关于对新能源汽车及电机驱动的控制技术的探析

孔德刚 刘云贺

摘要：本文主要关注的是新能源汽车和电机驱动控制技术，目前的技术，在这两个方面表现的還不错，出现的不安全因素很少，从使用情况来看也比较满意。现在不可再生资源越来越少，新能源汽车要把目光放在其他可再生资源上，尽量减少汽油的使用，多开发新能源，否则即使混合其他能源使用，汽油也有用完的一天。在不久的将来，新能源汽车及发动机会越来越成熟，能为世界环境作出贡献。

关键词：新能源汽车;电力;电机;驱动控制

电机驱动控制技术是现代汽车的核心控制技术之一，在新能源汽车的发展中，起着越来越重要的作用。相对而言，新能源汽车与电机驱动的控制技术，是密不可分的，应通过电机驱动的控制技术，更好的完善新能源汽车，并且大幅度的降低汽油的运用，实现新能源的更大发展。另一方面，在研究和应用电机驱动的控制技术方面，应尽量加强联合技术的应用，配合各种设备和细小的零部件，完成新能源汽车的多项优化。在此，本文主要对新能源汽车及电机驱动的控制技术进行讨论。

1新能源汽车概述

新能源汽车与社会发展息息相关，通过开发这种类型的汽车，能够更好的完成交通建设和出行的便利。因此，国内和国外对新能源汽车的研究都比较深入。从时间上来讲，国外对新能源汽车的研究较为深入，并且投入了大量的优惠政策，包括激励性的财税政策、综合性的交通管理措施等等。美国作为发达国家，在新能源汽车的研究中，于2005年修订了能源法案，并且会在后续的研究和发展中，投入约40亿美元，进行相关技术的研发。我国作为一个国际大国，在新能源上的应用，属于“后起之秀”。例如，我国在“十一五”的计划期间，设立了“863”计划节能与新能源汽车重大项目。通过开展“三横三纵”的研究方案，实现我国新能源的高效利用和新能源汽车的深度研发。

2电机驱动系统类型

在新能源电动车中，电机往往被安装在比较小的空间里。与传统的电车驱动相比较起来，工作环境相对恶劣，灰尘多、腐蚀严重。固此，新能源电动车的驱动电机应该有这些要求：体积小、重量轻。有低速大扭矩和宽范围内高速功率的特性。可靠性高。电机需要宽调速、可控性高、价格合适、安装空间小等特点。系能源电动车的驱动电机的发展离不开电机设计、制造技术以及电力电子元器件技术等。到如今的三大电机系统：

永磁同步电机系统：永磁同步电机及其控制器组成了永磁同步电机系统。永磁电机系统应用了高磁能积和稀土烧结铁硼等的永磁材料。稀土烧结铁硼充磁以后不再需要增加能量也能建立很强的永久磁场。可以用来代替传统电机的电励磁场。并且效率高、结构简单、运行可靠等的优点。永磁同步电机控制器通过其中的电力电子器件将电动车的直流电逆变为交流电，而且还进行电流大小、波形以及相位的控制。进而实现对电机的控制，使电机能够按照它的指令运转。在转向不改变的条件下，只要改变控制器的导通顺序，电机就能就能够在电动状态和发电状态之间转换。由电动变发电的时候会产生反向的一个转矩，能够起到一个制动的效果。永磁同步电机系统取消了传统的电刷、滑环。所以也称作永磁无刷电机。另外其也有方波和正弦波的区分，这种区分方式是通过电流方式区别的。永磁同步电机是当前新能源电动车最普遍采用的驱动电机系统之一。并且它的未来的发展的一个方向。永磁同步电机的高功率密度、高效率的特点是优点之一。“同步电机”言外之意是电机转子转速与定子旋转磁场的转速相同的交流电机。目前，永磁同步电机-磁阻电机是一种将永磁电机和磁阻电机结合起来的新型的电机复合结构。它不但继承了永磁电机的高转矩密度，也继承了磁阻电机的宽泛的恒功率调速。所以它具有弱磁容易，调速范围宽，效率和力矩都是比较高。国内的大多数的新能源汽车厂都在往这个方向在发展。

三相异步电机系统：三相异步电机系统里边包含了三相异步电机、控制器。控制器通过电力电子器件把直流变成交流，再输入电机。三相定子绕组会产生旋转的磁场。转子和磁场相对切割运动。此时，导体产生感应电动势并且产生电流。电机的结构简单、坚固、成本低、运行也很可靠。现在的三相异步电机技术已经是比较成熟的了，也是被最早用于电动车的驱动系统。

