新能源汽車與電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)

新能源汽車與電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)摘要：我國(guó)早在本世紀(jì)初就提出了可持續(xù)發(fā)展的原則，在提升科學(xué)技術(shù)水平和居民生活質(zhì)量的同時(shí)，對(duì)資源利用和環(huán)境危害要在可控范圍內(nèi)，在此核心戰(zhàn)略的背景下，能源節(jié)約和保護(hù)環(huán)境成為了重要的民生工程。若將汽車的能源由燃油更換為一種可再生、低排放的新型能源，將更有利于可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推動(dòng)。近年來(lái)已經(jīng)有越來(lái)越多的車企對(duì)電能加以利用開發(fā)新型能源汽車，油電混合汽車和純電汽車的技術(shù)也已經(jīng)日漸成熟，逐漸被人們所熟知，市場(chǎng)規(guī)模也在逐步擴(kuò)大中。關(guān)鍵詞：新能源汽車；電機(jī)驅(qū)動(dòng)；控制技術(shù)1常見(jiàn)新能源汽車技術(shù)的基本概述1.1純電動(dòng)汽車技術(shù)新能源汽車采用電能等潔凈能源作為動(dòng)力來(lái)源驅(qū)動(dòng)汽車行駛。因其動(dòng)力源與傳統(tǒng)汽車動(dòng)力源工作形式不同，因此新能源汽車需要全新的車載動(dòng)力裝置。新能源汽車在動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面的技術(shù)領(lǐng)先于傳統(tǒng)汽車，是具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。新能源汽車中運(yùn)用最廣泛、發(fā)展前景最好的是純電動(dòng)汽車。純電動(dòng)汽車完全依靠電池作為動(dòng)力來(lái)源，在汽車運(yùn)行過(guò)程中也主要依靠電動(dòng)機(jī)作為汽車的驅(qū)動(dòng)裝置，獲得相應(yīng)的機(jī)械能。純電動(dòng)汽車在社會(huì)生活中比較常見(jiàn)，比如純電動(dòng)物流車、純電動(dòng)公交車以及純電動(dòng)家用轎車等等。純電動(dòng)汽車主要構(gòu)件包括充電裝置、電動(dòng)機(jī)、控制器及動(dòng)力源，其中動(dòng)力源主要指的是性能良好的動(dòng)力電池。電池作為電動(dòng)汽車核心部件，其性能、質(zhì)量及安全性將會(huì)直接影響到電動(dòng)汽車的使用壽命和駕駛體驗(yàn)。充電裝置的充電效率直接決定純電動(dòng)汽車的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，充電方式一般有快充和慢充兩種。近些年，充電裝置的技術(shù)改革有了較大突破，充電效率不斷提升，快充樁可在半小時(shí)內(nèi)將電量充至80%左右，節(jié)省了大量充電時(shí)間，也提高了新能源汽車的群眾接受度。電動(dòng)機(jī)與控制器主要影響新能源汽車操控性、加速性能以及扭矩輸出特性，決定著駕駛體感。與傳統(tǒng)汽車相比，新能源汽車最大的優(yōu)勢(shì)在于能做到零污染、零排放，且有較高的使用經(jīng)濟(jì)性，在改善溫室效應(yīng)、城市霧霾等環(huán)境問(wèn)題上有突出貢獻(xiàn)。1.2混合動(dòng)力汽車技術(shù)混合動(dòng)力汽車是以兩種及兩種以上能源為主要?jiǎng)恿Φ钠?，?yīng)用最廣泛的是油-電混合動(dòng)力汽車。這類混合動(dòng)力汽車集燃油車和電動(dòng)車的優(yōu)勢(shì)為一體，車內(nèi)有兩套動(dòng)力裝置（電動(dòng)機(jī)、蓄電池和發(fā)動(dòng)機(jī)、燃油箱），既有電動(dòng)車的駕駛體驗(yàn)，又不受制于電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程的困擾。但兩套動(dòng)力系統(tǒng)使得汽車造價(jià)較高，車輛自重較大，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中后勁不足，市場(chǎng)占有率不高。但隨著技術(shù)發(fā)展，動(dòng)力混合形式優(yōu)化，相信在未來(lái)該類汽車會(huì)突破技術(shù)壁壘，逐漸被群眾所接受。2新能源汽車核心控制點(diǎn)2.1安全性汽車作為交通運(yùn)輸工具，其服務(wù)的對(duì)象是人，安全是重要的控制點(diǎn)之一。與傳統(tǒng)汽車的安全規(guī)定相同，新能源汽車不能因其創(chuàng)新的特性而降低安全標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于安全保障，除傳統(tǒng)汽車的安全措施之外還應(yīng)考慮電力安全。新能源汽車的主要?jiǎng)恿?lái)源是電池，電池在多次充電放電的條件下能否穩(wěn)定如一，在長(zhǎng)時(shí)間高功率使用的情況下散熱如何，當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)能否保證安全等，這都是新能源汽車相比于傳統(tǒng)汽車來(lái)說(shuō)需要進(jìn)一步考慮的安全指標(biāo)。2.2動(dòng)力要求傳統(tǒng)汽車的動(dòng)力源是燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，根據(jù)使用的燃油標(biāo)號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)燃形式不同，其提供的動(dòng)力大小也不同。理論上來(lái)說(shuō)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力是穩(wěn)定且強(qiáng)力的，能夠保證汽車在多種環(huán)境下、多種負(fù)載條件下的行進(jìn)穩(wěn)定。對(duì)于性能型汽車來(lái)說(shuō)，動(dòng)力穩(wěn)定且足夠是基本要求。在人們對(duì)于高質(zhì)量汽車有較多需求的今天，使用電力作為動(dòng)力來(lái)源還需考慮能否滿足人們的需求。對(duì)于動(dòng)力的需求也成為了消費(fèi)者進(jìn)行選擇時(shí)的重要考慮因素，在此方面至少應(yīng)對(duì)標(biāo)傳統(tǒng)汽車的動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)，不能因環(huán)保、創(chuàng)新而犧牲基本使用要求。2.3續(xù)航能力汽車作為代步交通工具，續(xù)航能力也是很有必要的。傳統(tǒng)燃油車并無(wú)續(xù)航能力的指標(biāo)要求，其動(dòng)力來(lái)源是燃油，在當(dāng)今社會(huì)加油站已經(jīng)隨處可見(jiàn)，且想提高燃油車的續(xù)航，只需簡(jiǎn)單地增加油箱容量即可達(dá)到。