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

    2021-11-19 21:34:44陸伸瑞陸新育韋精玉
    裝備維修技術(shù) 2022年2期
    關(guān)鍵詞:控制技術(shù)蓄電池

    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。

    參考文獻(xiàn):

    [1] 王孟.新能源電動(dòng)車(chē)電子控制技術(shù)要點(diǎn)探析[J].電子世界,2020(11):92-93.

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

    [3]王兆安,劉進(jìn)軍.電力電子技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009

    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)。

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