电动汽车电机控制技术分析

潘婷婷

摘要：电动汽车内部电机的控制技术，属于电动汽车一种核心技术，电动汽车内部电机的驱动系统与控制系统两者组成电动汽车循环系统，对电机调速、密度与效率均有着直接影响。鉴于此，本文主要围绕着电动汽车内部电机的控制技术开展深入研究及探讨，望能够为今后电动汽车内部电机的控制技术有效性应用提供指导性的建议或者参考。

关键词：电动汽车;电机;控制技术

0  引言

伴随国内科学技术日益进步与发展，政府部门大力实施新能源类型汽车扶持政策，国内电动汽车业才得以迅猛化发展，电动汽车内部电机的控制技术也日趋成熟化，电动汽车凭借着节能、清洁等优势深受广大消费者需亲睐、认可，以至于我国对于电动汽车及其内部电机的控制技术关注度逐渐提升。对此，深入研究电动汽车内部电机的控制技术，有着一定现实意义与价值。

1  电动汽车内部电机控制装置概述

电动汽车内部电机控制装置，属于电动汽车大脑，内设多个子系统，各个子系统均是由指示灯、自诊断的电路、执行机构、控制策略、电控单元、信号处理的电路、传感器等所构成。类型不同电动汽车，其内部电控系统有差异性存在，但从总体上来说均包含着动力控制、电动助力的转向控制、驱动控制、制动控制、能量管理等各个系统。子系统各项功能并非是简单叠加，是各个子系统集成，实现对电动汽车的有效控制。电机控制装置，连接这电池和电机，对整车性能实现有效调校，为在车辆精准操控及安全运行提供保障，促使电机与电池能够发发挥充足实力。控制驱动电机，属于电机控制装置的单元核心。动力单元为动力电池供给直流电，由三项的交流电来驱动电机运行。电控单元，能够把动力电池一段直流电直接转换成为电机输入一侧交流电。为确保逆变过程能够实现，电控单元配合直流母线的电容及各个组件实现高效运行。动力电池一段输出了电流之后，需先经直流母线的电容，将谐波分量消除后，促使开关于其余控制单元相互配合，促使直流电能够逆变成为交流电，作为该动力电机输入的电流，通过对动力电机内部三项的输入电流频率、动力电机内部转速传感装置、温度传感装置实际反馈值，借助电控单元来控制整个电机[1]。

2  电动汽车内部电机的控制技术

2.1 矢量控制

2.1.1 原理分析

在电动汽车内部电机的控制技术当中，矢量控制该项技术主要是借助对于异步电机定子的电流矢量进行有效测量及控制，结合磁场定向基本原理，分别控制异步电机转矩电流及励磁电流，便于实现对异步电机整体转矩有效控制。矢量控制该项技术具体应用期间，主要是把异步电机定子电流的矢量合理分解成产生磁场电流的分量及转矩电流的分量，并予以有效控制，对两个分量之间相位与幅值加以控制，也就是对定子的电流矢量实施控制。

2.1.2 转子磁链基础模型

转子磁链的基础模型以两种为主，即为：直接借助异步电机数学模型加以推到;借助状态观测装置获取闭环观测的模型。自异步电机的数学模型所推到出转子磁链基础模型，还包含着电压计算与电流计算的模型。转子磁链电流模型：借助两相旋转的坐标系之下转子磁链相应电流模型。此种模型仅需输入三相的定子转速及电压，便可算出该转子的相位角及磁链。由于该模型可适用于高低转速，但因电机运行期间会有温度、磁饱变化情况出现，以至于电机电感与转子电阻发生改变，促使所算出转子的磁链及反馈信号出现失真现象，降低磁链闭环的控制系统整体性能，以至于电流计算基础模型仍然有弊端存在，仍然需在今后增加对此方面控制技术的实践研究及经验积累;在转子磁链电压基础模型方面，由于磁链变化率和感应的电动势相一致，因而感应的电动势积分与磁链相一致，借助这一关系便可获取电压模型。转子磁链电压基础模型无需进行转速信号测量操作，均需对异步电机的三相定子电流信号与电压加以测量即可。那么，在具体运用期间，需要将以上两种方法结合到一起运用，以确保电动汽车内部电机装置系统运行期间转子磁链准确度能够得以提升[2]。

2.1.3 直接及间接性矢量控制

直接性矢量控制：它又可成为磁链闭环与转速控制一种矢量控制的技术，有两种典型模型，即为带除法矢量控制、带转矩的内环转速及磁链闭环的矢量控制;间接性矢量控制：主要是借助转矩与磁链给定的信号，由矢量控制的方程式算出该转子磁链相角及幅值，无需计算磁链模型，可将转子磁链的数学计算模型偏差消除。故间接性矢量控制该项技术实操期间会存在着参数变化这一影响因素，需要予以着重考量分析，以便于保证此项控制技术实际应用的有效性。

