電動汽車電機驅動系統的應用探討

張波

【摘要】 自從汽車行業的興起，對石油的需求量逐漸增大，然而面對環境保護意識的增強和石油資源的有限，電動汽車的發展已經成為未來汽車市場的主流，受到越來越多的重視。但是由于目前的科技技術的限制，有很多因素在制約著電動汽車的發展，其中最重要的一個原因就是電動汽車的電機驅動系統。電機的驅動系統可以直接影響電動汽車的性能，因此對電機驅動系統性能的研究非常重要。現在市場上一般性能較高的電動汽車都是采用閉環控制和先進的控制技術，將普通硬件和復雜軟件結合起來，以配合電動汽車的不同性能要求。本文主要介紹電動汽車的電機驅動系統的布置方式，分析電氣控制新技術和電機驅動系統在電動汽車領域的應用。

【關鍵詞】 電動汽車 電機驅動系統 控制技術

一.電動汽車對電機驅動系統的要求

電動汽車的電機驅動系統有別于傳統的燃油供能系統，它是將電能和化學能轉化為機械能，它的優點是不再需要復雜繁重的機械齒輪變速機構就可以做到汽車運行所需要的動力。總體來說電動汽車對其電機驅動系統有以下幾點要求：

（1）在成本方面，要求電動汽車的整體系統的性價比上與它的內燃機系統在一樣的水平內。（2）性能方面要求汽車的恒定功率大，瞬時功率大，加速度快，啟動快。 （3）調速的范圍必須要大。調速的操作區域有恒轉矩區和恒功率區。如果恒轉矩區要求低速，大轉矩具有啟動和爬坡的要求；恒功率區要求低轉矩是具有高速來滿足車子在平緩的路面可以告訴形式的要求。這樣可以在一次充電的行駛路程里具有很高的效率。（4）在最輕質量的同時擁有電氣和機械的雙重優勢，還應具有充分利用再生制動的能力提高能力的最優利用率。（5）電機驅動系統應該滿足不論高低溫度和劇烈震動都可以安全可靠的工作。（6）要輕重量和小尺寸，以滿足各種型號車輛的安裝要求。

二.電機系統的分類

根據驅動電機的種類不同將電機驅動系統分為四種。下面分別對這四種電機驅動系統進行簡單的介紹：

（1）直流電機驅動系統。直流電機驅動系統就是以直流電動機為驅動電機的電機驅動系統，它是最早用于電動汽車的電機驅動系統。直流電機驅動系統的結構簡單，電磁轉矩控制性能優良。但是因為直流電機驅動系統使用的是電刷結構，所以它的轉速、功率密度和使用壽命都有一定程度上的限制，而且它的重量和體積都很大，在電機驅動的發展路上直流電機驅動系統最終會被取代。（2）交流感應電機驅動系統。交流感應電機驅動系統就是最常用的異步電動機。它由最初的不被看好發展到最后的廣泛使用，取決于它的大功率電力電子器件的出現和調速方式的改進。交流感應電機驅動系統的體積小、成本低、調速范圍大等優點使它成為國內大部分電動汽車的驅動系統的主選。（3）永磁同步電機驅動系統。永磁同步電機驅動系統可分為無刷交流電動機和無刷直流電動機，它的轉子沒有導條，無銅耗，所以轉子的慣量可以做到非常小。與直流和交流電動機相比，永磁同步電動機的體積小、轉矩和慣量大、功率密度大和動態相應快，這些都是它的優點。但是由于永磁同步電機驅動系統的造價成本高，目前還沒有廣泛投入市場，而且在國內，對這種電機的研究很少。（4）開關磁阻電動機驅動系統

開關磁阻電動機的驅動系統核心是開關磁阻電動機，它的潛力得到越來越多人的認同和支持。開關磁阻電動機的優點是結構簡單、運行的速度范圍較廣、速度靈活可控、成本不高。但是它的缺點是啟動和運行的噪音比一般的電動機要大很多，還有它的電機功率不能過大否則會使電機效率下，嚴重損耗電池的蓄電能力。

三.電動汽車的電機驅動系統的控制策略

鑒于目前市場主要流行感應電機，所以考慮篇幅的有限我們主要探討感應電機的控制策略。現在主要從基于簡單狀態變量的效率優化控制、基于搜索法的效率優化控制、基于電機損耗模型的效率優化控制和綜合以上幾種方法特點的混合優化控制四個方面入手。這些方法雖都不相同，但本質上都是采用在輕載狀態下降低電機磁通量水平以來降低鐵心損耗的方式來提升效率的實現。

四.結語

電機驅動系統主要用于電動汽車和小型電動車，它減少了汽車市場對石油的需求，從一定程度上保護了環境和石油這種資源。但是有技術的有限，電動汽車的電機驅動系統也存在著某些方面的不足。研究人員應該從電機驅動系統的性能方面、成本方面、體積重量等方面對電機驅動系統進行改良，為電動汽車行業帶來更好的福利。

參考文獻

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