關(guān)于對新能源汽車及電機驅(qū)動的控制技術(shù)的探析

孔德剛 劉云賀

摘要：本文主要關(guān)注的是新能源汽車和電機驅(qū)動控制技術(shù)，目前的技術(shù)，在這兩個方面表現(xiàn)的還不錯，出現(xiàn)的不安全因素很少，從使用情況來看也比較滿意?，F(xiàn)在不可再生資源越來越少，新能源汽車要把目光放在其他可再生資源上，盡量減少汽油的使用，多開發(fā)新能源，否則即使混合其他能源使用，汽油也有用完的一天。在不久的將來，新能源汽車及發(fā)動機會越來越成熟，能為世界環(huán)境作出貢獻。

關(guān)鍵詞：新能源汽車;電力;電機;驅(qū)動控制

電機驅(qū)動控制技術(shù)是現(xiàn)代汽車的核心控制技術(shù)之一，在新能源汽車的發(fā)展中，起著越來越重要的作用。相對而言，新能源汽車與電機驅(qū)動的控制技術(shù)，是密不可分的，應(yīng)通過電機驅(qū)動的控制技術(shù)，更好的完善新能源汽車，并且大幅度的降低汽油的運用，實現(xiàn)新能源的更大發(fā)展。另一方面，在研究和應(yīng)用電機驅(qū)動的控制技術(shù)方面，應(yīng)盡量加強聯(lián)合技術(shù)的應(yīng)用，配合各種設(shè)備和細小的零部件，完成新能源汽車的多項優(yōu)化。在此，本文主要對新能源汽車及電機驅(qū)動的控制技術(shù)進行討論。

1新能源汽車概述

新能源汽車與社會發(fā)展息息相關(guān)，通過開發(fā)這種類型的汽車，能夠更好的完成交通建設(shè)和出行的便利。因此，國內(nèi)和國外對新能源汽車的研究都比較深入。從時間上來講，國外對新能源汽車的研究較為深入，并且投入了大量的優(yōu)惠政策，包括激勵性的財稅政策、綜合性的交通管理措施等等。美國作為發(fā)達國家，在新能源汽車的研究中，于2005年修訂了能源法案，并且會在后續(xù)的研究和發(fā)展中，投入約40億美元，進行相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。我國作為一個國際大國，在新能源上的應(yīng)用，屬于“后起之秀”。例如，我國在“十一五”的計劃期間，設(shè)立了“863”計劃節(jié)能與新能源汽車重大項目。通過開展“三橫三縱”的研究方案，實現(xiàn)我國新能源的高效利用和新能源汽車的深度研發(fā)。

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(yīng)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?？煽啃愿?。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(shè)計、制造技術(shù)以及電力電子元器件技術(shù)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(yīng)用了高磁能積和稀土燒結(jié)鐵硼等的永磁材料。稀土燒結(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)合起來的新型的電機復合結(jié)構(gòu)。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(yīng)電動勢并且產(chǎn)生電流。電機的結(jié)構(gòu)簡單、堅固、成本低、運行也很可靠。現(xiàn)在的三相異步電機技術(shù)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)。

3新能源汽車的電機驅(qū)動控制技術(shù)

新能源汽車在實際的應(yīng)用中，具有環(huán)保效果好、使用壽命長、安全性高等特點，受到了駕駛者的廣泛歡迎。但是，由于現(xiàn)階段的部分技術(shù)還未達到較高的水平，多數(shù)的新能源汽車，主要采用的是混合動力來完成行駛的。在新能源汽車中，電機驅(qū)動控制技術(shù)，作為新能源汽車的核心部分，其造成的積極影響是非常大的。在此，本文主要對新能源汽車的電機驅(qū)動控制技術(shù)進行論述。

3.1電機驅(qū)動控制

新能源汽車的研究與應(yīng)用，成為了當前社會上的主要工作。從客觀的角度來分析，新能源汽車在小范圍投入后，取得了較為理想的效果，并且在很大程度上，減少了對能源的耗費。電機驅(qū)動控制技術(shù)，要想在新能源汽車中發(fā)揮出更加積極的作用，需要選擇性價比較高的電動機。結(jié)合以往的工作經(jīng)驗和當下的工作標準，電動機的選型原則，集中在以下幾個方面：

