型的資源密集型以及技術密集型的產(chǎn)業(yè)。電機驅(qū)動系統(tǒng)是系能源電動車的核心之一。高密度、高效能、可靠性強的驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)已經(jīng)成為新能源電動車的熱點研究領域之一。驅(qū)動電機系統(tǒng)因為是整車的動力輸出單元，也被成為電動車的"心臟"，它的重要性是不可質(zhì)疑的。并且永磁同步電機是當前新能源電動車最普遍采用的驅(qū)動電機系統(tǒng)之一。

關鍵詞：新能源電動車 電機驅(qū)動系統(tǒng)

0前言

第二次工業(yè)革命改變了人們的生活，推動力國民經(jīng)濟的快速發(fā)展。現(xiàn)今，電動行業(yè)發(fā)展越發(fā)壯大，并且在經(jīng)濟的發(fā)展中起著不可磨滅的作用。然而。隨著這個行業(yè)的快速發(fā)展，消耗的能量以及不清潔能源的產(chǎn)生已經(jīng)嚴重對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了威脅。那么將來社會的能源短缺、環(huán)境污染和溫室效應等問題也會逐漸加重。由于這些種種因素的影響，人們已經(jīng)開始探索更節(jié)能、更環(huán)保的動力來源的新型電車。區(qū)別于傳統(tǒng)的電車，新能源電動車采用非常規(guī)的車用燃料來作為動力來源，如電能等。在國務院制定的節(jié)能與新能源電動車發(fā)展規(guī)劃中，提到要以純電驅(qū)動為新能源電機驅(qū)動。新能源電動車產(chǎn)業(yè)是一個典型的資源密集型以及技術密集型的產(chǎn)業(yè)。電機驅(qū)動系統(tǒng)是系能源電動車的核心之一。高密度、高效能、可靠性強的驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)已經(jīng)成為新能源電動車的熱點研究領域之一。驅(qū)動電機系統(tǒng)因為是整車的動力輸出單元，也被成為電動車的“心臟”，它的重要性是不可質(zhì)疑的。

1電動車發(fā)展概述

電動車使用電動機來驅(qū)動，以化學電池、燃料電池。超級電容和調(diào)速器作為它的能量源。純電動機在很多方面都是優(yōu)于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機車。零排放、高的運行效率。傳統(tǒng)的電動車主要是從內(nèi)燃機車改裝過來的。雖然只需要把內(nèi)燃機和郵箱換成電動機驅(qū)動系統(tǒng)和電池組。但是這樣得到的產(chǎn)品卻有很多的缺點。車身重、運行的靈活性很差，爬坡能力也不行。但是由于半導體技術和電機驅(qū)動系統(tǒng)的不斷發(fā)展，電動車行業(yè)再次的活躍在人們的視野中?，F(xiàn)代的電動車基于原有的車型和構架設計，更好的滿足了人們的需求。現(xiàn)代的電動車系統(tǒng)主要由能量存儲系統(tǒng)，電機驅(qū)動系統(tǒng)和輔助設施。其中的電機控制單元、功率變換單元、電動機、機械傳動組件和輪胎構成了電機驅(qū)動系統(tǒng)。新能源電動車行業(yè)是一個發(fā)展?jié)摿O大的領域，各個企業(yè)基本走在差不多的起跑線上，不像傳統(tǒng)的燃油機車。從中國的國內(nèi)的新能源發(fā)展的趨勢來看，各個車企已經(jīng)在爭先恐后的前進。國外的車企也看好中國的新能源發(fā)展，很多都在中國市場進行投資。電動車從最早的驅(qū)動電機的多樣化，最先開始的直流電機、感應電機。然后發(fā)展到了現(xiàn)在的永磁電機等。雖說直流電機、感應電機仍然存在在市場上，但是在電動車這個行業(yè)對它們的應用是相對比較少的。就目前的形勢來看，永磁電機和感應電機等是應用的比較多的。而且由于永磁電機的高性能的永磁材料，更多的被電車行業(yè)所采用。

2電機驅(qū)動系統(tǒng)類型

在新能源電動車中，電機往往被安裝在比較小的空間里。與傳統(tǒng)的電車驅(qū)動相比較起來，工作環(huán)境相對惡劣，灰塵多、腐蝕嚴重。固此，新能源電動車的驅(qū)動電機應該有這些要求：體積小、重量輕。有低速大扭矩和寬范圍內(nèi)高速功率的特性。可靠性高。電機需要寬調(diào)速、可控性高、價格合適、安裝空間小等特點。系能源電動車的驅(qū)動電機的發(fā)展離不開電機設計、制造技術以及電力電子元器件技術等。到如今的三大電機系統(tǒng)：

