新能源汽车电机驱动系统控制技术探究

卞鹏

摘要：新能源汽车虽然在我国得到了快速发展，但仍属于发展初期，缺乏系统完善的技术和配置设施。电机驱动系统属于新能源汽车的一项核心技术，需要进一步的研究。本文概述了新能源汽车的概念及其优势，并重点探究了电机驱动系统发展现状，对电机驱动系统控制技术给予全方位的评价，这样既能够充分发挥电机驱动系统控制技术的优势，而且还可以推动新能源汽车的健康、可持续发展。

Abstract： At this stage， New energy vehicles have been promoted， belongs to the early stage of development， there is no more mature technology and configuration facilities. New energy vehicles are mainly used for oil and gas. New energy vehicle motor drive system is the core technology， which needs further research.This paper will explore the motor drive system control technology of energy vehicles.

关键词：新能源汽车;电动驱动系统;控制技术

Key words： new energy;electric vehicles;drive system

中图分类号：U463.23                               文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）23-0235-02

0  引言

随着经济社会的发展和人们生活水平的提高，汽车逐渐发展成为人们日常中不可或缺的组成部分，但是随之而来产生了比较严重的环境问题，汽车尾气的排放严重污染了空气，降低了人们的生活质量，危害了人们的健康。为了有效的缓解能源危机，减少对环境的污染，新能源电机驱动系统控制技术促进了新能源汽车行业的发展，但是需要进一步的优化和探索，下面将会对其进行全面、系统的探究。

1  新能源汽车概述

1.1 新能源汽车的概念

对于新能源汽车而言，其选择了用新能源作为主要驱动力，常见的新能源有电能、太阳能、天然气等，这些能源都属于可再生资源，和传统汽油、柴油等能源相比，新能源的污染更小、排放量低，有助于缓解我国能源短缺的现状，实现了生态环境的可持续发展。如今，电能开始慢慢的取代化石能源，其具有容易传输、生产简单，且可以与多种能源有效转换等多种优势，而电能的主要来源包括水电和风光等，火电一般是由煤炭等不可再生能源转化而来，其符合国家可持续发展需求。而对于燃油汽车而言，其一般会有污染物在汽车尾气排放，而如果汽车将电能作为主要能源，这样一来就会使污染的產生阶段演变为电能产生的过程，由于电能的产生规模大，通常是在较为偏远的地区，容易进行治理。而电能的多种优势，使得新能源汽车上大部分使用电能。然而，现阶段新能源汽车也会遇到充电时间长、成本较高、电厂安全性不高、设施不够完善等多种因素的影响，要对其深度的研究和探索。

1.2 新能源汽车优势

与传统能源汽车相比，新能源汽车具有多方面的性能优势，其具体行驶阶段，具有安全性高、噪音较小、燃烧效率高、污染较小、节能以及使用寿命长等多方面的优势，其中零污染排放满足我国环境保护的规定。我国国家政府对新能源汽车给与了充分的扶持，目前，石油资源在全世界都存在短缺的问题，油价逐渐上涨，新能源的开发成为了未来的发展趋势。在我国的“十一五”规划中，明确了新能源汽车发展和节能减排要求，并出台了多种优惠政策，极大的促进了新能源汽车的发展。牵引系统作为新能源汽车的一个特点，其涵盖了驱动电机及相关的功率变换器，而永磁同步电机和异步电机是比较常用的电机，其中永磁同步电机具有操作简便，效率较高，功率变换器使得电池的直流电源逆变成为交流电实现驱动，而异步电机存在比较高的调速能力。在制动时，驱动电机能够处于发电模式，功率变换器回收了电机制动的能力，充分利用了电能。

2  新能源汽车电机驱动系统的控制

2.1 电机的选择原则

如今，新能源汽车研发和应用逐渐成为新时期发展的主要趋势，此时要对新能源汽应用现状给予全面、系统的分析，并在此基础上对电机进行合理选择，以此来更好的推动新能源汽车的发展。通常情况下，为了充分的满足研发需要，要重视电机机型的高性价比，从而保证其可靠性和适用性。①电机机型不仅具有自重、体积小等优势，而且还具备充足的动力，进而为电动汽车用户提供良好的驾驶体验。②电动机具有高转速和高功率的优势，其可以提供源源不断的动力，充足的动力是保证电动汽车在不同路况下的可以安全、可靠行驶的关键，并根据不同场景来实现灵活切换，以此来更好的满足实际驾驶需求。③要保证电动机的磁辐射能够满足环保需求，在选择电动机机型时，要选择磁辐射较低的机型。④要严格控制成本，选择高性价比的电动机产品，这样既可以对电动机成本给予有效控制，而且还可以提高新能源汽车行驶效率。

2.2 电机驱动控制器

对于新能源汽车电机驱动系统而言，电磁驱动器是比较重要的组成部分。目前，大多数电机驱动控制器均选择了永磁同步电动机来达到调节转速的目的，其可以将正弦电流通入到永磁同步电动机中，同时要保持一定角度的定子三相绕组，以确保其能够在气隙中产生一定的磁场，该过程中转子属于稀土永磁体，其可以形成正弦磁场，以实现转子旋转轴系和同步旋转轴系的有效重合，同时，定子磁场可以推动转子磁场的有效旋转。对于驱动转子而言，要想实现同步旋转可以采用的方法如下：①顺着旋转方向定子磁势FS朝着转子磁势FR，随后在转子磁场和转子电子间产生一种作用力，以此来推动转子磁场旋转，并确保转子实现同步转动;②定子电枢磁势和励磁磁势间的夹角一般会按照负载改变而发生一定的改变，该夹角被定义为同步电动机转矩角。为了确保解耦控制目标的顺利实现，则需要保证无补偿绕组和夹角的电动机相同，以此来达到解耦控制目的。通常情况下，在转子磁场中解耦控制属于定向的矢量控制，其能够结合相应的位置信息来实现对电子绕组电流的集中控制，进而保证转子和定子磁场的正交，以此来提高电机驱动系统运行效率。

