浅析新能源汽车驱动电机性能研究
摘要:驱动电机作为当今汽车的核心技术,其在新能源汽车的发展中扮演着越来越重要的角。新能源汽车的发展,离不开驱动电机和电控技术,直接影响新能源汽车的性能。在分析和应用电驱动的技术上,未来可通过校企合作,利用企业和高校的研发能力,进行技术合作,将各种不同设计思路和技术结合起来大胆尝试创新,从而推动新能源汽车的发展。 本文着重论述了新能源汽车的电机控制和驱动电机的产品性能。     
工程车关键词:新能源汽车;驱动电机;电控     
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引言:近几年,新能源电机技术发展迅速,生产技术日臻完善,迅速占领世界汽车市场。结合我国目前的市场情况,通过新能源汽车实验室先进的试验设备, 运用理论和实践相结合的方法,对新能源汽车技术进行了重点研究。该系统由电机、功率转换器、控制器、传感器、开关信号和电源部件组成。在车辆行驶过程中,蓄电池的输出功率通过控制器驱动电机运行,电机的转矩由传动系统驱动使车轮运动,驱动电机系统是新能源汽车核心技术。因此,本论文主要是以新能源汽车为研究对象,开展新能源汽车的关键技术研究,分享交流相关技术,仅供相关人士参考。   
1.新能源汽车驱动电机技术现状   
新能源汽车的开发和使用,已经成为了当前社会的一项重要工作。从客观的角度分析,新能源汽车的大力推广,取得了比较理想的结果,并在某种程度上减少了能耗。驱动电机的技术,要在新能源汽车上发挥出更大的作用,就必须要有一个更高的性价比。电机的产品特点主要有:性能优异、效率高、重量轻、体积小。   
当前,新能源汽车四大电机是直流电机、交流感应电机、永磁同步电机、开关磁阻电机,95%搭载永磁同步电机。     比亚迪汉武王
从性能上看,永磁同步电动机是一种高效率(94%左右)的同步控制电机。产品特点功率因素大、密度大、效率高、结构简单、维修方便、使用寿命长、可靠性高。电机瞬时调速性能优良,操作灵活,在目前的机电产品中,表现出了较好的性能。其技术缺点是在振动、高温等恶劣条件下会产生退磁现象,严重地影响了电机的工作性能。     
交流感应电机的性能要比永磁同步电机稍逊一筹,其额定功率为90%左右,低于永磁同步电动机,交流感应电机转子较同步电机发热严重,通常使用油+水冷却方式,电机通过吸收
电网中的无功电流,才能产生一个磁场,同时也会受电动机的参数、负载等因素的影响,控制比较复杂。由于交流感应电机对环境的适应性强,转矩波动小,即使出现逆变,也不会产生反向电动势,所以不会出现紧急制动,这种产品适合于高速行驶的汽车。     
开关磁阻电机的开关磁阻新型无级调速系统其工作原理是基于磁阻力矩的原理,通过电力电子的换相来产生持续力矩一种比较新型的电机 。开关磁阻是最简单的一种,其可靠性和维护性能都优于交流感应电机。根据电动车辆的动力特点,可灵活调整转速。但是,由于电机是由定子和转子驱动的,振动和噪声是其最大的问题。     
直流电动机是把直流电能和机械能转换成能量的一种旋转电机。该电机的性能优势明显,可以满足汽车对低转速、高扭矩、低扭矩的要求。能频繁、快速地启动、制动、倒车;调速稳定、无级调速、精度高、使用方便、速度范围广;良好的抗过载能力,能够承受频繁的撞击负荷。这种控制方法简单,不需要对电极进行定位,只需要通过电压来实现。但其最大的弊端就是在高速、大负荷的条件下,整流器的表面会产生电弧,并且会对电机的磁场产生一定的干扰,对车辆的安全运行构成严重的影响。所以,与其他机型相比,它的市场占有率要低很多。     
1.尾气超标新能源汽车的应用优势     
新能源车就是以新能源为核心驱动的汽车。新能源一般包括太阳能、电能、天然气等,这些能源都具有可再生性。与传统的柴油、汽油等传统的燃料相比,它的排放更少、污染更少,可以有效地解决国内的能源问题。新能源汽车比常规能源汽车具有更好的应用性能、更长的使用寿命、安全性更高、更低的运行噪声。同时,新能源汽车具有较高的燃料利用率、较低的环境污染、更加环保和节能。新能源汽车的“零污染”、“零排放”也与中国新世纪提倡的“节能、环保”的理念相一致,能够有效地促进环境保护。由于国内和国际上的能源短缺,许多国家都在寻求新的能源替代。“十一五”期间,国家出台了新能源汽车发展规划,并出台了相应的优惠政策。因此中国政府制定了“三纵三横”的研究方案,以加快新能源汽车的开发速度,推动新能源汽车的开发。   
