新能源汽車電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)的研究

李曉華

摘 要：本文由當(dāng)前新能源狀況引入，從問題以及新能源汽車的應(yīng)用優(yōu)勢進(jìn)行展望，介紹了新能源汽車的電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)，包括電機(jī)驅(qū)動控制和電機(jī)驅(qū)動控制器，希望能給相關(guān)人士提供有效參考。

關(guān)鍵詞：新能源 汽車 電機(jī)驅(qū)動

Research on Motor Drive Control Technology of New Energy Vehicles

Li Xiaohua

Abstract：This article is introduced by the current new energy situation， looking forward to the problems and the application advantages of new energy vehicles， and introduces the motor drive control technology of new energy vehicles， including motor drive control and motor drive controller， hoping to provide effective reference.

Key words：new energy， automobile， motor drive

1 新能源汽車發(fā)展的現(xiàn)狀

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，汽車逐漸走進(jìn)了各家各戶，隨之而來的是嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，同時(shí)隨著汽車數(shù)量的不斷增加，我國的能源資源狀況也越發(fā)緊張，為了降低環(huán)境污染，緩解能源緊張的問題，需要加強(qiáng)新能源汽車研發(fā)力度。

1.1 中國汽車工業(yè)

中國的汽車工業(yè)在新能源汽車方面區(qū)得了重大進(jìn)展，尤其在純電動汽車領(lǐng)域。但是中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)由于政府配套政策系列，除了純電動汽車其他新能源汽車項(xiàng)目目前仍停留在樣品和展示階段，市場推廣和商業(yè)化方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后操作化。

1.2 核心技術(shù)缺乏競爭力

科技瓶頸嚴(yán)重，到目前為止，中國已經(jīng)成為一個(gè)大型汽車生產(chǎn)國家，但根本不是一個(gè)強(qiáng)大的國家，混合動力汽車核心技術(shù)較為缺乏，純電動汽車電池管理系統(tǒng)、電池續(xù)航里程等核心技術(shù)比較短缺，導(dǎo)致目前新能源汽車發(fā)展緩慢，純電動汽車電池續(xù)航問起一直未解決。

1.3 中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)差距巨大

發(fā)達(dá)國家的在新能源汽車電池系統(tǒng)集成技術(shù)、大型產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝質(zhì)量和成本控制等方面做的相對比較成熟。我國在這些方面相對較弱，特別是由于缺乏電池、電機(jī)、電氣控制技術(shù)，而且國產(chǎn)關(guān)鍵部件性能比進(jìn)口產(chǎn)品相對較差，電氣傳動系統(tǒng)較低，電池充電時(shí)間較長，壽命短。我國目前沒有完整的電機(jī)控制技術(shù)，電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)、電池系統(tǒng)技術(shù)、動力耦合技術(shù)，發(fā)動機(jī)和變速器控制技術(shù)。

1.4 基礎(chǔ)設(shè)施不完善

基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的前提，是新能源汽車在中國的大規(guī)模應(yīng)用的基礎(chǔ)。目前基礎(chǔ)設(shè)施展現(xiàn)出高成本、低利潤的現(xiàn)象。制約電力建設(shè)的重要因素是車輛基礎(chǔ)設(shè)施，即使有可能隨著工程規(guī)模的擴(kuò)大，降低工程造價(jià)、充電站建設(shè)規(guī)模及縮減在未來的設(shè)備成本中，但是巨大挑戰(zhàn)依舊在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中存在。電機(jī)技術(shù)的發(fā)展對電網(wǎng)提出了很高的充電要求。如何改善現(xiàn)有電網(wǎng)適應(yīng)新能源汽車充電需求將是汽車行業(yè)今后的一大課題。

1.5 技術(shù)創(chuàng)新的不完全性和不均勻性

標(biāo)準(zhǔn)新能源汽車產(chǎn)業(yè)是一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)還在發(fā)展過程中。不同的生產(chǎn)企業(yè)采用不同的技術(shù)路線，不能用傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)來評價(jià)。在過去的幾年里，國家出臺了一系列的新能源車輛標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，如燃料電池電動汽車，其他國家的工業(yè)節(jié)能汽車和新能源相關(guān)試行標(biāo)準(zhǔn)車輛都已陸續(xù)發(fā)放。然而這些標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)主要是新能源汽車性能和試驗(yàn)的基本規(guī)定，因此新能源汽車安全性有待提高。

