劉建武 趙海龍

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基于對(duì)當(dāng)前電動(dòng)汽車動(dòng)力及控制技術(shù)探討

劉建武 趙海龍

（長(zhǎng)城汽車股份有限公司哈弗技術(shù)中心 河北 保定 071000）

隨著全球石油資源的不斷減少，全球各國(guó)的科研重點(diǎn)也在逐漸由研制出承受能力更強(qiáng)、更耐磨損的鋼鐵和汽車骨架轉(zhuǎn)變?yōu)橄某屯馄渌Y源的汽車。雖然一度考慮并研發(fā)過相關(guān)利用水、太陽能等資源，但均由于水資源有限，太陽能資源收集不穩(wěn)定以及這些資源的實(shí)際應(yīng)用需要強(qiáng)大的技術(shù)支持等各種原因被人們暫時(shí)放棄?，F(xiàn)在較為常見、技術(shù)較為成熟的就是通過電力資源支持汽車動(dòng)力系統(tǒng)。本文主要是分析電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)相關(guān)情況和現(xiàn)在應(yīng)用很廣泛的電動(dòng)車控制系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，對(duì)電動(dòng)車進(jìn)行改造，研發(fā)出一套節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)適用的電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)。

電動(dòng)汽車；電動(dòng)機(jī)；直流電動(dòng)機(jī)；交流電動(dòng)機(jī)；發(fā)電機(jī)

1 電動(dòng)汽車動(dòng)力技術(shù)

眾所周知，電動(dòng)機(jī)是來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的，沒有電動(dòng)機(jī)，那么電動(dòng)汽車將無法啟動(dòng)，所以電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)汽車的重要組成部分。電動(dòng)機(jī)是指根據(jù)電磁感應(yīng)定律將電能進(jìn)行傳遞和轉(zhuǎn)換的一種電磁裝置。其起到的作用主要是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，為各種電器設(shè)備和機(jī)械提供動(dòng)力。電動(dòng)機(jī)有多種種類，具體包括直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、信號(hào)電動(dòng)機(jī)、磁阻電動(dòng)機(jī)、交/直流電動(dòng)機(jī)和控制電動(dòng)機(jī)等多種，其中主要是被應(yīng)用在電動(dòng)汽車上的電動(dòng)機(jī)有好幾種，分別是永磁無刷電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)和交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等。

電動(dòng)機(jī)對(duì)于電動(dòng)汽車來說起著至關(guān)重要的作用，所以要想電動(dòng)汽車的使用效果達(dá)到最佳，就必須要研發(fā)出合適的電動(dòng)機(jī)，因此驅(qū)動(dòng)電機(jī)要同時(shí)兼有重量小、體積小和效率高等特點(diǎn)，還包括動(dòng)態(tài)制動(dòng)性強(qiáng)和能量回饋的相關(guān)性能，此外驅(qū)動(dòng)電機(jī)還需具備有足夠大的啟動(dòng)的扭矩，而且電動(dòng)汽車的運(yùn)行很復(fù)雜，因此電動(dòng)機(jī)最好能兼?zhèn)滢D(zhuǎn)速高和調(diào)速范圍寬的特點(diǎn)。

直流電動(dòng)機(jī)因其優(yōu)點(diǎn)多被廣泛運(yùn)用于電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)，其重要組成部分主要包括兩方面，一方面是靜止的定子，另一方面是旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，而且其運(yùn)動(dòng)特性也是由兩方面組成，分別為機(jī)械特性和工作特性，當(dāng)這些方面都具備才能更好的應(yīng)用于電動(dòng)汽車上，因此其優(yōu)點(diǎn)主要包括有穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速，有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而且具有進(jìn)行大范圍的平滑調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，所以當(dāng)需要進(jìn)行穩(wěn)定、平滑和大范圍的調(diào)速時(shí)就需要應(yīng)用直流電動(dòng)機(jī)，或者是在控制生產(chǎn)機(jī)械的起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)也需要應(yīng)用直流電動(dòng)機(jī)。還有一類是交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其中的三相異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用很廣泛，而且其的種類非常之多，但是各種三相異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部的基本結(jié)構(gòu)基本是一致的，沒什么大的區(qū)別，都是由兩個(gè)重要組成部分組成，分別為轉(zhuǎn)子和定子，還包括有一些基本的附件，比如吊環(huán)、接線盒、端蓋、軸承，還有風(fēng)扇及其風(fēng)扇罩等，都起到了不可或缺的作用，而且在定子和轉(zhuǎn)子兩者之間存在著一定的氣隙。其工作原理也相對(duì)比較簡(jiǎn)單，當(dāng)定子三相繞組時(shí)有三相交流電通入便可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，從而進(jìn)行電力供應(yīng)，為電動(dòng)汽車服務(wù)。三相異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)汽車的應(yīng)用上具有重要作用，因其制作成本較低、并且具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和相對(duì)較優(yōu)越的使用性能的特點(diǎn)，三相異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)基本是由轉(zhuǎn)子和定子以及它們之間的間隙所構(gòu)成的，因此結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，而且價(jià)格比較廉價(jià)，在運(yùn)行的時(shí)候安全性能高，在應(yīng)用、安裝和保養(yǎng)維護(hù)等方面很容易操作，而且具有很高的過載能力，所以在各個(gè)領(lǐng)域中都被廣泛應(yīng)用。

