对于新能源汽车与电机驱动控制技术研究

佟钦智

摘 要：各个城市经济快速发展，汽车已经成为了人们出行的一种重要交通方式。传统形式下依赖汽油和柴油，不可避免的会对城市环境造成污染，不利于实现可持续发展目标。近年来，新能源汽车大范围推广，主要就是因为其能够在满足人们日常出行需求的基础上，有效降低环境污染程度。对于新能源汽车而言，能够有效的减少汽油等一些不可再生能源的应用， 进而将天然气和太阳能等作为动力，从而为后续实现零污染和零排放目标创造条件。不得否认于新能源汽车相关的一些技术，仍然具有较大的空间，为了能够最大程度上满足新能源汽车驾驶要求，就要对电气驱动控制技术进行深入研究，进而为后续推动我国新能源汽车行业发展提供技术支持。

关键词：新能源汽车;电机驱动;控制技术;环境污染

引言

对于电子技术而言，其实际上是汽车控制过程中应用的一种核心技术，新能源汽车想要发展创新，电机驱动控制技术就要充分发挥功能作用。人们在驾驶新能源汽车期间，非常注重新能源汽车质量和安全，为了能够进一步扩大新能源汽车应用范围，就要将其各个方面的技术研究工作落实到实处。正是在新能源汽车技术不足的影响下，我国现阶段仍然有一部分新能源汽车将新能源和柴油、汽油方式进行结合使用，以此来为汽车提供相应的动力。通过对电机驱动系统进行细致分析，能够发现其是新能源汽车较为关键的一个部件，良好性能的电机驱动系统，有助于提升汽车企业的核心竞争力，其与的新能源汽车的质量和驾驶效率具有紧密关联。本文从新能源汽车具体介绍入手，结合新能源汽车发展现状展开阐述，针对电机驱动控制技术应用要点等多项内容进行深入探讨。

1新能源汽车简介

对新能源汽车整体动力结构进行细致分析，就会发现其主要就是将太阳能、电能、天然气等多种环保型的能源作为动力;将其与传统形式下的以汽油和柴油为动力源的汽车进行比较， 在实际驾驶新能源汽车期间，具体排放的污染物会更少一些，有助于降低环境污染程度。人们对新能源汽车高效使用，甚至也能降低我国整体对石油类等多种不可再生资源的依赖程度，进而就会达到缓解石油使用压力。

不仅仅是我国在石油使用方面存在压力，其他国家的石油资源也逐步呈现出紧缺的问题。在此种状况下，新能源汽车的研发和使用备受关注。为了能够呼吁更多人使用新能源汽车、为了能够提升新能源汽车发展速度，在政策方面给予了重要支持，如财政优惠政策、新能源汽车交通管制政策等。以美国为首的一些发达国家，其在新能源汽车开发和技术研究发面，都要优于我国新能源汽车领域。基于此，为了能够缩小与这些国家在新能源汽车领域的存在的差距，我国就已经在“十一五”计划中，提出了“863”计划节能、新能源汽车项目相关内容，进而引导我国新能源汽车领域，制定“三横三纵”研究与发展方案，进而为后续全面提升新能源汽车利用率、 加深新能源汽车技术研究深度等提供基础性依据。

对于新能源汽车而言，其具有科学合理性的科学构造，这样就能够使新能源汽车的燃效消耗效率会更高、汽车使用年限也会更长。考虑到新能源汽车主要对太阳能、天然汽等能源进行应用，所以其对环境造成的污染也会更小一些，甚至在实际驾驶期间也具有噪音小和安全性能强的特征。正是因为新能源汽车各个方面的性能存在优势，所以其比受欢迎。除此之外，新能源汽车也存在一些不足，具体体现在技术受限这一方面。我国新能源汽车技术存在不完善的问题，如缺乏较强的动力型、运行持久性比较低、在能源添加存在较强的复杂性和繁琐性、在后期对新能源汽车进行维护和保养时对技术具有较高要求等。

2新能源汽车发展现状

2.1外国新能源汽车发展现状

在新能源汽车研究工作中投入了大量的时间和精力，全世界范围内都非常注重新能源汽车的应用。像北美和日韩等多个国家，都非常注重清洁能源交通能力的提升，主要就是希望以此来不断优化汽车行业整体经济体制结构，甚至也以此来为后续国家能源实现战略目标、推动汽车行业长远发展拓宽渠道。在此种状况下，这些国家就设定了与新能源汽车相关的各类专项计划。如果从资金技术方面进行分析，就会发现在此方面给予了相应的政策支持。现阶段的新能源技术汽车，是以混合动力汽车、燃料电池汽车为主。

