王小林

摘 要：電氣驅(qū)動(dòng)控制作為新能源汽車(chē)中最為關(guān)鍵的部分之一，其與新能源汽車(chē)的運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性密切相關(guān)。同時(shí)在當(dāng)下新能源汽車(chē)的競(jìng)爭(zhēng)中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的先進(jìn)性和應(yīng)用效果，也直接影響了相關(guān)新能源企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和市場(chǎng)份額。因此文章就對(duì)當(dāng)下新能源汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的選擇原則以及三種電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的原理和應(yīng)用展開(kāi)了分析研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：新能源汽車(chē) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制 技術(shù)原理 發(fā)展趨勢(shì)

1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)概述

電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)是新能源汽車(chē)中的核心技術(shù)之一，主要用于實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的動(dòng)力傳遞和操控。電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器通過(guò)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，使車(chē)輛在不同工況下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)力和行駛力，保證車(chē)輛的加速、減速、爬坡、倒車(chē)等行駛功能的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器還可以對(duì)電池的充電和放電進(jìn)行控制，以保證電池的安全性和壽命。在新能源汽車(chē)中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器實(shí)現(xiàn)了電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高效、靈活、可靠的控制，提高了車(chē)輛的性能和舒適度。隨著新能源汽車(chē)技術(shù)的不斷發(fā)展，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器也在不斷升級(jí)和優(yōu)化，如采用新型功率半導(dǎo)體器件、智能控制策略和高性能控制算法等，以進(jìn)一步提高車(chē)輛的動(dòng)力性能和節(jié)能效果。隨著新能源汽車(chē)的逐漸普及，對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的要求也越來(lái)越高[1]。為了提高車(chē)輛的性能和安全性能，需要不斷對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和技術(shù)升級(jí)。同時(shí)，還需要對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的電磁兼容性和可靠性進(jìn)行充分研究和測(cè)試，以確保車(chē)輛的正常運(yùn)行和安全性能。

2 新能源汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的選擇原則

合理進(jìn)行電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的選擇，對(duì)于提高新能源汽車(chē)的運(yùn)行效率有著極其重要的作用和意義。在現(xiàn)階段可以圍繞以下幾點(diǎn)進(jìn)行新能源電機(jī)驅(qū)動(dòng)的選擇：

（1）匹配性。根據(jù)車(chē)輛的使用場(chǎng)景和需求，選擇與電機(jī)相匹配的驅(qū)動(dòng)器，以保證車(chē)輛的動(dòng)力性能和能耗表現(xiàn)。同時(shí)，也應(yīng)考慮驅(qū)動(dòng)器的質(zhì)量和可獲得性。

（2）控制策略。控制策略對(duì)車(chē)輛的駕駛體驗(yàn)、能耗表現(xiàn)和安全性能都有重要影響。選擇具有先進(jìn)控制策略的驅(qū)動(dòng)器，如矢量控制、轉(zhuǎn)矩控制等，以提高車(chē)輛的性能和舒適度。

（3）電壓等級(jí)。驅(qū)動(dòng)器的電壓等級(jí)應(yīng)與電池組的工作電壓相匹配，以保證車(chē)輛的正常運(yùn)行和電池組的安全性。

（4）穩(wěn)定性。驅(qū)動(dòng)器的穩(wěn)定性能直接影響著車(chē)輛的運(yùn)行效率和可靠性。應(yīng)選擇穩(wěn)定性高、可靠性好的驅(qū)動(dòng)器，以保證車(chē)輛的安全性能和壽命。

（5）節(jié)能性。驅(qū)動(dòng)器的節(jié)能性能也對(duì)車(chē)輛的使用成本產(chǎn)生影響。選擇具有節(jié)能性能的驅(qū)動(dòng)器，如智能啟停、制動(dòng)能量回收等，以提高車(chē)輛的節(jié)能性和續(xù)航里程。

（6）技術(shù)創(chuàng)新。隨著新能源汽車(chē)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，驅(qū)動(dòng)器的技術(shù)和控制算法也在不斷升級(jí)和改進(jìn)。選擇具有技術(shù)創(chuàng)新性和前瞻性的驅(qū)動(dòng)器，以保證車(chē)輛的性能和競(jìng)爭(zhēng)力。

