电动汽车电机驱动控制系统设计研究

2022-07-06张正旭

时代汽车 2022年14期

张正旭

甘肃机电职业技术学院甘肃省天水市 741001

1 引言

目前市面中的电动汽车越来越多，具备能耗低、效率高以及污染低等优势，在节能环保理念下，未来汽车行业的发展方向也会朝着电动汽车的方向发展。现在电动汽车也已经步入到快速发展的阶段，但是现在电动汽车在设计的以及推广的过程中也存在有一些问题，其中最为明显的是高能蓄电池技术水平有限、驱动系统的效率有待提升。汽车中电动驱动控制系统一般是分为两种，分别是直流驱动以及交流驱动，电动驱动控制系统在控制中的效果对电动汽车产业的发展有着一定的影响。

2 电动汽车研发中的技术难点

近年来我国电动汽车的已经得到了快速的发展，其电动汽车中的技术也在不断的研发与创新，现在其技术水平虽然得到了明显的提升，但是还存在有一些未被解决的问题。

目前所研发出已经应用的电动汽车的使用年限较短，汽车的更换频率较大。电动汽车的充电时间较长，每次充电的时长都在六至十小时不等，会限制电动汽车的出行。电动汽车的充电时间长的同时，续航里程较短，这种现象的形成原因是因为电动汽车所使用到的能量比电池低。我国现有的电动汽车在研发的过程中，动力效果与理想效果还存在有一定的差距，因为我国现有的电动汽车技术水平较差导致的。现有的技术并不成熟，因此需要我国技术人员应加大对电动汽车电机技术以及电机驱动控制系统的研究力度。

根据目前我国市面中的电动汽车可以发现，电动汽车的电机技术、电池续航能力以及中的电力驱动系统都会阻碍电动汽车长久的发展。动力传动系统在电动汽车中的应用可以对电动汽车的动力性、安全性以及续航里程起到保障的作用。电动汽车中的电池问题影响着用户的出行体验，现在也开始对电池技术进行创新，使其技术水平可以有所突破。电动汽车电池里程数若想提升，加强对电机驱动控制系统的研究工作，对系统进行优化，使其可以促进电动汽车在应用时将其实用价值体现出来。

3 电动汽车驱动控制系统基本组成及其原理分析

电动汽车中电能是电动汽车中的动力电池通过控制系统进行转化，在传输到驱动电机中，电能流入驱动电机中还会通过电动机控制系统转变为机械能，减速增力矩传动系统在将机械能进行转化，最终成为电动汽车的行驶动能，使其电动汽车可以正常驾驶。电机驱动控制系统是电动汽车在运行的核心的环节，包含有三个组成部分，分别是：机械传动系统、能源供给系统以及电力驱动系统。其中驱动控制系统中的核心是电力驱动系统，电动汽车行驶中驱动控制系统的性能与电动机有着直接的关系。电力驱动系统对电动机有着严格的要求，其目的是为了保证电动汽车可以正常的运行。

在电动汽车研发初期阶段，电机驱动系统中主要以直流电动机为主，这种电动机由于结构简单，使用方便同时也具有一定的可靠性，因此在电动汽车中得到了广泛的应用。目前电动汽车中的驱动电机主要分为四大类，分别是交流感应电动机、直流电动机、开关磁阻电动机以及永磁无刷直流电动机。这四种驱动电机在应用的过程中需要根据电动汽车中的性能进行选择，在电动汽车驱动控制系统中应选择合适的交流感应电动机进行应用。

电机驱动控制系统是电动汽车在驾驶中最为重要的核心部分，在对电动汽车进行驾驶时，驾驶员的作用就是对驱动系统进行操纵，其目的是为了将电动汽车中的电能的转化为促进汽车运行的动能，使其可以对电动汽车在行驶中对中道路摩擦力进行克服，实现电动汽车正常行驶。对控制系统中的功能进行分析，可以看出电气系统与机械系统都属于电动汽车中的电机驱动控制系统，同时电气系统在控制系统中还占据有重要的环节。

4 电动汽车电机驱动控制策略

在电动汽车的研发中，电动汽车电机调速与传统的闭环内燃机车控制两者之间有着较大的差异，其中内燃机车在行驶的过程中其摩擦阻力是不同的，在对机车进行操控时，若开启不同的节气门，可以将机车的中速度达到最高的档位，通过闭环控制对机车踏板的位置进行的调节，可以对行驶速度进行控制。

