电动汽车电机驱动系统的应用探讨

来源:用户上传      作者: 张波

　　【摘要】 自从汽车行业的兴起，对石油的需求量逐渐增大，然而面对环境保护意识的增强和石油资源的有限，电动汽车的发展已经成为未来汽车市场的主流，受到越来越多的重视。但是由于目前的科技技术的限制，有很多因素在制约着电动汽车的发展，其中最重要的一个原因就是电动汽车的电机驱动系统。电机的驱动系统可以直接影响电动汽车的性能，因此对电机驱动系统性能的研究非常重要。现在市场上一般性能较高的电动汽车都是采用闭环控制和先进的控制技术，将普通硬件和复杂软件结合起来，以配合电动汽车的不同性能要求。本文主要介绍电动汽车的电机驱动系统的布置方式，分析电气控制新技术和电机驱动系统在电动汽车领域的应用。
　　【关键词】 电动汽车 电机驱动系统 控制技术
　　一.电动汽车对电机驱动系统的要求
　　电动汽车的电机驱动系统有别于传统的燃油供能系统，它是将电能和化学能转化为机械能，它的优点是不再需要复杂繁重的机械齿轮变速机构就可以做到汽车运行所需要的动力。总体来说电动汽车对其电机驱动系统有以下几点要求：
　　（1）在成本方面，要求电动汽车的整体系统的性价比上与它的内燃机系统在一样的水平内。（2）性能方面要求汽车的恒定功率大，瞬时功率大，加速度快，启动快。 （3）调速的范围必须要大。调速的操作区域有恒转矩区和恒功率区。如果恒转矩区要求低速，大转矩具有启动和爬坡的要求；恒功率区要求低转矩是具有高速来满足车子在平缓的路面可以告诉形式的要求。这样可以在一次充电的行驶路程里具有很高的效率。（4）在最轻质量的同时拥有电气和机械的双重优势，还应具有充分利用再生制动的能力提高能力的最优利用率。（5）电机驱动系统应该满足不论高低温度和剧烈震动都可以安全可靠的工作。（6）要轻重量和小尺寸，以满足各种型号车辆的安装要求。
　　二.电机系统的分类
　　根据驱动电机的种类不同将电机驱动系统分为四种。下面分别对这四种电机驱动系统进行简单的介绍：
　　（1）直流电机驱动系统。直流电机驱动系统就是以直流电动机为驱动电机的电机驱动系统，它是最早用于电动汽车的电机驱动系统。直流电机驱动系统的结构简单，电磁转矩控制性能优良。但是因为直流电机驱动系统使用的是电刷结构，所以它的转速、功率密度和使用寿命都有一定程度上的限制，而且它的重量和体积都很大，在电机驱动的发展路上直流电机驱动系统最终会被取代。（2）交流感应电机驱动系统。交流感应电机驱动系统就是最常用的异步电动机。它由最初的不被看好发展到最后的广泛使用，取决于它的大功率电力电子器件的出现和调速方式的改进。交流感应电机驱动系统的体积小、成本低、调速范围大等优点使它成为国内大部分电动汽车的驱动系统的主选。（3）永磁同步电机驱动系统。永磁同步电机驱动系统可分为无刷交流电动机和无刷直流电动机，它的转子没有导条，无铜耗，所以转子的惯量可以做到非常小。与直流和交流电动机相比，永磁同步电动机的体积小、转矩和惯量大、功率密度大和动态相应快，这些都是它的优点。但是由于永磁同步电机驱动系统的造价成本高，目前还没有广泛投入市场，而且在国内，对这种电机的研究很少。（4）开关磁阻电动机驱动系统
　　开关磁阻电动机的驱动系统核心是开关磁阻电动机，它的潜力得到越来越多人的认同和支持。开关磁阻电动机的优点是结构简单、运行的速度范围较广、速度灵活可控、成本不高。但是它的缺点是启动和运行的噪音比一般的电动机要大很多，还有它的电机功率不能过大否则会使电机效率下，严重损耗电池的蓄电能力。
　　三.电动汽车的电机驱动系统的控制策略
　　鉴于目前市场主要流行感应电机，所以考虑篇幅的有限我们主要探讨感应电机的控制策略。现在主要从基于简单状态变量的效率优化控制、基于搜索法的效率优化控制、基于电机损耗模型的效率优化控制和综合以上几种方法特点的混合优化控制四个方面入手。这些方法虽都不相同，但本质上都是采用在轻载状态下降低电机磁通量水平以来降低铁心损耗的方式来提升效率的实现。
　　四.结语
　　电机驱动系统主要用于电动汽车和小型电动车，它减少了汽车市场对石油的需求，从一定程度上保护了环境和石油这种资源。但是有技术的有限，电动汽车的电机驱动系统也存在着某些方面的不足。研究人员应该从电机驱动系统的性能方面、成本方面、体积重量等方面对电机驱动系统进行改良，为电动汽车行业带来更好的福利。
　　参考文献
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