新能源汽车电机控制技术优化策略及发展趋势研究

关键词：新能源汽车；电机控制技术；性能分析

0引言

对于新能源汽车而言，在当下最需要解决的问题就是电力传输系统问题，也就是我们常说的电机控制技术。根据笔者调研发现，目前国内各新能源车企在电机控制方面虽然已经投入了大量的资金与技术，但总体发展水平仍然相对滞后，其中也存在着各种问题。

1汽车电机概述

从类型方面来看，我国新能源汽车的电机可分为两类，即直流电动机以及交流电动机。其中直流电动机在造价方面更低，结构更简单，并且拥有不错的效率；相比之下交流电动机则结构复杂、成本较高但是在效率方面则更具优势。也正因如此，导致如今的新能源汽车之中往往会根据车辆自身的定位来选择不同种类的电动机，如永磁无刷直流电动机等。当然，随着技术能力的提升，其他形式的电动机也陆续推出[1]。至于电机控制技术方面，目前则主要采取了驱动电机、控制电机和其他辅助电机三种模式进行控制，此外，还需要采用不同的方法对各类控制电机进行优化设计。

2新能源汽车电机控制技术的优势与劣势

2.1新能源汽车电机控制技术的优势

在我国新能源领域，负责提供动能的电机可以分为直流电机与交流电机两种。其中正如上文所言，直流电机结构简单且造价便宜，但总体能量输送方面稍逊一筹，因此只能应用于电动自行车和电动三轮车等领域。不过近两年随着科学技术的发展，直流电机在使用领域方面也有了进一步的拓宽[2]。比如逐渐在新能源汽车领域崭露头角的无刷直流电机技术，它采用三相交流电作为电源驱动交流旋转磁场，并且自身具有良好的电磁兼容性，可以进行无级调速。至于交流电机，其特点是拥有更好的动能输送能力，因此可以用于汽车、机器人等领域。并且交流电机运转过程中可以有效地减少电磁干扰对周边环境所造成的影响。

2.2新能源汽车电机控制技术的劣势

目前，我国在新能源汽车电机控制技术领域虽然取得了长足进步，但这些成绩均属于实验阶段，换言之当前国内电机控制领域真正的劣势，主要集中在实际运行过程中所遇到的各类问题。比如在实际的车辆试验中，会出现电机噪声过大的情况，以往为了解决该问题会采用隔音材料或者降噪减震装置来降低电机噪音，但这一操作流程会造成电机的局部发热而导致部分失灵。因此需要采取一定的措施对电机进行控制。根据科学研究，日常生活中电磁噪音往往与交流电频率有关，而交流电频率与电压有关。特别是在使用了交流电机的新能源汽车当中，由于交流电频率本身与电压有关，汽车中的电磁设备在运行过程中会向外发射一些高频磁场和低频磁场，从而导致电磁噪声的产生[3]。除了噪声之外，如果对电机的使用过程不施加控制，还会造成电机的表面振动，进而声波向外辐射，即电动机表面辐射噪声。

3新能源汽车电机控制技术应用过程中所遇问题

3.1控制算法极为复杂

目前新能源汽车在电机控制技术领域面临着诸多挑战，其中最大的挑战来自控制算法的复杂性。众所周知，新能源电机需要在不同的工作环境下做出各种操作指令，如加速、充电和制动等。而这些指令要求电机控制的算法要具备较强的灵活度与适应性。正因如此，相关设计人员在开发控制算法时就需要将电机的各种特性考虑在内。而随着考虑电机特性的增多，电机控制的算法变得愈发复杂。这不仅增加了电机控制技术的设计难度，而且对于电机控制器本身也提出了更高要求，从而使得生产成本明显提高。因此，控制算法越复杂，相关电机控制产品推出的时间就越晚，也越影响用户的使用体验。

3.2系统集成难度较大

系统集成难度大也是新能源汽车电机控制的主要难点之一。由于新能源汽车电机控制是由多个子系统共同完成，这些子系统各自具有不同的软硬件架构，因此想要子系统之间充分协调并且平稳运营，需要多种控制策略相结合[4]。一般来说，控制系统涉及的策略越多，其结构就越复杂，也就意味着有更多的数据互通以及接口适配等问题需要调整和协调，而这些手段的调整不仅需要理论方面的不断研究，而且还需要在实际的测试之中收集反馈结果，因此会耗费相当大的时间与精力，也是目前需要攻克的技术难点之一。

3.3实车路试周期较长

新能源汽车电机控制技术的应用，需要经历大量的实车路试。其目的在于可以收集数据并对相关技术进行后期优化，以保证真车上路时能够为驾乘人员提供更好的使用体验。目前新能源电机控制的实车路试时间周期较长，严重影响了相关工作的进度。造成这种情况发生的原因有两点，其一是因为电机控制技术的算法优化过程漫长且极为复杂，需要针对不同场景进行全面的测试与评估，这就需要投入大量的时间和人力资源，从而导致实车路试周期较长。其二是因为新能源汽车的电机控制系统并非单一存在，而是要与车辆的其他系统共同集成，因此在实验的过程中还需要同步贯彻其他系统的反馈数据，确保整车的各个系统都能顺利运转，这类实验与观察也非常耗时。

3.4车企技术研发力度==不够

相比起国外拥有丰富经验的龙头级车企而言，目前我国新能源汽车制造企业在核心技术与硬实力方面仍然存在不足，对于专利技术的把控能力不强，特别是新能源纯电驱动汽车领域的不少核心部件仍然存在“卡脖子”的情况，应当心这类核心部件遭遇西方管制。细分到电机领域，如何延长电机使用寿命，如何提高使用效率也是当前很多新能源车企头疼的问题。因此在后续的发展当中，突破核心技术壁垒，提高电机使用率将成为国内新能源车企技术攻克的重点与难点。