2 新能源汽車電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)中出現(xiàn)的問題

電動汽車的使用和普及在很大程度上取決于巡航范圍、數(shù)量以及充電樁的位置。因此如何提高電動汽車電氣傳動系統(tǒng)的效率，進(jìn)而提高整車在綜合路況下的巡航范圍與新能源汽車的節(jié)能效果和使用成本是目前研究的關(guān)鍵。當(dāng)前有很多關(guān)于新能源汽車能效控制的研究成果，但主要集中在兩個(gè)方面：一蓄電池充放電，很少考慮蓄電池母線等因素的電壓;二電機(jī)異步轉(zhuǎn)矩對電力拖動系統(tǒng)效率的影響?，F(xiàn)在市面上新能源汽車的電機(jī)大部分采用內(nèi)置式永磁同步電機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)傳動效率高;電氣傳動系統(tǒng)采用的主流控制方法是空間矢量脈寬調(diào)制算法。

3 新能源汽車的應(yīng)用優(yōu)勢

新能源汽車即把新能源作為汽車的主要核心驅(qū)動力的車輛。新能源一般包括太陽能、電能、天然氣等能源，這種能量是可以再生的。與傳統(tǒng)的柴油、汽油等驅(qū)動能源相比，尾氣排放更低，污染更小，對我國能源短缺有很好的控制作用。

與傳統(tǒng)能源汽車相比，新能源汽車的應(yīng)用性能更加突出，使用壽命更長，安全性更高，行駛時(shí)噪音更小。同時(shí)，新能源汽車的燃燒效率更高，污染更少，更環(huán)保節(jié)能。新能源汽車的零污染和零排放也符合中國在新時(shí)代倡導(dǎo)的節(jié)能環(huán)保理念，可以提高環(huán)保效率。此外，中國還向新能源汽車提供了相關(guān)政策支持，如新能源汽車的監(jiān)管政策和財(cái)政優(yōu)惠補(bǔ)貼等。隨著國內(nèi)外能源的緊缺，各國都開始尋找代替煤炭石油的新能源。在十一五規(guī)劃中，國家提出了新能源汽車項(xiàng)目，并提供優(yōu)惠政策，以促進(jìn)新能源汽車的進(jìn)一步發(fā)展。相比美國等發(fā)達(dá)國家，新能源汽車在中國的研發(fā)相對落后，針對這種情況，中國提出了三縱三橫研發(fā)計(jì)劃，加大了新能源汽車的研發(fā)力度，促進(jìn)了新能源的充分利用。

4 新能源汽車汽車傳動系統(tǒng)控制技術(shù)

4.1 驅(qū)動控制

隨著新能源汽車的快速發(fā)展，新能源汽車的使用和維護(hù)也逐漸成為社會發(fā)展和應(yīng)用的焦點(diǎn)。通過對新能源汽車實(shí)際應(yīng)用的分析，可以發(fā)現(xiàn)其投資是在一定社會范圍內(nèi)的理想效果，其能耗在進(jìn)一步降低。對新能源汽車而言，要想充分發(fā)揮電機(jī)驅(qū)動控制的功能，就需要選擇合理的電機(jī)設(shè)備和高性價(jià)比的機(jī)械。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和工作經(jīng)驗(yàn)，電機(jī)選型應(yīng)遵循以下原則：

（1）體積小、重量輕、高性能、機(jī)械設(shè)備在社會各個(gè)領(lǐng)域都處于改革創(chuàng)新的過程中，不斷向高端方向發(fā)展。新能源汽車的關(guān)鍵零部件還需要順應(yīng)時(shí)代發(fā)展趨勢，提高應(yīng)用性能指標(biāo)，減輕重量，縮小體積，為其他機(jī)械設(shè)備提供更大的空間。

（2）提高高速范圍內(nèi)的速度效率。只有保證充足的動力，新能源汽車才能在各種路況下平穩(wěn)行駛，實(shí)現(xiàn)在各種生活場景中自由切換駕駛模式的目的。

（3）除了電力污染，新能源汽車還應(yīng)盡量避免電磁輻射過大，造成惡性循環(huán)，進(jìn)而要確保電機(jī)的電磁輻射符合相應(yīng)的環(huán)保要求。

（4）低成本。我們需要選擇質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的產(chǎn)品。電機(jī)是新能源汽車的核心部件，可以有效地節(jié)約汽車成本，促進(jìn)新能源汽車的推廣。

4.2 電機(jī)驅(qū)動控制器

在新能源汽車的應(yīng)用過程中，當(dāng)電機(jī)驅(qū)動器正常運(yùn)行時(shí)，永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主要用來維持電機(jī)驅(qū)動控制器的穩(wěn)定運(yùn)行。相位差為120度的正弦電流與永磁同步電機(jī)相連，在氣隙中形成旋轉(zhuǎn)磁場，永磁同步磁場由轉(zhuǎn)子磁場和正弦磁場的矢量控制實(shí)現(xiàn)。在永磁同步電機(jī)中，稀土材料被用來形成轉(zhuǎn)子磁極，它在氣隙中產(chǎn)生正弦長度，并固定在轉(zhuǎn)子位置。在矢量控制過程中，轉(zhuǎn)子軸和同步軸的坐標(biāo)系處于同一位置，兩個(gè)坐標(biāo)系用d-q表示。

