電動汽車電機驅動控制系統設計研究

張正旭

甘肅機電職業技術學院 甘肅省天水市 741001

1 引言

目前市面中的電動汽車越來越多，具備能耗低、效率高以及污染低等優勢，在節能環保理念下，未來汽車行業的發展方向也會朝著電動汽車的方向發展。現在電動汽車也已經步入到快速發展的階段，但是現在電動汽車在設計的以及推廣的過程中也存在有一些問題，其中最為明顯的是高能蓄電池技術水平有限、驅動系統的效率有待提升。汽車中電動驅動控制系統一般是分為兩種，分別是直流驅動以及交流驅動，電動驅動控制系統在控制中的效果對電動汽車產業的發展有著一定的影響。

2 電動汽車研發中的技術難點

近年來我國電動汽車的已經得到了快速的發展，其電動汽車中的技術也在不斷的研發與創新，現在其技術水平雖然得到了明顯的提升，但是還存在有一些未被解決的問題。

目前所研發出已經應用的電動汽車的使用年限較短，汽車的更換頻率較大。電動汽車的充電時間較長，每次充電的時長都在六至十小時不等，會限制電動汽車的出行。電動汽車的充電時間長的同時，續航里程較短，這種現象的形成原因是因為電動汽車所使用到的能量比電池低。我國現有的電動汽車在研發的過程中，動力效果與理想效果還存在有一定的差距，因為我國現有的電動汽車技術水平較差導致的。現有的技術并不成熟，因此需要我國技術人員應加大對電動汽車電機技術以及電機驅動控制系統的研究力度。

根據目前我國市面中的電動汽車可以發現，電動汽車的電機技術、電池續航能力以及中的電力驅動系統都會阻礙電動汽車長久的發展。動力傳動系統在電動汽車中的應用可以對電動汽車的動力性、安全性以及續航里程起到保障的作用。電動汽車中的電池問題影響著用戶的出行體驗，現在也開始對電池技術進行創新，使其技術水平可以有所突破。電動汽車電池里程數若想提升，加強對電機驅動控制系統的研究工作，對系統進行優化，使其可以促進電動汽車在應用時將其實用價值體現出來。

3 電動汽車驅動控制系統基本組成及其原理分析

電動汽車中電能是電動汽車中的動力電池通過控制系統進行轉化，在傳輸到驅動電機中，電能流入驅動電機中還會通過電動機控制系統轉變為機械能，減速增力矩傳動系統在將機械能進行轉化，最終成為電動汽車的行駛動能，使其電動汽車可以正常駕駛。電機驅動控制系統是電動汽車在運行的核心的環節，包含有三個組成部分，分別是：機械傳動系統、能源供給系統以及電力驅動系統。其中驅動控制系統中的核心是電力驅動系統，電動汽車行駛中驅動控制系統的性能與電動機有著直接的關系。電力驅動系統對電動機有著嚴格的要求，其目的是為了保證電動汽車可以正常的運行。

在電動汽車研發初期階段，電機驅動系統中主要以直流電動機為主，這種電動機由于結構簡單，使用方便同時也具有一定的可靠性，因此在電動汽車中得到了廣泛的應用。目前電動汽車中的驅動電機主要分為四大類，分別是交流感應電動機、直流電動機、開關磁阻電動機以及永磁無刷直流電動機。這四種驅動電機在應用的過程中需要根據電動汽車中的性能進行選擇，在電動汽車驅動控制系統中應選擇合適的交流感應電動機進行應用。

電機驅動控制系統是電動汽車在駕駛中最為重要的核心部分，在對電動汽車進行駕駛時，駕駛員的作用就是對驅動系統進行操縱，其目的是為了將電動汽車中的電能的轉化為促進汽車運行的動能，使其可以對電動汽車在行駛中對中道路摩擦力進行克服，實現電動汽車正常行駛。對控制系統中的功能進行分析，可以看出電氣系統與機械系統都屬于電動汽車中的電機驅動控制系統，同時電氣系統在控制系統中還占據有重要的環節。

4 電動汽車電機驅動控制策略

在電動汽車的研發中，電動汽車電機調速與傳統的閉環內燃機車控制兩者之間有著較大的差異，其中內燃機車在行駛的過程中其摩擦阻力是不同的，在對機車進行操控時，若開啟不同的節氣門，可以將機車的中速度達到最高的檔位，通過閉環控制對機車踏板的位置進行的調節，可以對行駛速度進行控制。

電動汽車屬于大型的慣性系統，在運行的過程中，若想對速度進行控制，需要重點研究電機驅動控制技術，指令節奏若想對電機輸出轉速的快慢進行控制時，應注意最大力矩是電機輸出力和力臂的乘積。駕駛員在駕駛電動汽車時，對調控命令進行輸入，使其可以有效的對踏板的變化形式進行轉變。電動汽車實際道路中行駛時，很容易會因為路面狀況出現輕微錯位現象，這種情況會影響電動汽車的行駛速度，也會影響駕駛員以及乘坐人員乘車的舒適度。在窄小的道路中進行形式時，駕駛員需要將電動機速度降到最低才可以實現通行，這對駕駛員的操縱技術是一種考驗，在運行中也很難對閉環速度進行控制。