电动汽车属于大型的惯性系统，在运行的过程中，若想对速度进行控制，需要重点研究电机驱动控制技术，指令节奏若想对电机输出转速的快慢进行控制时，应注意最大力矩是电机输出力和力臂的乘积。驾驶员在驾驶电动汽车时，对调控命令进行输入，使其可以有效的对踏板的变化形式进行转变。电动汽车实际道路中行驶时，很容易会因为路面状况出现轻微错位现象，这种情况会影响电动汽车的行驶速度，也会影响驾驶员以及乘坐人员乘车的舒适度。在窄小的道路中进行形式时，驾驶员需要将电动机速度降到最低才可以实现通行，这对驾驶员的操纵技术是一种考验，在运行中也很难对闭环速度进行控制。

5 电动汽车电机驱动控制系统的发展

5.1 直流驱动系统

直流驱动系统有着的结构简单以及可靠性高等优势特点，目前电动汽车中驱动系统中最为常见的就是直流驱动系统，其系统被广泛应用还有一点的是因为具有良好中的电磁转矩控制特点。虽然直流驱动系统的应用较为广泛，但是其技术在应用的过程中，机械转向结构时容易出现电火花，导致其系统不能在易燃易爆的环境中进行使用。技术人员应对其系统进行完善，将系统出现电火花的问题进行改善，这是提升电动汽车中电机驱动控制系统质量时需要重视的问题。

现在科学技术在不断内的创新与发展，加强直流驱动系统中科学技术的应用，打破系统现有的局限性，有效的提升电动汽车电机驱动控制的效率，使其控制系统可以促进电动汽车的正常驾驶，推动电动汽车行业长久的发展。

5.2 永磁无刷电动机

永磁无刷电动机也是的电机驱动控制系统中常见中常见的电动机，在电动汽车中的应用也是较为广泛的。永磁无刷电动机系统在实际的应用中，一般分为两种，分别是方波驱动的无刷直流电动机系统和永磁同步电动机系统，这两种电动机系统的特点是不同的。在研究电动汽车电工驱动控制系统的过程中，先对两种电动机系统中的优势进行分析，然后在对两种电动机系统中存在的问题进行研究分析，然后对其应用措施进行完善。在电动汽车研发中应用永磁无刷电动机系统时，电动汽车电机驱动控制系统的运行效率会有明显的提升，电动汽车研发人员应对电动汽车进行深入研究，使其电动汽车中的技术水平得到提升，电动汽车的研发工作可以推动电动汽车行业的发展。根据电动汽车电机驱动控制系统目前的发展趋势可以看出，技术人员应重视永磁无刷电动机在电动汽车中的应用，将电动机的应用作为电动汽车研发中的重要问题。

5.3 开关磁阻电动机

目前我国电动汽车的研发力度越来越大，开始重视电动汽车电机驱动控制系统的应用，在控制系统的发展趋势中可以看出，控制系统在对电动机进行选择时，开关磁阻电动机的应用也是较为不错的选择。电动汽车电机驱动控制系统中的开关磁阻电动机的应用，可以有效的降低电机的成本，同时还能够提升电机响应的速度。开关磁阻电动机在较宽转速与转矩的范围内，高效的实现电机控制的运行，使其电机驱动控制系统中的运行效率可以有效的提升。

为了保证电动汽车可以适应各种气候环境，汽车研发人员也开始对电动汽车的适应性进行重视，以此来推动电动汽车行业的发展。电动汽车电机驱动控制系统在发展中，需要对电耦合设计以及一体化集成水平进行提升，使其汽车的适应性可以得到提升。在电动汽车的研发中，对关键共性技术的研究工作进行重视，对技术指标以及评价体系进行合理的建立，提升电动汽车研发的质量。在对电动汽车电机驱动控制系统进行研究时，需要对开关磁阻电动机的应用问题进行重要关注，技术人员应对其问题进行深入研究，使其可以促进电动汽车行业持续的发展。

5.4 驱动电机

在驱动电机的多种类型中，其中最为典型的是永磁同步电机，这种电机的优势十分明显，主要体现在效率高、可靠性高以及体积小等方面。永磁同步电机在动力系统中是将电能向机械能转化的载体，在动力系统中属于一种执行机构。永磁同步电机应用时需要对内置旋转变压器以及温度传感器进行依赖，以此来实现对电机工作状态信息的实时传输，将信息及时的传输到微控制器中，使其控制系统可以实时了解电机的工作状态。电机转子位置还需要旋转变压器进行检测，电机控制器在对内旋变解码器进行解码后，电机转子的位置就能够检测到，以此来对IGBT 功率管导通进行合理的控制，其IGBT是电机驱动中最为核心的元件。