比方说以混合动力汽车为为例进行分析，就会发现在乘用市场中纯电动、混合电动汽车等使用量都已经超过了百万辆，像丰田和本田等多个知名度比较高的汽车，都非常注重新能源汽车的研发。其中最具有代表性的就是“特斯拉”纯电动汽车，其技术正在逐步向完善化方向转变，不仅推出了多款不同类型的汽车，也在交互式设计理念、跨界思维的印象下完成了新型特斯拉汽车的创造，现阶段其已经成为了新能源汽车的品牌代表。

2.2我国新能源汽车发展状况

对于我国而言，在新能源汽车行业中相比较西方发达国家而言，面临着更加严峻的挑战，但是随着我国经济和技术水平的不断提升，新能源汽车领域在基础建设环节中也取得了较为显著的成就。人们在生活中越来越注重生活质量，为了能够降低汽车对城市环境的污染程度，就要着重开展汽车工业技术创新工作。通过此项工作来大范围的普及新能源汽车，进而最大程度上满足国民需求。除此之外，在“清洁汽车行动”的号召下，在我国有越来越多的民族汽车企业，也在积极参与新能源汽车研发工作，如红旗、长城等多个汽车品牌，也在独立设计和生产纯电汽车、混动乘用车，为推动我国新能源汽车行业的发展做出了巨大贡献。在新能源汽车转型发展过程中，“产学研合作机制”被充分应用，主要就是在我国各大高效、汽车企业进行合作期间发挥着重要作用。在技术和政策的支持下，我国清洁能源汽车目前已经逐步进入到了家用和民用领域，不仅为人们出行提供了诸多便利，也为落实生态环境保护工作提供了保障。

2.3 外国新能源汽车政策

大部分的发达国家，都在积极鼓励人们购买新能源汽车，在此期间主要就是对以下几种重要方式进行应用。

一是制定并颁布具有激励性的财政性税收政，以此来为合法纳税人在购买新能源汽车时给予相应的补贴。在强制性技术法规具有一定的限制作用，如主要就是限制汽车的排放量。对于排放量比较小的汽车而言，一旦无法适应市场需求，人们就会选择经济性更强的微小型新能源汽车。二是为新能源汽车技术研究、试实验运行提供了充足的資助支持。主要就是考虑到近年来石油使用压力逐步加大，为了能够进一步提升子汽车产业在社会整体中的竞争力，就要将能源改革工作落实到实处，在全面提升新能源技术研究水平的基础上，实现提升客户粘性和需求度的目标。三是国家对电动汽车成本等多个方面，具有一定比例的补贴，这样人们在购买汽车期间，就会着重考虑新能源汽车。

2.4我国新能源汽车“863”计划

我国综合国力显著提升，汽车产业为了能够在市场中占据重要地位，也在大力研究新能源汽车。加之，在现代化下非常注重节能环保工作，无形中对新能源汽车产业的发展提出了严格要求，因此就在十一五计划中设立了863 节能与新能源汽车等重大项目。核心内容就是在将燃料电池汽车、混合动力汽车、纯动电力汽车系统等多项技术平台的基础上，对燃料电池、动力蓄电池、电驱动系统技术进行充分利用，进而来构成“三横三”计划。在我国各个城市落实这一关键计划来推动新能源产业发展，就要积极构建与新能源汽车系统相关的各项指导纲要。不仅如此，也要全面结合动力系统技术平台中，实际涉及到的多个而不同的研究方向， 细致分析和深入研究新能源汽车产业各项内容[1]。在此期间，技术研究工作至关重要，比方说动力蓄电池、电机驱动控制技术等研究工作就不能忽视。

3新能源汽车中的电机驱动控制技术

对于新能源汽车行业而言，在实际落实发展创新工作期间，电机驱动控制技术研究工作发挥着不可替代的作用。新能源汽车所应用的电机，具有瞬时功率大、过载能力强、加速性、使用寿命长的特点。这就要求电机的调速范围大，需要横转扭曲速度运行期间，设置较大的转矩，做好这项工作就能后满足汽车在启动、爬坡期间的各项需求;保证横功率区低转扭矩时获取更高的速度，从而就能够使新能源汽车在平坦路面上，进行高速行驶。此外，能量回收和回馈给蓄电池系统较为完善，这也是目前新能源汽车能够提升能量利用率的一个显著优势。对于驱动电机而言，需要具备较强的可靠性，主要就是对驾驶新能源汽车提供安全保障。这就要在前期设计期间，保证新能源电机性能，即便是比较恶劣的环境下，也要保证其能够长时间稳定运行;并且要降低噪音，同时也要保证在后期对电机进行维修时，具有方便的特点。