5 電動汽車電機驅動控制系統的發展

5.1 直流驅動系統

直流驅動系統有著的結構簡單以及可靠性高等優勢特點，目前電動汽車中驅動系統中最為常見的就是直流驅動系統，其系統被廣泛應用還有一點的是因為具有良好中的電磁轉矩控制特點。雖然直流驅動系統的應用較為廣泛，但是其技術在應用的過程中，機械轉向結構時容易出現電火花，導致其系統不能在易燃易爆的環境中進行使用。技術人員應對其系統進行完善，將系統出現電火花的問題進行改善，這是提升電動汽車中電機驅動控制系統質量時需要重視的問題。

現在科學技術在不斷內的創新與發展，加強直流驅動系統中科學技術的應用，打破系統現有的局限性，有效的提升電動汽車電機驅動控制的效率，使其控制系統可以促進電動汽車的正常駕駛，推動電動汽車行業長久的發展。

5.2 永磁無刷電動機

永磁無刷電動機也是的電機驅動控制系統中常見中常見的電動機，在電動汽車中的應用也是較為廣泛的。永磁無刷電動機系統在實際的應用中，一般分為兩種，分別是方波驅動的無刷直流電動機系統和永磁同步電動機系統，這兩種電動機系統的特點是不同的。在研究電動汽車電工驅動控制系統的過程中，先對兩種電動機系統中的優勢進行分析，然后在對兩種電動機系統中存在的問題進行研究分析，然后對其應用措施進行完善。在電動汽車研發中應用永磁無刷電動機系統時，電動汽車電機驅動控制系統的運行效率會有明顯的提升，電動汽車研發人員應對電動汽車進行深入研究，使其電動汽車中的技術水平得到提升，電動汽車的研發工作可以推動電動汽車行業的發展。根據電動汽車電機驅動控制系統目前的發展趨勢可以看出，技術人員應重視永磁無刷電動機在電動汽車中的應用，將電動機的應用作為電動汽車研發中的重要問題。

5.3 開關磁阻電動機

目前我國電動汽車的研發力度越來越大，開始重視電動汽車電機驅動控制系統的應用，在控制系統的發展趨勢中可以看出，控制系統在對電動機進行選擇時，開關磁阻電動機的應用也是較為不錯的選擇。電動汽車電機驅動控制系統中的開關磁阻電動機的應用，可以有效的降低電機的成本，同時還能夠提升電機響應的速度。開關磁阻電動機在較寬轉速與轉矩的范圍內，高效的實現電機控制的運行，使其電機驅動控制系統中的運行效率可以有效的提升。

為了保證電動汽車可以適應各種氣候環境，汽車研發人員也開始對電動汽車的適應性進行重視，以此來推動電動汽車行業的發展。電動汽車電機驅動控制系統在發展中，需要對電耦合設計以及一體化集成水平進行提升，使其汽車的適應性可以得到提升。在電動汽車的研發中，對關鍵共性技術的研究工作進行重視，對技術指標以及評價體系進行合理的建立，提升電動汽車研發的質量。在對電動汽車電機驅動控制系統進行研究時，需要對開關磁阻電動機的應用問題進行重要關注，技術人員應對其問題進行深入研究，使其可以促進電動汽車行業持續的發展。

5.4 驅動電機

在驅動電機的多種類型中，其中最為典型的是永磁同步電機，這種電機的優勢十分明顯，主要體現在效率高、可靠性高以及體積小等方面。永磁同步電機在動力系統中是將電能向機械能轉化的載體，在動力系統中屬于一種執行機構。永磁同步電機應用時需要對內置旋轉變壓器以及溫度傳感器進行依賴，以此來實現對電機工作狀態信息的實時傳輸，將信息及時的傳輸到微控制器中，使其控制系統可以實時了解電機的工作狀態。電機轉子位置還需要旋轉變壓器進行檢測，電機控制器在對內旋變解碼器進行解碼后，電機轉子的位置就能夠檢測到，以此來對IGBT 功率管導通進行合理的控制，其IGBT是電機驅動中最為核心的元件。

6 結語

綜上所述，在對電動汽車研發時，需要對電機驅動控制系統進行重視，其驅動系統也是電動汽車研發中的核心部件，決定著電動汽車的性能。文中對電動汽車電機驅動控制系統進行了深入的研究，也對電動汽車研發中的技術難點進行了分析，使其可以對電動汽車研發有所幫助，促進電動汽車行業實現快速的發展。