對(duì)于新能源汽車，其能源補(bǔ)充方式是通過(guò)專用的充電設(shè)備進(jìn)行充電，即使未來(lái)充電樁已經(jīng)全面普及和覆蓋，但充電的過(guò)程需要大量時(shí)間。新能源汽車的續(xù)航能力不僅僅是單純提高電池容量，當(dāng)電池容量過(guò)大時(shí)不僅僅體積和自重增加，也會(huì)帶來(lái)一定的安全隱患。續(xù)航能力也是新能源汽車的核心控制點(diǎn)之一，需要在安全、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用之中找尋平衡。3新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)3.1直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)在新能源汽車中直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有著重要的作用，它使用時(shí)間較早，也是使用頻率比較高的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這種電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)主要是利用一些機(jī)械方面的開關(guān)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)，能夠通過(guò)對(duì)電機(jī)中蓄電池的串聯(lián)個(gè)數(shù)來(lái)改變電壓，這樣能調(diào)整速度。這種調(diào)節(jié)形式也有一些缺點(diǎn)，如調(diào)節(jié)的效率較低、可靠性非常差等。采用直流電機(jī)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，會(huì)讓系能源汽車在進(jìn)行駕駛時(shí)會(huì)產(chǎn)生一種錯(cuò)頓感，使乘車人感到不舒服。不過(guò)當(dāng)可控硅整流器研制成功后，這種電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了技術(shù)升級(jí)，使用效率得到很大改觀，能夠通過(guò)PWM（脈沖寬度調(diào)制）進(jìn)行調(diào)制工作，使控制更高效。此外，還具有一些用于驅(qū)動(dòng)控制的元件，雖然能在一定程度上提升使用效果，但是維護(hù)成本比較高、耗能也比較大。3.2交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)交流異步電機(jī)是新能源汽車中非常重要的一種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其能夠很好地將汽車電池中的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，能夠很好地為汽車提供動(dòng)力。這種裝置的構(gòu)成主要包括3個(gè)部分，分別為定子、轉(zhuǎn)子和氣隙。當(dāng)交流異步電機(jī)內(nèi)部的定子進(jìn)行繞組后通過(guò)三相交流電源之后，能產(chǎn)生很好的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，并利用這種磁場(chǎng)來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)子的切割，獲得更好的轉(zhuǎn)矩，從而為汽車提供一定的動(dòng)能。這種電機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成非常簡(jiǎn)單，使用成本比較低，能夠快速進(jìn)行安裝和使用，性價(jià)比非常高。同時(shí)，這種電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有很長(zhǎng)的使用壽命，可以降低維護(hù)成本。此外，還具有一定的抗腐蝕性，能夠在比較復(fù)雜的環(huán)境中進(jìn)行應(yīng)用。3.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器是新能源汽車中非常重要的結(jié)構(gòu)組成部分，因?yàn)樾履茉雌嚺c傳統(tǒng)汽車在設(shè)計(jì)方面有一定的區(qū)分，這樣就能夠更好地利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，不但能有效提高電機(jī)的工作效率，同時(shí)還能有效阻礙電子干擾，可以在惡劣的環(huán)境下使用，適應(yīng)環(huán)境能力非常強(qiáng)，也能提高汽車的使用穩(wěn)定性。特別是在一些高海拔寒冷地區(qū)，這種驅(qū)動(dòng)控制形式能為新能源汽車提供穩(wěn)定、足夠的動(dòng)力。3.4永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)永磁同步電機(jī)有非常多的優(yōu)點(diǎn)，不但具有高達(dá)95%的使用效率，同時(shí)體積小、質(zhì)量輕，大大降低安裝難度。此外，這種電機(jī)不會(huì)出現(xiàn)噪聲，有非常簡(jiǎn)單的組成結(jié)構(gòu)，能大大降低經(jīng)濟(jì)成本。這種電機(jī)還具有轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，能在一定程度上降低機(jī)械磨損、延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命。3.5開關(guān)磁電阻電機(jī)開關(guān)磁電阻電機(jī)是新能源汽車中非常先進(jìn)的一種技術(shù)，這種電機(jī)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，使用效率超過(guò)90%，甚至能達(dá)到15000r/min，具有非常高的效率。它可以很好地控制新能源汽車速度，也能運(yùn)用低的功率去實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩，這在一定程度上能減少能源的消耗。但是其中也具有一些缺點(diǎn)，如轉(zhuǎn)矩較大、在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)比較大的噪聲等。4結(jié)語(yǔ)綜上所述，新能源汽車是全世界都在進(jìn)行研究和發(fā)展的目標(biāo)，同時(shí)也能取得了一定的成效，這樣有利于新能源的開發(fā)和使用，方便進(jìn)行生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。同時(shí)，新能源汽車還應(yīng)該通過(guò)一定的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)，更好地提高新能源汽車使用的可靠性。總之