新能源汽車電機驅動系統控制技術分析

王強

【摘? 要】新能源汽車是進入21世紀以來經濟發展誕生的新產物，符合當今社會對于節能環保方面的需求，具有廣闊的發展前景。對于新能源汽車而言，其驅動電機及控制系統是最核心的要素，在全車的配置當中具有舉足輕重的作用，它直接關系到全車的性能和質量。本文針對新能源汽車驅動電機及控制系統這一課題展開討論，為新能源汽車驅動電機及控制系統提出一些有效的建議。

【關鍵詞】新能源汽車;驅動電機;控制系統

一、引言

新能源汽車"對于今天的汽車人來講早已不再陌生，其具有諸多新的優勢，比如齒輪加速制動性能好、功率大、環保而又節能等，非常符合這個時代人們對于電動交通出行方式的創新需求。而控制驅動系統電機及汽車控制驅動系統，直接就關系著新能源電動汽車的安全性能和產品質量，新能源電動汽車的安全設計和日常維護和定期保養非常重要，因此關于新能源電動汽車控制驅動系統電機及汽車控制驅動系統的使用問題是當代汽車研究領域重點討論的內容。

二、電機驅動控制系統介紹

作為目前新能源電動汽車的重要核心部件之一，電機動力驅動汽車控制器的系統框架設計是否良好是否合理，對于電動車輛的駕駛性能發展有著非常重要的直接因果影響。該機械控制器的系統最重要的一個核心功能就是在電動司機正常高速駕駛電動動力車輛的正常運行行駛過程中，將電動汽車使用蓄電池驅動系統過程中的主要控制電能高效的自動轉化成電能作為司機駕駛電動車輛正常高速行駛的主要控制動能，盡可能多地可以降低司機駕駛電動車輛正常高速行駛時在道路交通過程中所遇到可能需要遇到的汽車制動力和阻力。從整個我國宏觀經濟技術框架層面上看的分析情況來看，電機能源動力汽車驅動系統汽車機械控制器的系統技術框架大體來說可以大致地劃分為兩個主要組成板塊。第一個主要組成板塊也就是能源動力電器汽車驅動控制系統，該能源電器驅動系統由能源電力汽車控制器、功率泵和電壓驅動轉換機以及能源動力增壓電動機三個主要組成部分共同設計組成，是目前能源動力電動汽車與其他同類傳統能源電動汽車駕駛性能發展區別最大的一個重要地方。第二個主要組成板塊也就是電動汽車機械系統，主要組成部分產品包括能源電力汽車充電器、剎車踏板、加速器和制動剎車踏板、差速器以及傳動軸等^[1]。

三、新能源汽車驅動電機及控制系統現狀分析

（一）新能源汽車對驅動電機及控制系統的要求

不同于使用燒燃式汽油或內燃柴油的各種傳統電動汽車，新能源驅動汽車電機是完全以汽車電能為主要驅動力的。它們通過利用驅動汽車電機系統來直接推動整個車輛高速前進，在相關控制器的系統設計方面也總是有著一些特殊之處。迄今為止，電動汽車用于驅動車的電機及相關控制器的系統已經有多種技術要素可以組成，它們主要分別為：動力電動機、控制器、功率控制電子裝置、傳感器等多項技術內容。其中，驅動汽車電機的主要工作功能也就在于將驅動蓄電池過程中的全部電能轉換成車輛機械的動能，以及通過對于驅動蓄電池的高速制動，對于整個車輛的內部動能狀況進行實時反饋。

（二）對電機的分析

在大型電動汽車上所需要用到的工作電機驅動系統所涵蓋的驅動內容主要有：直流感應電機、交流永磁感應同步電機、開關磁阻同步電機、永磁磁阻同步電機等。其中，直流感應電機驅動是一種傳統的交流電機驅動類型，運用較可靠，控制較簡便。但它的一些缺陷也非常明顯：驅動維護較麻煩，維護工作成本相對較高。而高頻交流永磁異步電機的驅動維護工作成本相對較低，然而在電機驅動控制系統的調速控制上較繁瑣，在較大功率范圍內的恒流大功率驅動調速很難成功實現。相較于前二者，永磁阻同步電機的最大功率驅動密度很大，與此同時它也增大了電機驅動控制系統的較大電流驅動消耗，而且永磁體積具有產生退磁運動現象的主要特征。雖然開關磁阻同步電機相對而言工作效率相對較高且維護成本相對較低，但其直流電機上的驅動控制系統通常存在轉矩大的脈動，噪音較大且驅動結構較復雜，可靠性相對較低。目前，國內絕大多數大型新能源電動汽車上所采用的電機驅動系統電機均為高頻交流永磁異步電機。