3 新能源汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)分析

新能源汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)主要由電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電子換擋操縱裝置、加速踏板組成，還包括高壓電線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)和冷卻系統(tǒng)。其中，電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電子換擋操縱裝置是新能源汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的主要組成部分，它們協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的動(dòng)力傳遞和操控。各組件的詳細(xì)分析如下：（1）電機(jī)控制器是新能源汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的核心部件，主要用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，同時(shí)還可以控制電池的充電和放電。電機(jī)控制器通過(guò)采集車(chē)輛的動(dòng)力需求信號(hào)和駕駛模式信號(hào)，生成驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)力和行駛力[2]。（2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)是新能源汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中的執(zhí)行部件，用于將電池的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，為車(chē)輛提供驅(qū)動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的主要性能指標(biāo)包括轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、效率、功率密度等，根據(jù)不同的使用場(chǎng)景和需求，選擇不同的驅(qū)動(dòng)電機(jī)以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的綜合性能表現(xiàn)。（3）電子換擋操縱裝置是新能源汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要組成部分，用于實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的自動(dòng)換擋和駕駛模式選擇。電子換擋操縱裝置通過(guò)采集車(chē)輛的行駛信號(hào)和駕駛模式信號(hào)，根據(jù)預(yù)設(shè)的換擋策略和駕駛模式，自動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的平穩(wěn)換擋和駕駛體驗(yàn)。（4）加速踏板是新能源汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中的輔助控制部件，用于控制車(chē)輛的加速和巡航速度。加速踏板的位置信號(hào)被送給電機(jī)控制器，電機(jī)控制器根據(jù)加速踏板的位置信號(hào)生成驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的加速和巡航速度控制。（5）除了上述主要組成部分外，新能源汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)還包括高壓電線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)和冷卻系統(tǒng)等輔助組成部分。高壓電線(xiàn)用于連接電池組和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，傳輸電能；信號(hào)線(xiàn)用于連接各個(gè)控制部件，傳輸信號(hào)；冷卻系統(tǒng)用于控制電機(jī)控制器的溫度，保證其正常工作?？傊?，新能源汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)高度集成的控制系統(tǒng)，各個(gè)組成部分協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的動(dòng)力傳遞和操控。電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電子換擋操縱裝置是該系統(tǒng)中的核心部件，直接影響著車(chē)輛的動(dòng)力性能、能耗表現(xiàn)和駕駛體驗(yàn)。

4 新能源汽車(chē)中各類(lèi)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)分析

4.1 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)

直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)曾經(jīng)是新能源汽車(chē)中的主流技術(shù)之一，但隨著永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)正在逐漸被替代。但是一些低速電動(dòng)汽車(chē)和老年代步車(chē)仍然使用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)。直流電機(jī)是一種用電來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)，直流電機(jī)的基本構(gòu)成包括定子、轉(zhuǎn)子、電刷、機(jī)座和端蓋。與直流電動(dòng)機(jī)類(lèi)似，定子部分由主磁極、換向極、機(jī)座和電刷裝置等組成，轉(zhuǎn)子部分由電樞鐵芯、電樞繞組、換向器等組成。其基本原理是利用電勢(shì)差的作用力原理，通過(guò)改變電機(jī)的電勢(shì)差或電流方向，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的目的。在直流電機(jī)中，電勢(shì)差的作用力方向是固定的，因此需要不斷地改變電機(jī)的電勢(shì)差或電流方向來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)。直流電機(jī)具有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、效率高、調(diào)速范圍廣、可靠性高、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此在新能源汽車(chē)中得到廣泛應(yīng)用[3]。在新能源汽車(chē)中，直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)主要用于驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的動(dòng)力系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)車(chē)輪、壓縮機(jī)、水泵等。其中，驅(qū)動(dòng)車(chē)輪是直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的核心應(yīng)用，通過(guò)控制電機(jī)的電勢(shì)差或電流方向來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的加速、減速、轉(zhuǎn)向等動(dòng)作。同時(shí)，在新能源汽車(chē)中，直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)還用于充電和放電，即通過(guò)控制電機(jī)的電流方向來(lái)實(shí)現(xiàn)電池的充電和放電。但是直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)在具體應(yīng)用中也會(huì)出現(xiàn)一些限制和缺陷，比如直流電機(jī)的空氣冷卻能力有限，因此在工作中會(huì)產(chǎn)生較多的熱量，影響穩(wěn)定的運(yùn)行；直流電機(jī)的拓?fù)錁?gòu)造，在車(chē)輛運(yùn)行速度快的時(shí)候，無(wú)法實(shí)現(xiàn)剎車(chē)輸出，會(huì)影響穩(wěn)定性運(yùn)行；直流電機(jī)對(duì)電源要求較高，停電和切換電源會(huì)影響直流電機(jī)的運(yùn)行性能。受磁場(chǎng)干擾等等，這就要求在今后需要進(jìn)行進(jìn)一步的技術(shù)研究和完善。