3  新能源汽车电机驱动系统电机发展现状

3.1 车载充电机发展现状

现阶段新能源汽车的主要能量来源是电池，电池的电能的获得要通过接入电网，结合不同的电池充电功率主要分为三种类型：第一，该类电池充电功率低，充电时间较长，更加适合在夜晚充电。第二，这种电动汽车的充电功率大，可以适用于多种场景，尤其是在单相或三相接口，比较适合日常使用。第三，新能源汽车选择了充电站来完成充电，并配备了专门的充电设施。根据变换器安装的位置不同，可以将充电机分为外接充电机和车载充电机，其中外接充电机具有比较快的充电速度，然而必须借助固定充电设施才可以完成充电操作，而车载充电机集成在汽车上，其可以随时完成充电，然而充电功率受到了限制。新能源汽车通过使用两种方式进行互补。根据功率的流动可以将充电机分为双功率方向和单功率方向两类，其中单功率方向充电机为电池充电，由电网侧功率流向电池测，但是汽车在实际使用中时间较少，使得新能源汽车动力电池电能没有使用，大大降低了资源的利用率。而双功率方向充电机可以在确保电池充电功能的基础上，将电池作为电源，保证了电网电能的质量，同时合理的卖电机制提高了车主的收益。因此双向充电机成为新能源汽车研究的重点内容。根据电能的传输方式，可以将充电机分为无线式充电机和直接式充电机，其中无线式充电机一般是借助线圈间的磁耦合来实现对能量的有效传递，且比较便捷。而直接式充电机主要是借助导线来达到充电机和电网直接相连的目的，不仅充电稳定，而且还可以提高其传输效率。当前车载充电机的结构主要被分为两级结构，为了确保母线电压的恒定，传统车载充电机结构要在直流母线上接入电解电容，促使充电机体积变大，减少了电解电容的壽命，对充电机的使用时间给与了限制。与此同时，新能源汽车上的充电机和电机驱动变换器采用了不同的两套系统，且采用了比较多的元件，从而提高了系统的成本投入。因此，做好无电解电容充电机研究尤为重要，其能够实现充电机和电机驱动功能的结合，促进了新能源汽车功率密度的提高。

3.2 异步电机调速控制发展现状

通常情况下，异步电机具有可靠性高、结构简单等优势，满足新能源汽车驱动电机发展要求。然而，也存在控制难度高、动态模型高阶非线性等问题。现有异步电机控制策略有动态控制和静态控制两类，其中静态控制所具有的动态性能不理想，不适用于工况较为复杂的新能源。在稳定条件下，静态控制可以实现磁链幅值频率管理设计和电压电流控制的有效结合，进而达到变压变频调速的目的。异步电机动态过程采用的方式主要有两种，包括空间矢量调制策略，使得异步电机方程转换在转子磁场同步旋转的两相坐标，对直轴和交轴电流进行控制，实现对磁链和转矩的控制，针对矢量控制来实现对磁链和转矩的控制，能够采用滞环比较器对异步电机磁链和转矩控制，其结构较为简单，基本上不会受电机变量的影响。

4  电机驱动系统控制技术评价

4.1 电机驱动系统控制技术发展前景

如今，在电机驱动系统控制技术不断地发展过程中，但是还面临着很多问题，电机驱动技术、电磁驱动的机型需要进行创新。例如，目前大多数新能源汽车具备混合动能，并选择新能源来替代传统能源，在一定程度上推动了新能源驱动技术的发展。针对电机驱动工作模式，在移相全桥工作方式的基础上，在直流母线侧生成零电压高频脉动电压，进一步保证了系统的效率。

4.2 电机驱动系统满足新时代发展需求

与传统能源汽车相比，新能源汽车更能满足时代发展的需求，新能源汽车具有环保理念，而且具有比较大的市场竞争力。作为电动汽车发展的一项核心技术，电机驱动技术需要进一步加强对其的研发，充分的满足用户的实际需求。新能源汽车一般是基于普通汽车发展而来，其不仅具备了普通汽车的基本使用性能，而且还具备节能、环保等特性，以期更好的满足国家绿色可持续发展需求。电机驱动系统属于新能源汽车中的一项核心技术，这就使得新能源汽车电机驱动系统满足新时代发展特点。然而，由于新能源汽车在我国处于发展的初期阶段，与国外相比还存在比较大的差距，此时就需要加大对核心技术的投入力度，尽可能满足用户的经济性需求。

5  总结

简而言之，新能源汽车满足时代发展需求，以期更好的达到节能减排要求。电机驱动系统控制技术隶属于新能源汽车发展中比较核心的一项技术，其能够为新能源汽车提供源源不断的动力，此时就需要加强对电机驱动技术的研究，并将其作为汽车行业的重点内容进行研究，要掌握该技术，提高市场竞争力，提高企业的经济效益。

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