2.2 直接转矩控制

2.2.1 原理分析

电动汽车内部电机的控制技术当中，直接转矩控制是以在转矩作为核心综合控制转矩与磁链。区别于矢量控制，该直接转矩控制并非运用解耦形式，算法方面并未变换旋转坐标，经电机定子的电流与电压检测，以瞬时空间的矢量力量为基础，将电机转矩与磁链算出，结合给定值进行所获取差值对比分析，直接控制转矩及磁链。因矢量变换的方式下坐标转换计算、简化解耦异步的电动机基础数学模型，未借助PWM脉宽进行信号发生装置调制，以至于该控制结构较为简单化，处理控制信号物理概念较为明确，该系统转矩可实现快速响应，不会有超调情况出现，属于动态性、高静性交流调速的控制技术，应用效果较为理想化[3]。

2.2.2 直接轉矩的控制反馈基础模型

直接转矩整个控制系统核心不仅包含着磁链与转矩控制，还包含着定子磁链与转矩反馈的信号数学计算基础模型。可以说，定期磁链数学计算模型即为电压模型，与前文中转子磁链内部电压基础模型特点相同，均适用于高转速运行条件下运用，但是处于低速运行状态下会有偏差存在。直接转矩的控制反馈基础模型列式即为：Te=np（isβΨsa-isaΨsβ）。针对定子磁链，若仅仅要求了六边形磁链轨迹，那么，主电路开关频率会相对较低，逆变器控制程序简单，此时该定子磁链会有较大偏差。若相反，逼近圆形磁链轨迹，则定期磁链会接近于恒定状态，促使主电路开关处于高频率状态，控制程序复杂性突出。针对转矩来说，Te>0条件下，电机处于正向运行状态，实际转矩处于Te可允许的偏差上限范围，磁链无论处于哪一种状态下，均会直接跳变成零电压的矢量运行状态，定子磁链处于恒定状态，缩小转矩。实际的转矩若小于Te可允许的偏差下限范围，结合特定运行状态，进行空间电压的矢量选定，以至于定期磁链向前推进，转矩变大。稳定运行状态之下，会将转矩波动维持至可允许范围。那么，因转矩的控制系统处于低速运行条件下性能相对较差一些，会影响到调速的范围。故而，对于直接转矩这一项控制技术，今后还需从低速性能优化与改善方面加以研究，以便于优化及改进直接转矩这一项控制技术，以更好地为电动汽车内部电机控制效率及效果提供保障[4]。

2.2.3 定子磁场的定向矢量控制综合系统

由于直接转矩的控制反馈基础模型有着交叉耦合的关系，倘若强行实施系统耦合控制，则对于定子磁场的定向矢量控制综合系统来说，整体系统结构会更具繁琐性，会影响到转子参数。依据直接转矩的控制技术思路，将转矩最终控制效果为着力点，借助定子电阻的压降补偿法，由定子轴电动势来进行定子磁链控制，借助定子电流转矩的分量来进行转矩控制，便可连续控制定子磁链及转矩，防治转子参数发生变化后，影响到整个系统的结构。因Ψs定子磁链会影响到isq转矩的分量，促使控制操作更具复杂性。故充分考虑到借助定子磁链幅值的变化率加以控制，该子磁链幅值的变化率与ed直轴的电动势相等，列式即为：■=-Rsisd+usd=ed。从中可了解到，补偿定子电阻实际压降后，能对ed直轴的电动势实现直接控制。算出定子磁链给定参数值和实际值偏差后，可获取直轴的电动势具体给定参数值ed，结合定子电阻实际压降，便可获取电子电压的直轴分量具体给定值。

2.3 动态化调整载频

从电动汽车内部电机控制系统内部开关方面的损耗来分析，借助动态化调整载频，可对开关频率加以调整，将控制装置效率提升，处于低转速且对于载频有着较高要求条件下，可借助动态化调整载频该项控制技术，实施载频调解，将控制装置损耗降低，并将控制装置实际效率提升。

3  结语

综上所述，通过以上分析论述之后我们对于电动汽车内部电机设备集成形式及原理阐述、电动汽车内部电机的控制技术，均能够有了更加深入地认识及了解。从总体上来说，电动汽车内部电机的控制技术，属于一项极具复杂性的技术，实际操作期间有着较高标准及要求。那么，为了能够在今后更好地发挥电动汽车内部电机的控制技术运用优势，为电动汽车整体稳定安全运行提供保障，就还需更多技术操作者与研究者们能够积极投身于实践探索当中，多积累相关的实践经验，不断提升自身专业化的技术水平，结合实际情况与需求，科学合理地设定电动汽车内部电机控制的技术操作方案与措施，以确保电动汽车内部电机的控制技术各项优势得到有效发挥，为电动汽车整体的高效性运行提供技术支持。

参考文献：

[1]孟彬，邓孝元，宋政委.轮毂电机电动汽车基本运行工况控制策略[J].山东交通学院学报，2018，11（12）：134-135.

[2]李万敏，李新勇，王彦，等.电动汽车永磁同步电机控制策略研究[J].工业仪表与自动化装置，2018，25（03）：201-202.

[3]Hanying G，  Xufeng B，  Weili L ， et al. Study on three-phase four-leg control technology of permanent magnet synchronous motor in electric vehicle[C].2015 International Conference on Electrical Systems for Aircraft， Railway， Ship Propulsion and Road Vehicles （ESARS）. IEEE， 2015， 33（04）：1201-1204.

[4]伍理勛，陈建明，陈磊，等.电动汽车电机驱动控制器功能安全架构研究[J].控制与信息技术，2018，19（03）：157-158.