（三）對功率電子裝置的分析

現階段，常用的直流閥門驅動開關電壓容量控制系統開關驅動系統直流變頻開關元器件主要技術類型一般包括基于以和gto、bjt、mosfet、igbt、mct等。而基于以和igbt同樣的也是一種技術性能相比較為理想的直流閥門驅動開關電壓容量控制系統開關驅動系統直流變頻開關元器件。它同樣能夠具有基于以和bjt與以及基于mosfet兩者共同的國際市場競爭優勢，工作頻率相對較高，可達10～20khz。除此之外，在閥門驅動開關電壓值和電流容量阻斷電壓值的極限峰值、門閥的極限和開關驅動電壓容量降低功耗的效率等諸多技術方面也都同樣能夠具有明顯的國際市場競爭優勢，在國產大型新能源低壓電動汽車上面同樣的也具有了比較高的可普及性和廣泛推廣的有效性和應用價值。而基于以和igbt的這種新型低壓直流驅動變頻控制開關驅動裝置的兩個閥門極限開關驅動電壓容量最高功率可以分別能夠達到380v級，540kva，這項直流變頻控制系統開關技術也是目前為止在純能源電動汽車中的低壓直流變頻控制開關系統驅動電壓控制開關系統中未被國家優先考慮列入市場的直流變頻系統開關驅動控制系統器件^[2]。

（四）對控制技術的分析

電機的各種定向控制傳動技能的基本實現要求條件主要包括標準矢量傳動控制、直接轉矩傳動控制、矢量或矩形磁場定向傳動控制、磁鏈定向控制等多個主要內容。

矢量運動控制技術是一種應用較為理想的運動控制設計技術，其控制理論上的發展也較為成熟完善，可以對于各種電機系統參數自動進行較精確的自動辨認。目前，變頻器結構矢量控制（vsc）也在當代新能源動力汽車的運動控制設計技術應用方面異軍突起，具有明顯的后發優勢。尤其特別是在電機系統運動參數不完全確定。外部電磁系統擾動和內部電機系統噪聲等各種控制技術方面已經使其技術具備了明顯的后發優勢，有效地使其完全避免了在電機抖振以及轉矩和非徑向電磁傳動鏈條的徑向脈動大等各種控制技術方面的各種的復雜技術問題。除此之外，當代所不斷創新研發的和涌現發展出來的廣泛應用于各種臨床科學試驗和實際工作運用的各種運動控制系統設計的新技術當中還有矢量運動控制神經網絡、模糊控制運動邏輯等全新的運動控制設計手段。它們的廣泛應用推廣將有效地與那些基于傳統式的點陣式運動控制系統設計技術方法及其技術結合形成一種優勢互補，尤其大大提高了電機驅動式的電機系統工作效率，在對于各種電機驅動系統運行參數的自動進行精確測量、自動地精確調整定時系統和對運行狀態工作的自動精確調整等諸多控制方面都可以使用其技術具有一種完全不可替代可以得到替代的后發優勢。

結論：

目前伴隨著我國新能源電動汽車產業開始逐漸進入千家萬戶，其控制驅動觸發電機及汽車控制驅動系統也日益發展成為一個熱門的技術課題，我們仍然迫切需要在該兩個領域努力實現控制驅動觸發電機及汽車控制驅動系統穩定可靠的長期運行發展目標，目前我們開展大量的科學研究，在這兩個方面已經基本形成了一整套的技術理論體系，但仍然還是存在著一些我們需要進一步研究完善的不足地方。未來關于新能源電動汽車的控制驅動觸發電機及汽車控制驅動系統還一定會隨著國家科技發展水平的不斷逐步提升，發展前景更加廣闊。

參考文獻：

[1]丁榮軍，劉侃.新能源汽車電機驅動系統關鍵技術展望[J]中國工程科學，2019（3）

[2]范常勝.汽車發動機電控系統故障檢測與維修[J]汽車實用技術，2017（6）：111-112