3新能源汽车的电机驱动控制技术

新能源汽车在实际的应用中，具有环保效果好、使用寿命长、安全性高等特点，受到了驾驶者的广泛欢迎。但是，由于现阶段的部分技术还未达到较高的水平，多数的新能源汽车，主要采用的是混合动力来完成行驶的。在新能源汽车中，电机驱动控制技术，作为新能源汽车的核心部分，其造成的积极影响是非常大的。在此，本文主要对新能源汽车的电机驱动控制技术进行论述。

3.1电机驱动控制

新能源汽车的研究与应用，成为了当前社会上的主要工作。从客观的角度来分析，新能源汽车在小范围投入后，取得了较为理想的效果，并且在很大程度上，减少了对能源的耗费。电机驱动控制技术，要想在新能源汽车中发挥出更加积极的作用，需要选择性价比较高的电动机。结合以往的工作经验和当下的工作标准，电动机的选型原则，集中在以下几个方面：

（1）高性能、低自重、小尺寸。现阶段的任何一项设备，都在朝着“高精尖”的领域发展。电动机作为新能源汽车的重要组成部分，应在性能上达到较高的指标，自重应逐步减小，并且减小自身的尺寸，保证其他设备拥有足够的空间。

（2）在较宽的转速范围内有较高的效率。

（3）电磁辐射尽量小。新能源汽车不仅仅是强调动力的污染，还不能造成太多的电磁辐射，否则将会造成运行的恶性循环。

（4）成本低。以目前的情况来看，上述的几项标准，电动机还是能够达到的。现今，关于电机驱动控制技术的研究不断深入，因此在满足电动机选型原则的基础上，还要考虑其他控制系统的特点，争取实现双向控制，回收制动再生能量。

3.2电机驱动控制器

在新能源汽车的研究和应用中，电机驱动控制器是相关技术的核心部分。目前，新能源汽车，主要使用的是永磁同步电动机调速系统，来完成电机驱动控制器的相关技术实施的。永磁同步电动机定子三相绕组通入互差120°的三相正弦电流，在气隙中产生旋转磁场;而转子磁极为稀土永磁体，在气隙中产生正弦磁场，并且固定于转子位置，因此矢量控制中的同步旋转轴系与转子旋转轴系重合，用dq坐标系表示。定子磁势Fs沿旋转方向超前转子磁势Fr，旋转的定子磁势与转子磁势相互作用，吸引转子磁势旋转，即驱动转子与之同步旋转。同步电动机的转矩角δ（定子电枢磁势和转子励磁磁势间的夹角）随负载变化，计算并保持δ=90°就可以和无补偿绕组的直流电动机一样，基本实现解耦控制，即转子磁场定向的矢量控制。根据检测的位置信号控制定子各相绕组电流，即可充分保持其定、转子磁势正交。

4关于新能源汽车及电机驱动控制技术的讨论

随着时间的推移，能源紧张的局面已经引起了社会各界的广泛重视，并且成为了国际上的重点话题。各国的能源都是有限的，即便强如中国一样的国家，其能源的运用也不能挥霍无度。通过研究新能源汽车，可以更好的满足社会发展的需要，以此来减少各种不利影响，为我国的交通发展做出更大的贡献。但是，目前的电机驱动控制技术，虽然有了很大改善，仍未达到理想的水平，日后还需要进一步的研究。新能源汽车及电机驱动技术，在未来的研究和应用中，应在以下几个方面努力：

4.1新能源汽车的类型和电机驱动控制技术应相互匹配，完成多元化的发展。

4.2在客观上增加稳定性。

4.3完成技术体系的健全，促使混合动力进一步减少，增强新能源的动力指标。

5总结

新能源汽车是目前比较常见的汽车种类之一。目前新能源汽车得到了快速的发展，使用的一般是动力电池，天然气，汽电混合或油电混合等清洁能源，很大程度上降低了尾气排放。大量的使用清洁能源不仅可以减少汽车尾气排放的污染物，还可以减少对不可再生能源的使用，做到了真正的环保。目前新能源汽车的发展还不断完善中，电机驱动的控制技术在新能源汽车占有极其重要的地位。

参考文献：

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[3]董恒，王辉，黄科元.永磁同步电动机驱动系统数字PI调节器参数设计[J].电气传动.2009（01）