4.2 交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)

交流異步電機(jī)主要應(yīng)用于新能源汽車(chē)中的主驅(qū)電機(jī)和輔助電機(jī)。在純電動(dòng)汽車(chē)中，交流異步電機(jī)通常作為主驅(qū)電機(jī)，可以為車(chē)輛提供高效的動(dòng)力輸出，并能夠?qū)崿F(xiàn)較長(zhǎng)的續(xù)航里程；在混合動(dòng)力汽車(chē)中，交流異步電機(jī)通常作為輔助電機(jī)，與發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同工作，提高燃油效率；在插電式混合動(dòng)力汽車(chē)中，交流異步電機(jī)通常作為動(dòng)力回收裝置，能夠有效地將能量回收并儲(chǔ)存到電池中。交流異步電機(jī)基本構(gòu)成為定子、轉(zhuǎn)子、軸和保護(hù)罩，如圖1所示。定子是電機(jī)磁路的一部分，并在其上放置定子繞組。定子鐵芯是電機(jī)磁路的一部分，并在其上放置定子繞組。定子繞組是電機(jī)的電路部分，通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子是電機(jī)磁路的一部分，通過(guò)轉(zhuǎn)軸連接。轉(zhuǎn)子鐵芯是電機(jī)磁路的一部分，在轉(zhuǎn)子外圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組和定子繞組一樣，由三個(gè)在空間互隔120°電角度、對(duì)稱(chēng)排列的結(jié)構(gòu)完全相同的繞組連接而成。保護(hù)罩用于保護(hù)定子、轉(zhuǎn)子、軸等部件。在新能源汽車(chē)中，交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的原理是利用定子提供旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，交流異步電機(jī)要驅(qū)動(dòng)提供扭矩，需要在定子線(xiàn)圈中通入三相交流電，產(chǎn)生不斷旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速取決于磁極對(duì)數(shù)和電源頻率，可以通過(guò)改變電流方向和頻率來(lái)改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向和速度，從而改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)速，這樣就可以通過(guò)控制電機(jī)的電流方向和頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的加速、減速、轉(zhuǎn)向等動(dòng)作[4]。該技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)成本低、效率高、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此在新能源汽車(chē)中得到廣泛應(yīng)用。但是交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)也存在著一些不足和缺點(diǎn)，比如由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度存在轉(zhuǎn)差率，所以調(diào)速性能相對(duì)較差；電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)時(shí)，定子和轉(zhuǎn)子之間的磁場(chǎng)相互作用會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，這會(huì)導(dǎo)致電機(jī)震動(dòng)和噪音；交流異步電機(jī)需要使用定子、轉(zhuǎn)子、電刷等復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，而且需要三相交流電源進(jìn)行供電，電機(jī)的復(fù)雜性和成本抑制了其在實(shí)際應(yīng)用中的效果，因此在今后需要通過(guò)新型電機(jī)控制策略和驅(qū)動(dòng)電路、優(yōu)化電機(jī)設(shè)計(jì)和制造工藝等方面入手來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化完善電機(jī)結(jié)構(gòu)，提高電機(jī)運(yùn)行控制效果。

4.3 永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)