3.1直流电机

通过对直流电动机驱动系统进行研究，能够发现其实际上就是早期研究期間，使用率较高的一种驱动技术。在还没将可控硅整流器研发出来之前，在实际对电动汽车的速度进行控制控制期间，主要就是通过对具有机械式特征的开关进行应用，在改变蓄电池串联个数的同时， 完成电动电枢电压调节工作。不得否认，此种调速方式属于有机调速的范畴，具有效率低和可靠性差的问题，甚至在实际驾驶汽车期间还会产生顿挫感。但是在研制出可控硅整流器之后，新能源球车的驱动电机、控制系统，就已经升级到了PWM调制的直流斩控制形式，该系统充分发挥控制作用，能够打破之前有机调速的限制;但是对于直流电机而言其也具有效率低的特征，这就要及时更换其内部的相关元器件，甚至在对换向器和电刷等器件进行维护期间，就会增加新能源汽车的具体运营成本。如表一所示，将直流电机的各项参数展现出来，能够发现其具有成本低和控制难度低的特征。

3.2开关磁阻电机

将开关磁阻电机与其他种类的电机进行对比，其具有较强的创新性，具有结构简单、电机效率高的特征。比方说其电机能够超过 90%，具体的转速在每分钟内能够超过15000转。通过对开关磁阻电机的实际运转状况进行分析，能够发转矩转速特性非常显著，具体表现为即便是在较宽的转速范围范围内，电机的转矩和速度都能被有效控制。在实际进入到作业状态之后，能够获取比较高的转矩，甚至也具有比较低的启动功率。虽然开关磁阻电机有多项优势，但是也存在一定的弊端，如在运转过程中壮举的脉动会比较大，这样就会产生较大的噪音;将其与同功率的异步电机的体积进行对比，其体积会比较大;控制系统具有较强的复杂性，进而就会整体布局、控制精度等提出更加严格的要求。

3.3交流异步电机

细致分析交流异步电机结构，其内部的转子都是以笼形结构为主，并且还会在其上镶嵌三项绕组。在新能源汽车对交流异步电机进行应用，电机的转子都会以应用空心结构为主，其具有的简单牢固、不需要维护、成本低的特征。因此，新能源汽车对交流异步电机进行应用，实际上是突破技术的一项重要表现，主要就是因为其在缩小电机体积、提升功率、节省成本等多个方面都提供了重要保障。

3.4永磁同步电机

随着新能源汽车领域的发展，无形中对其电机驱动控制技术提出了严格要求。基于此，将永磁同步电机驱动系统（如图一所示），应用在新能源汽车研发和设计工作中，这是目前满足设计和应用要求的必然选择[2]。主要就是考虑到其能够超过95%的利用效率，甚至其体积会更小，重量也会更轻一些;不具备直流电机换向器和电刷的缺点，同时也没有开关磁阻电机噪音大和脉冲大的弊端。如果从全面世界的角度进行分析，会有多个不同的汽车品牌的新能能源汽车，都会对永磁同步电机驱动系统进行应用，在其内部结构中，主要就是由电机、转子位置传感器共同组合而成，具有较高的简单性，主要被分为内、外转子两种重要类型。

一是内转子结构。通常状况下，内转子结构都会应用在汽车车轮轮毂的内部，以此来达到轮驱驱动的目的。但是其需要多台大发电机在此期间进行同步运作。在这种状况下，可以将传动系统取消，不仅能够使新能源汽车的整体结构变得更加简单，也能使汽车向轻量化方向转变。此外，内转子结构充分发挥功能作用，也能减少机械对其的磨损程度，甚至在降低噪音和提升新能源汽车运行可靠性方面，具有重要帮助。二是外转子结构下的永磁同步电机，在设计将其应用在系能源汽车中时，基本上都是应用在汽车发动机变速箱之间的位置上，其要求电机的具体体量要更薄一些，这样就能够精准有效的对其进行固定。

结束语：

综上所述，新能源汽车是现代化社会下，满足节约绿色环保要求的一种重要汽车。为了能够全面推行绿色环保和可持续发展理念，就要在各个城市大范围的推广新能源汽车，这就要做好电气驱动控制技术进行全面研究，紧紧结合新能源汽车设计要求，正确选用直流电机、开关磁阻电机、交流异步电机、永磁同步电机等，在满足各项性能要求的同时，不断完善其电机驱动控制技术，在保证新能源汽车驾驶安全性的同时，为我国提升生态环境保护工作效率奠定基础。

参考文献：

[1]肖丽，高峰，侯淑萍，余璐，张慧芳，刘步新.新能源汽车驱动系统速度传感器故障检测与容错控制法[J].电工技术学报，2020，35（24）：5075-5086.

[2]何寿柏，蒋小健，朱小燕，邹亚强，谈旭敏.故障指示灯在新能源汽车动力电池系统的应用[J].汽车实用技术，2020，45（18）：177-179.

（南京恒天领锐汽车有限公司，江苏 南京 210000）