浅论新能源电动车电机驱动控制技术

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  摘 要:随着时代的进步,社会经济的蓬勃发展,人们物质生活质量增强,对汽车的需求不断增加,同时也对其提出了高要求,不仅要保证汽车的质量,还要具备绿色环保节能性能。在此背景下,能够满足现代社会发展需求,促使汽车行业逐渐朝着现代化、环保化方向发展。目前新能源电动车的发展还不断完善中,电机驱动的控制技术在新能源电动车占有极其重要的地位,本文就是讨论新能源电动车与电机驱动控制技术。
  关键词:新能源电动车;蓄电池;电机驱动;控制技术
  提到要以纯电驱动为新能源电机驱动。新能源电动车产业是一个典型的资源密集型以及技术密集型的产业。电机驱动系统是系能源电动车的核心之一。高密度、高效能、可靠性强的驱动电机及其控制系统已经成为新能源电动车的热点研究领域之一。驱动电机系统因为是整车的动力输出单元,也被称为电动车的“心脏”,它的重要性是不可质疑的。
  1 新能源电动车的技术原理和电机驱动系统概述
  对于纯电动汽车的技术原理,其主要是高效率地存储电力。通过对纯电动汽车和传统的汽车进行对比分析,不难得知两者最主要的区别是驱动力的不同。前者是使用电力驱动汽车行驶的,后者是通过汽油或者柴油来驱动汽车行驶的。就产生温室效应的气体二氧化碳排放量来讲,电力驱动汽车比传统汽车要少得多。所以,我国最近几年在大力推广电动汽车。新能源车在行驶过程中,有其自身的特点。比如,通过发电机驱动电动机的运转,实现持续不断的行驶。不仅如此,它还能够将电能储存在电池中,使汽车能量的使用效率得到大大提高。在新能源电动车运行过程中,电机驱动系统所发挥的作用是不可忽视的,其主要是对蓄电池电能进行负责,促使电能成功向动能转化,有助于提高汽车运行效率,防止其存在过大的阻碍,对新能源电动车的稳定运行具有重要意义。因此,对其控制系统进行严格的要求是必要的。
  首先,对功率密度予以保持,通过科学合理的控制,实现对恒定输出额的保障。其次,需要对汽车速度进行有效的控制。主要是新能源电动车在行驶到坡度较高之处时,会有一定的低速要求,对其速度进行科学合理的控制,能够提升汽车的安全性,降低危险事故的概率。最后,在实际控制中,需确保转矩的实际响应速度较快。
  电机驱动系统的良好运行,可进一步优化新能源电动车的运行状态。完善的电机驱动系统可确保驾驶员安全形式。数字控制器、传感器、变流器、电动机是该系统主要的构成部分。在新能源电动车行驶过程中,电机驱动系统的运用可实现对蓄电池能量的良好转化,减少运行中的阻力,能够促使汽车在优越的行驶条件下运行,降低汽车问题出现的概率,确保其高效运行。
  2 电机驱动系统类型分析
  目前,电动汽车使用较多的电机系统主要有以下几种:
  (1)直流电机是早期在电动汽车上广泛采用的驱动设备,也是结构最简单的一种电机。直流电机控制方法容易实现,利用电压进行控制,具有交流电机不可比拟的电磁转矩控制特性。但是直流电机有无法克服的缺点:直流电机有电刷,因此需要经常维护;同时直流电机的质量很重和体积太大,大功率直流电机造价高等等。这些缺点制约了直流电机在现代电动汽车上的应用。
  (2)交流异步电机也是较成熟的一种电机,它采用V/F控制、矢量控制、直接转矩控制等控制方法,技术成熟,同时感应电机结构简单、价格低、具有较高的能量密度,并且在运行过程中转矩脉动小,调速范围大,因此美国、欧洲研制的电动汽车多采用感应電机作为驱动电机,比如福特汽车旗下的Fusion电动汽车采用了60KW的异步电机作为驱动设备。
  (3)开关磁阻电机是一种新型的电机,它用作电动汽车的驱动电机非常有优势。电机结构简单和控制技术易于实现,可靠性高,效率高,成本较低;同时它的缺点也是不可忽视的,开关磁阻电机的运行噪声大,转矩脉动严重。因此,开关磁阻电机基本停留在应用研究阶段,台湾海湾超能源科技股份有限公司研发的胶体蓄电池电动汽车装配的是由山东德森机电科技股份有限公司研制的开关磁阻电机。
  3 新能源电动车电机驱动控制技术
  目前,新能源电动车的使用逐渐增多,越来越受到人们的青睐,因为在日常生活中使用的新能源电动车具有很多优点,例如排放的污染物少、使用时间长等。但是,由于受到各种因素的干扰,现在的新能源电动车制造技术还没有完善,不能完全实现使用新能源,大多数的新能源电动车使用的是汽电混合和油电混合。而在新能源电动车的研究中,电机驱动控制技术有着举足轻重的作用,将电机驱动控制技术有效的运用到新能源电动车中,使新能源电动车的发展更进一步。
  3.1电机驱动控制
  目前,全球经济发展迅速,新能源电动车的研究和使用是全球发展的主要方面之一。客观上看,新能源电动车的发展效果较好,不仅减少了对大气的污染,而且在很大程度上减少了对不可再生能源的使用。在新能源电动车的研究中,电机驱动控制技术要想最大程度的发挥作用,必须使用合适的动力系统,要保证动力系统的质量和性能,选择最适合的动力系统。如何选择动力系统是非常重要的问题,以下是电动机的选择依据:
  (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。电动机作为新能源电动车的重要组成部分,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。新能源电动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电机驱动控制器分析
  在研究和使用新能源电动车的过程中,电机驱动控制器是非常重要的,起着关键性的作用。目前,新能源电动车利用的主要是永磁同步电动机调速系统,来控制电机驱动控制器的运行,具有花费成本低、运行较安全的优点,在新能源电动车中得到一定程度的应用。
  4 总结
  总而言之,新能源电动车有效弥补了传统汽车不足之处,与现代人们环保需求是相符的,而且有助于缓解我国生态环境问题。为了确保能新源汽车企业长足发展,需要对先进的电机驱动控制技术加以重视,并将其融入在汽车能源设计中,不断优化汽车性能,提高其科技含量,实现稳定、高效运行。因此,在未来新能源电动车的发展中,需要将电子控制技术作为重要支撑,以便促使其实现可持续发展。
  参考文献:
  [1] 王孟.新能源电动车电子控制技术要点探析[J].电子世界,2020(11):92-93.
  [2]管良勇.基于DSP的永磁同步电机新型矢量控制技术研究[D].东北大学,2009
  [3]王兆安,刘进军.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2009
  作者简介:
  陆伸瑞(1991.11—),男,壮族,广西来宾,本科,高级技师,研究方向或从事工作:汽车新能源研发。
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