永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)在當(dāng)下新能源汽車(chē)中的應(yīng)用現(xiàn)狀非常廣泛。在新能源汽車(chē)市場(chǎng)中，永磁同步電機(jī)已經(jīng)成為了主流電機(jī)之一。這是因?yàn)橛来磐诫姍C(jī)具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如高效節(jié)能、輕量化、高可靠性等。這些優(yōu)點(diǎn)非常符合新能源汽車(chē)的需求，能夠幫助新能源汽車(chē)提高續(xù)航里程、降低成本等。新能源汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)主要包括定子、轉(zhuǎn)子、永磁體和電氣部分。其中定子和轉(zhuǎn)子是兩個(gè)主要部分，永磁體用于提供磁場(chǎng)，電氣部分則包括控制器、電池等部分，如圖2所示。其中對(duì)于轉(zhuǎn)子，至少包含端面板、轉(zhuǎn)子傳動(dòng)軸以及磁鐵；對(duì)于定子，至少包含核心、磁體線(xiàn)束、端子以及絕緣體，同時(shí)還包括線(xiàn)束一體連接器，磁體線(xiàn)束電解槽、繞組方式一般為分布式繞組。永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的原理是通過(guò)永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的電磁場(chǎng)相互作用，從而產(chǎn)生力矩并驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。具體來(lái)說(shuō)，永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子上安裝有永磁體，定子上有凸極結(jié)構(gòu)，可以形成氣隙磁場(chǎng)。當(dāng)定子繞組通電后，就會(huì)形成電磁場(chǎng)。這個(gè)電磁場(chǎng)與永磁體的磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生力矩并驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。目前，永磁同步電機(jī)主要應(yīng)用于純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)等類(lèi)型的車(chē)輛中。在純電動(dòng)汽車(chē)中，永磁同步電機(jī)通常用作主驅(qū)電機(jī)，能夠提供高效的動(dòng)力輸出；在混合動(dòng)力汽車(chē)中，永磁同步電機(jī)通常用作輔助電機(jī)，與發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同工作，提高燃油效率；在插電式混合動(dòng)力汽車(chē)中，永磁同步電機(jī)通常用作動(dòng)力回收裝置，能夠有效地將能量回收并儲(chǔ)存到電池中[5]。此外，隨著新能源汽車(chē)技術(shù)的不斷發(fā)展，永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)也在不斷升級(jí)和完善。例如，為了提高電機(jī)的效率和控制性能，研究人員正在探索新型的永磁材料、先進(jìn)的磁路設(shè)計(jì)等方法。這些新技術(shù)不僅有助于提高電機(jī)的性能，還能夠降低生產(chǎn)成本，使永磁同步電機(jī)在未來(lái)的新能源汽車(chē)市場(chǎng)中更具競(jìng)爭(zhēng)力。

5 新能源汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析

新能源汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)在現(xiàn)階段主要是以永磁同步電機(jī)和交流異步電機(jī)為主，但是隨著新能源汽車(chē)市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大和技術(shù)的不斷創(chuàng)新，電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)將朝著高效化、輕量化和智能化的方向發(fā)展。但是在現(xiàn)階段發(fā)展中部分關(guān)鍵技術(shù)還不夠成熟，比如電機(jī)的設(shè)計(jì)制造、功率半導(dǎo)體器件的可靠性、控制策略等方面的技術(shù)瓶頸仍然存在，影響了電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的效率。同時(shí)，新能源汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的成本較高，并且在現(xiàn)階段也缺乏一套統(tǒng)一規(guī)范的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，這就給用戶(hù)的使用造成了困難。此外，在現(xiàn)階段新能源汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，各大汽車(chē)廠商、電機(jī)制造商、電池制造商等都在加大研發(fā)和生產(chǎn)力度，爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額，雖然有效促進(jìn)了技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，但是也在一定程度上給汽車(chē)企業(yè)造成了非常大的壓力和負(fù)擔(dān)。作為政府需要出臺(tái)相關(guān)政策，一方面鼓勵(lì)企業(yè)加大對(duì)新能源汽車(chē)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)研發(fā)的投入，推動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，另一方面則需要推動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的建設(shè)，提高系統(tǒng)的兼容性和通用性；作為企業(yè)則需要重視對(duì)生產(chǎn)工藝流程的優(yōu)化，積極進(jìn)行新技術(shù)、新控制策略的研發(fā)，不斷提高系統(tǒng)的運(yùn)行效果和可靠性，從而促進(jìn)自身競(jìng)爭(zhēng)力的增強(qiáng)，為新能源汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著新能源汽車(chē)占據(jù)比例的不斷增多，為了增加新能源汽車(chē)的里程數(shù)，提高新能源汽車(chē)的行駛可靠性和穩(wěn)定性，在現(xiàn)階段必須進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的研究，積極向高效化、輕量化和智能化方向進(jìn)行發(fā)展，全面促進(jìn)我國(guó)新能源汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展進(jìn)步。

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