試論新能源汽車與電機驅動控制技術

王銅鋼 趙旭輝

摘要：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，做到了真正的環保。目前新能源汽車的發展還不斷完善中，電機驅動的控制技術在新能源汽車占有極其重要的地位，本文就是討論新能源汽車與電機驅動控制技術。

關鍵詞：新能源汽車;動力電池;汽油;電機驅動;控制技術

第二次工業革命改變了人們的生活，推動力國民經濟的快速發展。現今，電動行業發展越發壯大，并且在經濟的發展中起著不可磨滅的作用。然而。隨著這個行業的快速發展，消耗的能量以及不清潔能源的產生已經嚴重對生態環境產生了威脅。那么將來社會的能源短缺、環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，人們已經開始探索更節能、更環保的動力來源的新型電車。區別于傳統的電車，新能源電動車采用非常規的車用燃料來作為動力來源，如電能等。在國務院制定的節能與新能源電動車發展規劃中，提到要以純電驅動為新能源電機驅動。新能源電動車產業是一個典型的資源密集型以及技術密集型的產業。電機驅動系統是系能源電動車的核心之一。高密度、高效能、可靠性強的驅動電機及其控制系統已經成為新能源電動車的熱點研究領域之一。驅動電機系統因為是整車的動力輸出單元，也被稱為電動車的“心臟”，它的重要性是不可質疑的。

1電動車發展概述

電動車使用電動機來驅動，以化學電池、燃料電池。超級電容和調速器作為它的能量源。純電動機在很多方面都是優于傳統的內燃機車。零排放、高的運行效率。傳統的電動車主要是從內燃機車改裝過來的。雖然只需要把內燃機和郵箱換成電動機驅動系統和電池組。但是這樣得到的產品卻有很多的缺點。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動系統的不斷發展，電動車行業再次的活躍在人們的視野中。現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。現代的電動車系統主要由能量存儲系統，電機驅動系統和輔助設施。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動系統。新能源電動車行業是一個發展潛力極大的領域，各個企業基本走在差不多的起跑線上，不像傳統的燃油機車。從中國的國內的新能源發展的趨勢來看，各個車企已經在爭先恐后的前進。國外的車企也看好中國的新能源發展，很多都在中國市場進行投資。電動車從最早的驅動電機的多樣化，最先開始的直流電機、感應電機。然后發展到了現在的永磁電機等。雖說直流電機、感應電機仍然存在市場上，但是在電動車這個行業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，更多的被電車行業所采用。

2電機驅動系統類型

在新能源電動車中，電機往往被安裝在比較小的空間里。與傳統的電車驅動相比較起來，工作環境相對惡劣，灰塵多、腐蝕嚴重。固此，新能源電動車的驅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高速功率的特性。可靠性高。電機需要寬調速、可控性高、價格合適、安裝空間小等特點。系能源電動車的驅動電機的發展離不開電機設計、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：

永磁同步電機系統：永磁同步電機及其控制器組成了永磁同步電機系統。永磁電機系統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。可以用來代替傳統電機的電勵磁場。并且效率高、結構簡單、運行可靠等的優點。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為交流電，而且還進行電流大小、波形以及相位的控制。進而實現對電機的控制，使電機能夠按照它的指令運轉。在轉向不改變的條件下，只要改變控制器的導通順序，電機就能就能夠在電動狀態和發電狀態之間轉換。由電動變發電的時候會產生反向的一個轉矩，能夠起到一個制動的效果。永磁同步電機系統取消了傳統的電刷、滑環。所以也稱作永磁無刷電機。另外其也有方波和正弦波的區分，這種區分方式是通過電流方式區別的。永磁同步電機是當前新能源電動車最普遍采用的驅動電機系統之一。并且永磁機是它的未來的發展的一個方向。永磁同步電機的高功率密度、高效率的特點是優點之一。“同步電機”言外之意是電機轉子轉速與定子旋轉磁場的轉速相同的交流電機。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矩密度，也繼承了磁阻電機的寬泛的恒功率調速。所以它具有弱磁容易，調速范圍寬，效率和力矩都是比較高。國內的大多數的新能源汽車廠都在往這個方向在發展。

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

開關磁阻電機：開關磁阻電機驅動系統主要包括了開關磁阻電機、功率變換器、控制器、以及轉子位置傳感器。這種驅動系統的特點是電機的結構緊湊牢固，并且適合高速運行。驅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新能源汽車電機驅動控制技術

目前，新能源汽車的使用逐漸增多，越來越受到人們的青睞，因為在日常生活中使用的新能源汽車具有很多優點，例如排放的污染物少、使用時間長等。但是，由于受到各種因素的干擾，現在的新能源汽車制造技術還沒有完善，不能完全實現使用新能源，大多數的新能源汽車使用的是汽電混合和油電混合。而在新能源汽車的研究中，電機驅動控制技術有著舉足輕重的作用，將電機驅動控制技術有效的運用到新能源汽車中，使新能源汽車的發展更進一步。

3.1電機驅動控制

目前，全球經濟發展迅速，新能源汽車的研究和使用是全球發展的主要方面之一。客觀上看，新能源汽車的發展效果較好，不僅減少了對大氣的污染，而且在很大程度上減少了對不可再生能源的使用。在新能源汽車的研究中，電機驅動控制技術要想最大程度的發揮作用，必須使用合適的動力系統，要保證動力系統的質量和性能，選擇最適合的動力系統。如何選擇動力系統是非常重要的問題，以下是電動機的選擇依據：

（1）要選擇性能較好、質量較輕、外形較小的電動機。目前，各種裝置都趨向于精巧，同樣地，電動機也應該朝著這個方向邁進。電動機在新能源汽車的組成中占有非常重要的地位，應該具有性能好的特點以滿足新能源汽車發展需要，并且自身的質量要盡量輕巧，外形也應該盡量縮小，以確保其他裝置有足夠安放的地方。

（2）要保證電動機在轉速范圍較大的情況下擁有較高的工作效率。

3.2電機驅動控制器分析

在研究和使用新能源汽車的過程中，電機驅動控制器是非常重要的，起著關鍵性的作用。目前，新能源汽車利用的主要是永磁同步電動機調速系統，來控制電機驅動控制器的運行，具有花費成本低、運行較安全的優點，在新能源汽車中得到一定程度的應用。

4總結

隨著城市的不斷發展，環境的污染也愈發的嚴重。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。內燃機經歷了長期的改良以及優化、在尾氣排放方面的已經很難再有突破了。時新能源電車的電機驅動系統由于零排放，純電動的優勢引起了人們的注意。永磁同步電機驅動系統因為其逐漸成熟的技術發展，成為了電車電機驅動系統的首選。在未來的電車發展行業中，相信對電機驅動系統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環境更加的美好。

參考文獻：

[1]趙亮.BYD公司新能源汽車發展戰略研究[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：機械工業出版社，2009

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