驅(qū)動轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)的主要方法如下：使FR沿旋轉(zhuǎn)方向移動，然后旋轉(zhuǎn)磁場引導(dǎo)轉(zhuǎn)子在磁場中旋轉(zhuǎn)，促進(jìn)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。定子和定子電樞的磁勢角隨負(fù)載的變化而變化，且角度為了達(dá)到解耦控制的目的，必須保證電機(jī)的夾角與無補(bǔ)償繞組電機(jī)的夾角相同。解耦控制是轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制，根據(jù)相應(yīng)的位置信息，集中控制電子繞組電流，改善轉(zhuǎn)子和定子的正交磁場。

5 新能源汽車電機(jī)驅(qū)動控制未來發(fā)展方向

5.1 堅(jiān)持我國的方針按照中國的情況

新能源汽車的發(fā)展必須堅(jiān)持以下兩條原則：一要投入巨大的努力和熱情發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)。二應(yīng)該加強(qiáng)傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步與技術(shù)升級，開發(fā)汽車節(jié)能潛力和減排，建立基礎(chǔ)夯實(shí)、條件良好的新能源汽車發(fā)展環(huán)境。

隨著國家政策的傾斜，傳統(tǒng)汽車與新能源汽車之間的差距越來越大，需要長期考慮當(dāng)前利益與經(jīng)濟(jì)增長之間的關(guān)系問題。

5.2 加快核心部件研發(fā)掌握核心技術(shù)

政府應(yīng)該在技術(shù)上給予更多的支持，緊跟行業(yè)領(lǐng)先技術(shù)，鞏固現(xiàn)有優(yōu)勢地位加強(qiáng)研發(fā)，盡快更新技術(shù)。通過“引進(jìn)和創(chuàng)新”，才能使國內(nèi)新能源汽車核心技術(shù)及其應(yīng)用在實(shí)戰(zhàn)中不受到他人的限制。工業(yè)發(fā)展、自主研發(fā)和自主發(fā)展、自我創(chuàng)新應(yīng)不斷加強(qiáng)。不斷提升核心技術(shù)支持、自主知識產(chǎn)權(quán)獲得和市場要求，通過成功的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了我國新能源汽車工業(yè)的快速發(fā)展。

5.3 協(xié)調(diào)和發(fā)展汽車工業(yè)

充分發(fā)揮汽車制造業(yè)與零部件生產(chǎn)企業(yè)之間的競爭與合作的科學(xué)體系，充分發(fā)揮汽車工業(yè)的發(fā)展和作用，建立專業(yè)化的分工協(xié)調(diào)體系。整車企業(yè)和部分車輛的綜合效益是共同的，因此，應(yīng)同時(shí)具有“共存、共同繁榮”的特點(diǎn)，并考慮到長期效益，使之成為整體。否則，雖然部分質(zhì)量低，價(jià)格低廉，可以降低汽車整車成本，但整車廠的經(jīng)營效益和經(jīng)濟(jì)效益會下降，導(dǎo)致整車企業(yè)的全面發(fā)展受到影響。世界汽車工業(yè)的發(fā)展歷史表明，汽車工業(yè)和汽車制造業(yè)的發(fā)展在新能源汽車工業(yè)發(fā)展的初期，政府應(yīng)重視汽車制造業(yè)和零部件企業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)協(xié)調(diào)運(yùn)行和可持續(xù)發(fā)展，使能源和新能源汽車的發(fā)展更加完善。

6 結(jié)語

新能源汽車的出現(xiàn)符合時(shí)代發(fā)展的要求，符合新時(shí)代節(jié)能減排的基本理念。電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)是新能源汽車的核心驅(qū)動方式。因此，有必要進(jìn)一步加強(qiáng)對電機(jī)驅(qū)動技術(shù)的研究，只有掌握了這項(xiàng)技術(shù)，才能進(jìn)一步擴(kuò)大市場份額。

參考文獻(xiàn)：

[1]張宙.新能源汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)控制技術(shù)[J].汽車博覽，2021（1）：158.

[2]班世川.新能源汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)控制技術(shù)分析[J].探索科學(xué)，2019（2）：101.

[3]薛朋余.關(guān)于新能源汽車及電機(jī)驅(qū)動的控制技術(shù)探析[J].科學(xué)與信息化，2019（29）：90.

[4]陳醒.淺析新能源汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)控制技術(shù)[J].科學(xué)與信息化，2019（23）：43.

[5]程漢平.新能源汽車及電機(jī)驅(qū)動的控制技術(shù)分析[J].時(shí)代汽車，2017（11）：45-46.

[6]王華偉.解析新能源汽車及電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2016（6）：1996-1996.