3.5动力电池技术相对落后

与国外先进的动力电池技术相比，国内同类型技术目前仍处于弱势位置，大部分国内电池生产商的产品在质量与性能方面还有待提高。考虑在传统燃油汽车时代，由于技术方面存在着先天缺陷和不足，导致我国汽车长期受制于外国先进的技术和零部件，因此在新能源汽车领域，必须打破国外公司的垄断，特别是在动力电池方面，要敢为人先，走出一条远超国外的道路。

4新能源汽车电机控制技术的优化策略

4.1在设计方面采取模块化和标准化

在对新能源汽车电机控制技术的优化升级过程中，模块化与标准化是更为有效的方法。所谓模块化就是将电机控制的整个系统分解成若干个相对独立且分工明确的小型模块，然后通过明确的接口连接其他相关模块。采用模块化对现有电机控制技术进行优化，可以大幅提升系统的灵活性与扩展性，同时相互独立的小型系统也方便日后维修与保养，这将大幅降低后续购车人员的操作成本。而标准化则主要强调连接各模块的接口与算法应当采用同一套定制化标准，使不同的硬件设备在同一系统中互相替换和协同，提高系统的扩展性和兼容性。模块化与标准化在电机控制技术优化方面的使用，能够大幅提高电机控制系统的使用效率，并且在稳定性方面也有所保证。

4.2加强测试平台的建设

测试数据是新能源汽车电机控制技术优化的关键，因此为了达到更满意的测试效果，需要对当前车辆的测试平台进行优化升级，目前针对测试平台的建设方案主要可以分为两种，即打造虚拟仿真测试平台以及加强实验室测试平台建设。其中前者可以模拟不同环境下车辆电机控制的具体情况，并且由于全部数据由模拟产生，减少了对于实际道路测试的依赖性，在一定程度上降低了测试的成本与时间[5]。而加强实验室测试台架的建设，则可以通过搭建能够反复使用且可控的实验环境，对电机控制系统的性能和功能进行深入测试和评估。通过实验测试台架进行实验更为精准且直观，同时在获取性能数据方面也更为精准。另外实验室测试台架还能模拟不同路况，并根据具体路况评估电机控制系统的安全性与可靠性，可以更好地掌握电机控制系统的行为和性能，为优化策略提供可靠的试验基础。

4.3选用高性能车载计算平台

积极选用高性能的车载计算平台也是实现新能源汽车电机控制技术优化的重要途径。考虑到性能越高的计算平台，其能够提供的车辆驾驶参数就越丰富，并且可以凭借着强大的运算能力来得出实验想要的数据，进而为提高电机控制的精度提供便利条件[6]。同时，车载计算平台质量越好，就越能够起到过滤信号等作用，也更符合当前车辆驾乘人员的实际需求，具有极低的故障率与较高的可靠性，对便捷驾车而言帮助巨大。

4.4积极开展产学研合作

国内新能源车企加大在产学研方面的深度合作，能够以最快的速度将最尖端的科学技术应用到新能源汽车方面，从而加速对电机控制技术的优化，同时积极参与产学研合作对于相关企业本身的技术能力提升也非常有帮助，最终企业的部分盈利还将以助学基金的形式反哺相关研究所，最终形成积极的良性循环。

4.5对直流电机技术进行优化

在新能源汽车电机控制系统当中，还需要注意对现有的对直流电机技术进行不断的升级与优化。考虑到此项技术是对新能源汽车的重要性，因此对相关技术进行优化势必会提高车辆电机控制的效率与能力，最终提高我国新能源汽车的科技含量与操作体验。

5未来新能源汽车在电机控制方面的发展趋势

5.1向高精度控制方向发展

随着新能源汽车使用场景的日益广泛，人们对于这种全新交通工具的要求也越来越高。因此，新一轮的新能源汽车发展大潮已经到来。在新一轮的发展趋势当中，对于新能源汽车而言，电机控制精密度的提高肯定是众望所归，它不仅直接影响着驾乘人员的使用体验甚至是人身安全，而且对我国新能源汽车产业的发展具有极强的推动力。因此在未来的新能源汽车领域，除了对现有电机控制技术进行调整与优化之外，势必还将有更符合科技水平的全新控制技术出现，让我们拭目以待。

5.2控制策略向智能化方向发展

除了在精度方面的提升之外，为了满足更多驾乘人员的使用体验，未来的新能源汽车在电机控制技术方面，必定会向控制策略的智能化方面逐步发展。相比起传统控制策略机械、生硬的操作体验，智能化的电控设计必然会增强驾车与乘车的体验感与舒适度，提高车辆的行驶效率，并且可以根据车辆的实际驾驶情况做出智能判断。

当然，越是智能化的控制策略，越需要技术力方面的提升以及大量的数据分析，这也是接下来我国新能源汽车领域需要重点布局的项目之一。据相关媒体报道，目前我国已经开发出了一种基于神经网络的电机控制系统，该系统就是能够在保证驾驶安全的同时，为驾乘人员带来更多的智能化操作体验。

6结束语

在新能源汽车领域，电机控制技术的优化与研究对于提高整车操作感与舒适度方面具有非常重要的意义。就目前形式来看，我国新能源汽车电机控制技术在研发与实际应用阶段还存在着诸多问题，这些问题想要得到解决还需要全行业投入大量的人力物力与财力，特别是需要持续推进新能源汽车电机控制技术相关理论、设备、集成技术等方面的协同创新，以进一步提升新能源汽车的性能。与此同时，在了解到新能源汽车电机控制系统的重要性之后，我们还需根据当前的形势判断出未来新技术发展的主要趋势，并以此为契机进一步提升行业理论知识，以求能够尽快适应新技术的发展要求。