（1）高性能、低自重、小尺寸?，F(xiàn)階段的任何一項設(shè)備，都在朝著“高精尖”的領(lǐng)域發(fā)展。電動機作為新能源汽車的重要組成部分，應(yīng)在性能上達到較高的指標，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。新能源汽車不僅僅是強調(diào)動力的污染，還不能造成太多的電磁輻射，否則將會造成運行的惡性循環(huán)。

（4）成本低。以目前的情況來看，上述的幾項標準，電動機還是能夠達到的。現(xiàn)今，關(guān)于電機驅(qū)動控制技術(shù)的研究不斷深入，因此在滿足電動機選型原則的基礎(chǔ)上，還要考慮其他控制系統(tǒng)的特點，爭取實現(xiàn)雙向控制，回收制動再生能量。

3.2電機驅(qū)動控制器

在新能源汽車的研究和應(yīng)用中，電機驅(qū)動控制器是相關(guān)技術(shù)的核心部分。目前，新能源汽車，主要使用的是永磁同步電動機調(diào)速系統(tǒng)，來完成電機驅(qū)動控制器的相關(guān)技術(shù)實施的。永磁同步電動機定子三相繞組通入互差120°的三相正弦電流，在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場;而轉(zhuǎn)子磁極為稀土永磁體，在氣隙中產(chǎn)生正弦磁場，并且固定于轉(zhuǎn)子位置，因此矢量控制中的同步旋轉(zhuǎn)軸系與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸系重合，用dq坐標系表示。定子磁勢Fs沿旋轉(zhuǎn)方向超前轉(zhuǎn)子磁勢Fr，旋轉(zhuǎn)的定子磁勢與轉(zhuǎn)子磁勢相互作用，吸引轉(zhuǎn)子磁勢旋轉(zhuǎn)，即驅(qū)動轉(zhuǎn)子與之同步旋轉(zhuǎn)。同步電動機的轉(zhuǎn)矩角δ（定子電樞磁勢和轉(zhuǎn)子勵磁磁勢間的夾角）隨負載變化，計算并保持δ=90°就可以和無補償繞組的直流電動機一樣，基本實現(xiàn)解耦控制，即轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制。根據(jù)檢測的位置信號控制定子各相繞組電流，即可充分保持其定、轉(zhuǎn)子磁勢正交。

4關(guān)于新能源汽車及電機驅(qū)動控制技術(shù)的討論

隨著時間的推移，能源緊張的局面已經(jīng)引起了社會各界的廣泛重視，并且成為了國際上的重點話題。各國的能源都是有限的，即便強如中國一樣的國家，其能源的運用也不能揮霍無度。通過研究新能源汽車，可以更好的滿足社會發(fā)展的需要，以此來減少各種不利影響，為我國的交通發(fā)展做出更大的貢獻。但是，目前的電機驅(qū)動控制技術(shù)，雖然有了很大改善，仍未達到理想的水平，日后還需要進一步的研究。新能源汽車及電機驅(qū)動技術(shù)，在未來的研究和應(yīng)用中，應(yīng)在以下幾個方面努力：

4.1新能源汽車的類型和電機驅(qū)動控制技術(shù)應(yīng)相互匹配，完成多元化的發(fā)展。

4.2在客觀上增加穩(wěn)定性。

4.3完成技術(shù)體系的健全，促使混合動力進一步減少，增強新能源的動力指標。

5總結(jié)

新能源汽車是目前比較常見的汽車種類之一。目前新能源汽車得到了快速的發(fā)展，使用的一般是動力電池，天然氣，汽電混合或油電混合等清潔能源，很大程度上降低了尾氣排放。大量的使用清潔能源不僅可以減少汽車尾氣排放的污染物，還可以減少對不可再生能源的使用，做到了真正的環(huán)保。目前新能源汽車的發(fā)展還不斷完善中，電機驅(qū)動的控制技術(shù)在新能源汽車占有極其重要的地位。

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