2 電動(dòng)汽車控制技術(shù)

電動(dòng)汽車控制技術(shù)主要包括直流電動(dòng)機(jī)的控制和三相交流電動(dòng)機(jī)的控制。直流電動(dòng)機(jī)包括直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)和直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)被推廣應(yīng)用于電動(dòng)汽車上是因其軟機(jī)械特性能強(qiáng)，它的換向方式是利用換向接觸器來使勵(lì)磁繞組電流的方向發(fā)生改變，調(diào)速方式則是合理運(yùn)用勵(lì)磁繞組電流，通過改變其的大小以達(dá)到可以控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的目的，這兩種方式都可以很好地來進(jìn)行對(duì)電動(dòng)汽車的控制。直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)是它的勵(lì)磁線圈是與電樞線圈串聯(lián)起來的；具有基本一致的勵(lì)磁電流和電樞電流；只能反接制動(dòng)，無平滑制動(dòng)，一般只能進(jìn)行滑行；不能進(jìn)行再生制動(dòng)；要想改變勵(lì)磁電流方向達(dá)到換向的目的就必須安裝換向接觸器，通過在外圍依靠控制器進(jìn)行接線。直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)來進(jìn)行調(diào)速大部分都是控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，而且對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制是需要改變電動(dòng)機(jī)電樞的供電電壓的。進(jìn)行換向是通過控制器來直接達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)的效果。直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)主要是不需要換向接觸器和再生制動(dòng)接觸器，節(jié)約成本；具有再生制動(dòng)和平滑制動(dòng)；減少電機(jī)發(fā)熱，保護(hù)電動(dòng)機(jī)，延長(zhǎng)使用時(shí)間；具有各自獨(dú)立的勵(lì)磁線圈和電樞線圈，有利于換向，而且電樞電流比勵(lì)磁電流大。

三相交流異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車上，變頻調(diào)速一種通過使電動(dòng)機(jī)定子電源的頻率發(fā)生改變，以達(dá)到其同步轉(zhuǎn)速也發(fā)生改變的調(diào)速方法，其性能優(yōu)越，可以使得恒功率和橫轉(zhuǎn)矩進(jìn)行調(diào)速，在電動(dòng)汽車發(fā)展史上發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。變頻器大概分為兩個(gè)種類，一類是交流—交流變頻器，一類是交流—直流—交流變頻器，相比較而言使用最多的是交流—直流—交流變頻器，其特點(diǎn)主要是適用范圍很廣泛，可用于多種電動(dòng)機(jī)；具有較高的效率，無任何多余的損耗出現(xiàn)；精度高，調(diào)速范圍大；成本高，技術(shù)相對(duì)來說比較復(fù)雜，檢驗(yàn)維修難度系數(shù)高。

3 結(jié)束語：

本文主要講述了電動(dòng)汽車的電力及控制技術(shù)，各種電動(dòng)機(jī)因其各自優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車上，交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量較輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單安全可靠等，永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量較輕、起動(dòng)扭矩相對(duì)較大和效率高等，開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是成本較低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠等，但電機(jī)也存在不足。因此在電動(dòng)汽車的發(fā)展上我們還需要對(duì)電動(dòng)機(jī)電力和控制技術(shù)進(jìn)行不斷的研究和創(chuàng)新，除了具備良好的機(jī)械性能、安全性能、實(shí)用性能之外，還應(yīng)該研發(fā)出一套能延長(zhǎng)電動(dòng)汽車使用時(shí)間和增強(qiáng)蓄電池組件的功能的管理系統(tǒng)，并且長(zhǎng)期處于最佳狀態(tài)，以造福于人類和環(huán)境。

[1]杜波，秦大同，段志輝，葉心.新型并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車模式切換協(xié)調(diào)控制[J]. 中國(guó)機(jī)械工程. 2012（06）

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as the world's oil resources are decreasing, the focus of global scientific research is changing from the development of steel and automobile skeleton, which can bear more and endure more wear and tear, to cars that consume other resources besides oil. Although some resources such as water and solar energy have been considered and developed, they have been temporarily abandoned for various reasons, such as limited water resources, instability in the collection of solar energy resources and the need for strong technical support for their practical application. Now the more common, more mature technology is through the power resources to support the vehicle power system. This paper mainly analyzes the relevant situation of electric motor and the relevant parameters of electric vehicle control system which are widely used in the field of electric vehicle, and develops an energy-saving and environmentally friendly electric vehicle control system and power system.

electric car; Electric motors; DC motor; AC motor; generator

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.10.048

F426.471

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1672-9129(2017)10-0043-02