1.新能源汽车的电机制动控制技术   
在电动汽车中,电机控制器的功能是根据挡位、刹车、油门等指令,将动力电池所存储的电能转化为驱动电机所需的电能,来控制电动汽车车辆的启动运行、进退速度、爬坡力度等行驶状态,或者将帮助电动车辆刹车,并将部分刹车能量存储到动力电池中。     
电机控制器是控制主牵引电源与电机之间能量传输的装置,由外界控制信号接口电路、电机控制电路和驱动电路组成(引用GB/T 18488.1 电动汽车用电机及其控制器技术条件)。控制器是电驱大脑,集成控制板、电流传感器、DC-link电容、IGBT、驱动板、转子位置传感器、滤波器等核心模块。控制板主要集成:温度检测,高压采样,过压保护,主动被动放电,三相电流检测,过流保护,电机转子角度转速采样,CAN通讯,高压互锁,故障逻辑处理等功能。     
驱动板实现IGBT驱动,IGBT短路保护,温度检测等功能。IGBT决定电机控制器功率性能的主要因素,IGBT主要用途是实现逆变功能,作为功率开关器件,结合软件的控制算法,把电池包的直流电转换为电机需要的三相交流电;DC-LINK电容主要功能是抑制母线上关断电压尖峰,平滑母线输入电压,抑制母线电压纹波;电流传感器通过霍尔原理,实现电流通过一个位于磁场中的导体时,磁场会对导体中的电流产生一个垂直于电子运动方向上的作用力,从而在垂直于导体和磁感线的两个方向上产生电势差;转子位置传感器通过将电机转子的机械角转换成电信号,获取电机转速和转角信号。     
电机控制器通过实验方式模拟真实应用环境从而达到验证产品性能的目的,EMC测试(电
磁兼容包括:辐射发射 RE,传导发射 CE,辐射抗扰度 RI,大电流注入 BCI,静电放电ESD等)、EE测试(电气测试包括:抛负载测试,复位测试,跨线启动测试,缓升缓降测试等)、DV测试(环境测试包括:高温耐久测试,热循环测试,温度冲击测试,盐雾测试,振动测试等)   
1.新能源汽车驱动电机的发展趋势     
汽车的工作条件是非常复杂的,它的引擎需要在多种工况下运行,为适应新能源汽车高使用寿命、节约能源的需要,高效节能的交流感应电机已成为重点研究方向,交流感应电机较永磁电机无需使用稀土原料,摆脱对矿产资源的依靠,同样性能的电机,交流感应电机与永磁同步比较,直采成本可以降低10% - 20%左右。电驱动是驱动系统的核心部件,减轻和缩小引擎传动系统,将电机、电控、减速机集成化设计,同一电驱适用搭载多款车型平台化的设计将成为未来的发展趋势。将电机控制数字化,以功能强大、速度快的数字控制芯片为核心,设计了功能强大的控制算法及精密的控制原理。同时,采用程序代码的转化与下载,实现了面向对象的可视化编程,以及由微处理器直接输入,从而进一步改善了程序设计的效率和调试效果。目前,世界上最先进的电机控制系统具有诊断、保护、控制
、通讯等功能,能够实现自我诊断、自我保护、自动调速、远程控制等。发展智能运动系统是一种必然的发展趋势。     
5总结     
新能源车是目前市场上最受欢迎的一种车型。严格意义上讲,新能源汽车逐渐减少了燃料等非再生能源的使用,逐渐将天然气、电能、太阳能等作为驱动能源,实现零污染、零排放,既减少了环境污染。随着新能源汽车的电驱、电池技术成熟,逐步取代传统燃油汽车,电动汽车驱动电机、电控技术及电驱的高集成化、平台化将成为影响新能源汽车发展的关键技术。   
现代酷派coupe参考文献:   
[1]赵亮.BYD公司新能源汽车发展战略研究[J].山东大学,2013(241). 
[2]管良勇.基于DSP的永磁同步电机新型矢量控制技术研究[J].东北大学,2018(259).   
[3]王兆安.刘进军.电力电子技术[J].北京:机械工业出版社,2015(25).