基于对当前电动汽车动力及控制技术探讨

刘建武 赵海龙



基于对当前电动汽车动力及控制技术探讨

刘建武 赵海龙

（长城汽车股份有限公司哈弗技术中心 河北 保定 071000）

随着全球石油资源的不断减少，全球各国的科研重点也在逐渐由研制出承受能力更强、更耐磨损的钢铁和汽车骨架转变为消耗除石油外其他资源的汽车。虽然一度考虑并研发过相关利用水、太阳能等资源，但均由于水资源有限，太阳能资源收集不稳定以及这些资源的实际应用需要强大的技术支持等各种原因被人们暂时放弃。现在较为常见、技术较为成熟的就是通过电力资源支持汽车动力系统。本文主要是分析电动汽车的电动机相关情况和现在应用很广泛的电动车控制系统的相关参数，对电动车进行改造，研发出一套节能环保、经济适用的电动汽车控制系统和动力系统。

电动汽车；电动机；直流电动机；交流电动机；发电机

1 电动汽车动力技术

众所周知，电动机是来驱动电动汽车的，没有电动机，那么电动汽车将无法启动，所以电动机是电动汽车的重要组成部分。电动机是指根据电磁感应定律将电能进行传递和转换的一种电磁装置。其起到的作用主要是产生驱动转矩，为各种电器设备和机械提供动力。电动机有多种种类，具体包括直流电动机、交流电动机、信号电动机、磁阻电动机、交/直流电动机和控制电动机等多种，其中主要是被应用在电动汽车上的电动机有好几种，分别是永磁无刷电动机、直流电动机、开关磁阻电动机和交流感应电动机等。

电动机对于电动汽车来说起着至关重要的作用，所以要想电动汽车的使用效果达到最佳，就必须要研发出合适的电动机，因此驱动电机要同时兼有重量小、体积小和效率高等特点，还包括动态制动性强和能量回馈的相关性能，此外驱动电机还需具备有足够大的启动的扭矩，而且电动汽车的运行很复杂，因此电动机最好能兼备转速高和调速范围宽的特点。

直流电动机因其优点多被广泛运用于电动汽车的动力系统，其重要组成部分主要包括两方面，一方面是静止的定子，另一方面是旋转的转子，而且其运动特性也是由两方面组成，分别为机械特性和工作特性，当这些方面都具备才能更好的应用于电动汽车上，因此其优点主要包括有稳定的转速，有较大的起动转矩，而且具有进行大范围的平滑调速等优点，所以当需要进行稳定、平滑和大范围的调速时就需要应用直流电动机，或者是在控制生产机械的起动和制动时也需要应用直流电动机。还有一类是交流驱动电机，其中的三相异步感应电动机应用很广泛，而且其的种类非常之多，但是各种三相异步感应电动机的内部的基本结构基本是一致的，没什么大的区别，都是由两个重要组成部分组成，分别为转子和定子，还包括有一些基本的附件，比如吊环、接线盒、端盖、轴承，还有风扇及其风扇罩等，都起到了不可或缺的作用，而且在定子和转子两者之间存在着一定的气隙。其工作原理也相对比较简单，当定子三相绕组时有三相交流电通入便可以产生磁场，从而进行电力供应，为电动汽车服务。三相异步感应电动机在电动汽车的应用上具有重要作用，因其制作成本较低、并且具有简单的结构设计和相对较优越的使用性能的特点，三相异步感应电动机的结构基本是由转子和定子以及它们之间的间隙所构成的，因此结构不是很复杂，而且价格比较廉价，在运行的时候安全性能高，在应用、安装和保养维护等方面很容易操作，而且具有很高的过载能力，所以在各个领域中都被广泛应用。

2 电动汽车控制技术

电动汽车控制技术主要包括直流电动机的控制和三相交流电动机的控制。直流电动机包括直流串励电动机和直流他励电动机，直流串励电动机被推广应用于电动汽车上是因其软机械特性能强，它的换向方式是利用换向接触器来使励磁绕组电流的方向发生改变，调速方式则是合理运用励磁绕组电流，通过改变其的大小以达到可以控制电动机的转速的目的，这两种方式都可以很好地来进行对电动汽车的控制。直流串励电动机的主要特点是它的励磁线圈是与电枢线圈串联起来的；具有基本一致的励磁电流和电枢电流；只能反接制动，无平滑制动，一般只能进行滑行；不能进行再生制动；要想改变励磁电流方向达到换向的目的就必须安装换向接触器，通过在外围依靠控制器进行接线。直流他励电动机来进行调速大部分都是控制电动机的转速，而且对电动机的转速进行控制是需要改变电动机电枢的供电电压的。进行换向是通过控制器来直接达到控制电动机的正反转的效果。直流他励电动机的特点主要是不需要换向接触器和再生制动接触器，节约成本；具有再生制动和平滑制动；减少电机发热，保护电动机，延长使用时间；具有各自独立的励磁线圈和电枢线圈，有利于换向，而且电枢电流比励磁电流大。

三相交流异步电动机的变频调速技术被广泛应用于电动汽车上，变频调速一种通过使电动机定子电源的频率发生改变，以达到其同步转速也发生改变的调速方法，其性能优越，可以使得恒功率和横转矩进行调速，在电动汽车发展史上发挥了至关重要的作用。变频器大概分为两个种类，一类是交流—交流变频器，一类是交流—直流—交流变频器，相比较而言使用最多的是交流—直流—交流变频器，其特点主要是适用范围很广泛，可用于多种电动机；具有较高的效率，无任何多余的损耗出现；精度高，调速范围大；成本高，技术相对来说比较复杂，检验维修难度系数高。

3 结束语：

本文主要讲述了电动汽车的电力及控制技术，各种电动机因其各自优势被广泛应用于电动汽车上，交流感应电动机的优点是质量较轻、结构简单安全可靠等，永磁无刷直流电动机的优点是质量较轻、起动扭矩相对较大和效率高等，开关磁阻电动机的优点是成本较低、结构简单、安全可靠等，但电机也存在不足。因此在电动汽车的发展上我们还需要对电动机电力和控制技术进行不断的研究和創新，除了具备良好的机械性能、安全性能、实用性能之外，还应该研发出一套能延长电动汽车使用时间和增强蓄电池组件的功能的管理系统，并且长期处于最佳状态，以造福于人类和环境。

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[3]杜波，秦大同，段志辉，杨文辉，彭志远.新型混合动力汽车动力切换动态过程分析[J]. 汽车工程. 2011（12）

as the world's oil resources are decreasing, the focus of global scientific research is changing from the development of steel and automobile skeleton, which can bear more and endure more wear and tear, to cars that consume other resources besides oil. Although some resources such as water and solar energy have been considered and developed, they have been temporarily abandoned for various reasons, such as limited water resources, instability in the collection of solar energy resources and the need for strong technical support for their practical application. Now the more common, more mature technology is through the power resources to support the vehicle power system. This paper mainly analyzes the relevant situation of electric motor and the relevant parameters of electric vehicle control system which are widely used in the field of electric vehicle, and develops an energy-saving and environmentally friendly electric vehicle control system and power system.

electric car; Electric motors; DC motor; AC motor; generator

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.10.048

F426.471

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1672-9129(2017)10-0043-02