电动汽车电机控制技术研究

摘 要：随着科技的飞速发展以及我国政府关于新能源汽车的扶持政策的大力实施，我国电动汽车产业逐渐步入了发展的黄金时期。随着电动汽车电机控制技术电机驱动技术等技术的逐渐成熟，电动汽车以清洁、节能等特点逐渐得到了消费者的认可。基于国家以及业界对于电动汽车电机控制技术研发的关注，本文首先讲述了电动汽车电机驱动系统的类型，然后根据电机驱动系统的类型，阐述了电动汽车电机控制技术应用。

关键词：电动汽车；驱动控制；技术应用；控制策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.046

电动汽车电机控制技术是电动汽车关键技术之一，电动汽车电机驱动系统及其控制系统构成了电动汽车的“心脏循环系统”，它直接决定着电机的效率、密度以及调速状况。因此，电动汽车电机驱动系统及其控制技术应用是提高电动汽车的驱动性能、行驶里程及其可靠性、安全性的根本保证。电动汽车驱动电机通常分为直流有刷、无刷、有永磁、电磁之分，还有交流步进电机等，比如，永磁电机，永磁同步电机由于高运行效率和功率密度以及矢量控制方法和无传感器控制技术的逐渐成熟，被广泛应用于电动汽车上。

1 电动汽车电机驱动系统分类

电动汽车电机驱动系统是电动汽车的心脏，其主要作用是在人工操作下，把电动汽车蓄电池的电能转化为汽车行驶的动能，当前电动汽车电机驱动系统主要分为直流电机驱动系统、交流感应电机驱动系统、开关磁阻电动机驱动系统、永磁同步电机驱动系统等四大驱动系统。

第一，直流电机驱动系统。直流电机驱动系统是最早应用于电动汽车的电机驱动系统，由于直流电机驱动系统本身各项关键技术开发程度较为成熟，使得其具备了系统造价低、控制器构造简单而且性能优良等特点。并且由于其具有启动转矩高和较宽的调速范围，至今无轨电车大部分仍然采用直流电机驱动系统。

第二，交流感应电机驱动系统。交流感应电机又称异步电动机，随着现代电力电子技术瓶颈的突破，使得交流感应电机驱动系统逐渐得到电动汽车开发商的青睐，并且随着交流感应电机驱动系统调速性能技术的发展，成为了当前工业应用中最为广泛的拖动电机，但是异步电机控制系统较为复杂，成为了该型电机驱动系统发展的最大阻礙。

第三，开关磁阻电机驱动系统。开关磁阻电动机驱动系统的核心是通常所说的SRM（开关磁阻电动机），无论电机设计构造还是工作原理，SRM都有着自己的特点，由此，其电机驱动系统噪声大、结构复杂等也成为了其当前较为致命的缺陷。与直流和交流电动机相比，其显著优点在于，结构简单、调速范围宽以及安全可靠性较高。由于其在速度控制以及可控制范围的优良性能，使得SRM的潜力逐渐得到了越来越多开发商的认可。

第四，永磁同步电机驱动系统。永磁同步电机具有占用空间小，功率密度高以及较好的运行效率等优点，得到了国内外电动汽车开发商的广泛关注。其缺陷也很明显，主要包括驱动系统电流损耗相对较大、使用时间过长容易出现退磁问题以及工作噪音过大等。相比国外较成熟的永磁同步电机技术开发而言，国内关于永磁同步电机的研究还较少。但是在国家大力扶植电动汽车的背景下，新型永磁材料的科技应用以及无传感器技术科研领域的不断进步，如稀土永磁同步电机。

2 电动汽车电机驱动控制系统技术应用

2.1 直流电机控制技术应用及其策略分析

直流电机驱动系统电机控制器一般采用斩波控制器进行控制和方法设计。目前，随着现代交流电动机调速方法的技术革新和改进，直流电机驱动系统处在被淘汰的处境。由于直流电机电动汽车在转向操作上很容易造成交通事故，并且直流电机本身对于环境具有很高的要求，高温、潮湿、多尘等环境中使用，其安全可靠性将大大降低。

2.2 交流感应电机控制技术及其策略分析

随着电力电子技术瓶颈的突破，以及在调速方法的改进，使得其驱动系统和控制策略逐渐被人们认可，但是调速控制仍然是交流感应电机控制技术的一个最主要缺陷。从目前技术应用来看，变频调速由于系统简单、技术成熟等特点，使得它成为当前交流感应电机控制方法中应用最为广泛的方法之一。在其调速控制技术前沿研究较多的方法有VVVF（变频变压控制）、VC（矢量控制）以及DTC（直接转矩控制）等。

2.3 永磁同步电机控制技术应用及其策略分析

由于矢量控制能够让永磁同步电机在电动汽车调速等方面有着较为出色的性能，其控制技术主要采用转子磁场定向矢量控制技术，并由此产生了很多种控制方法。就拿电流控制来说，就包括电流指令生成、定子电流检测以及电流的闭环控制等三种技术方法应用。比如无刷直流电机，应用较为广泛的要属模糊PID（比例-积分-微分）控制方法。通过系统特定传递函数的数据变化，然后通过系统数据接收实现对控制对象的有效控制。其特点是用途较为广泛，使用灵活。

2.4 开关磁阻电动机控制技术应用及其策略分析

开关磁组电动机由于自身不同于直流和交流电动机的工作原理和驱动构造，使得通常用于直流、交流以及永磁同步电机控制技术很难有效适用于开关磁阻电动机。由于开关磁阻电机驱动系统较为复杂难以建模的缘故，其控制策略更依赖于人工智能技术的开发程度，常用的调控策略是采用神经网络控制和模糊逻辑控制。

3 结语

本文通过对比现阶段电动汽车驱动系统及其控制技术开发情况，交流感应电机由于构造坚固、占用体积小、质量轻以及效率较高等优点得到了广大发电动汽车开发商的认可。与此同时，随着新型永磁材料的出现以及永磁无刷直流电机高效率、高功率密度等方面的优点，将成为我国乃至其他国家扶持电动汽车行业的最优先突破点。

参考文献：

[1]于寅虎.新型电机控制技术用于电动汽车的机遇与挑战[J].电子产品世界，2014，21（09）：12-13.

[2]胡明江，王忠，袁银南，杨师斌，祁利巧.混合动力电动汽车ISAD电机控制电路研究[J].汽车工程，2008（03）：206-210.

作者简介：陈睿（1984-），男，苗族，贵州凯里人，本科，讲师，研究方向：机电一体化。