永磁同步電機系統(tǒng)：永磁同步電機及其控制器組成了永磁同步電機系統(tǒng)。永磁電機系統(tǒng)應用了高磁能積和稀土燒結鐵硼等的永磁材料。稀土燒結鐵硼充磁以后不再需要增加能量也能建立很強的永久磁場?？梢杂脕泶?zhèn)鹘y(tǒng)電機的電勵磁場。并且效率高、結構簡單、運行可靠等的優(yōu)點。永磁同步電機控制器通過其中的電力電子器件將電動車的直流電逆變?yōu)榻涣麟?，而且還進行電流大小、波形以及相位的控制。進而實現(xiàn)對電機的控制，使電機能夠按照它的指令運轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)向不改變的條件下，只要改變控制器的導通順序，電機就能就能夠在電動狀態(tài)和發(fā)電狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。由電動變發(fā)電的時候會產(chǎn)生反向的一個轉(zhuǎn)矩，能夠起到一個制動的效果。永磁同步電機系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的電刷、滑環(huán)。所以也稱作永磁無刷電機。另外其也有方波和正弦波的區(qū)分，這種區(qū)分方式是通過電流方式區(qū)別的。永磁同步電機是當前新能源電動車最普遍采用的驅(qū)動電機系統(tǒng)之一。并且永磁—磁阻電機是它的未來的發(fā)展的一個方向。永磁同步電機的高功率密度、高效率的特點是優(yōu)點之一?！巴诫姍C”言外之意是電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速相同的交流電機。目前，永磁同步電機-磁阻電機是一種將永磁電機和磁阻電機結合起來的新型的電機復合結構。它不但繼承了永磁電機的高轉(zhuǎn)矩密度，也繼承了磁阻電機的寬泛的恒功率調(diào)速。所以它具有弱磁容易，調(diào)速范圍寬，效率和力矩都是比較高。國內(nèi)的大多數(shù)的新能源汽車廠都在往這個方向在發(fā)展。

三相異步電機系統(tǒng)：三相異步電機系統(tǒng)里邊包含了三相異步電機、控制器?？刂破魍ㄟ^電力電子器件把直流變成交流，再輸入電機。三相定子繞組會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場。轉(zhuǎn)子和磁場相對切割運動。此時，導體產(chǎn)生感應電動勢并且產(chǎn)生電流。電機的結構簡單、堅固、成本低、運行也很可靠?，F(xiàn)在的三相異步電機技術已經(jīng)是比較成熟的了，也是被最早用于電動車的驅(qū)動系統(tǒng)。

開關磁阻電機：開關磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)主要包括了開關磁阻電機、功率變換器、控制器、以及轉(zhuǎn)子位置傳感器。這種驅(qū)動系統(tǒng)的特點是電機的結構緊湊牢固，并且適合高速運行。驅(qū)動電路也是相對簡單、成本低、性能也是比較可靠的。但是雖然它的轉(zhuǎn)矩脈動大、噪聲也大。噪聲大的特點使得它在乘用車這類非常重視舒適度的車輛上基本無法使用。

3總結

隨著城市的不斷發(fā)展，環(huán)境的污染也愈發(fā)的嚴重。城市空氣的污染物CO、SO2、NO2、PM值等有三分之一是來自尾氣的排放。內(nèi)燃機經(jīng)歷了長期的改良以及優(yōu)化、在尾氣排放方面的已經(jīng)很難再有突破了。時新能源電車的電機驅(qū)動系統(tǒng)由于零排放，純電動的優(yōu)勢引起了人們的注意。永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)因為其逐漸成熟的技術發(fā)展，成為了電車電機驅(qū)動系統(tǒng)的首選。在未來的電車發(fā)展行業(yè)中，相信對電機驅(qū)動系統(tǒng)的研究會取得更多的進展。新能源技術的探究和不斷進步也會讓生態(tài)環(huán)境更加的美好。

參考文獻：

[1]趙亮.BYD公司新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略研究[D].山東大學，2013

[2]管良勇.基于DSP的永磁同步電機新型矢量控制技術研究[D].東北大學，2009

[3]王兆安，劉進軍.電力電子技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009

[4]賀兆順.新能源汽車的上海試驗[J]中國經(jīng)濟周刊，2013（2）：20—23

作者簡介：

王為前（1987-），男，民族：漢，籍貫：江蘇省徐州市，當前職務：研發(fā)部部長，當前職稱：初級，學歷：本科，研究方向：新能源電動車。