电机控制在新能源汽车中的应用
摘要:新能源汽车具有零污染和零排放的概念规划设计,不但能够满足人们的出行需要,同时还实现了可持续发展的环保理念,所以新能源汽车的关键技术研究至关重要。文章论述了新能源汽车的基本概念,并总结了其自身存在的优势,最后针对新能源汽车电机驱动系统的关键技术进行了深入分析,希望能对新能源汽车相关技术的进步有所促进。
关键词:新能源汽车;电机控制;应用
引言
新能源汽车以节能减排为核心目标,通过高能源利用效率与环保这一特点为汽车发展提供全新方向。而电子控制技术可为新能源汽车的稳定性、安全性提供保障,可进一步提高新能源汽车的控制效果。由于我国在此方面的研究处于探索阶段,所以存在一些问题。因此,如何进行新能源汽车电子控制技术的研究成为相关工作人员需要深入探讨的话题。下列就此进行研究,旨在为相关专家及学者、企业带来启发,实现电子控制技术的有效应用,并为新能源汽车的发展提供保障,进一步发挥其节能降耗的优势,为人们的生活提供保障。
汽车电机
1新能源汽车的发展现状和趋势
1.1新能源汽车的种类和特点
新能源汽车是对传统汽车进行能源创新和技术升级的产物,主要可以分为电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车三类。首先,电动汽车是一种完全依赖电力驱动的汽车,其主要特点是零排放、噪声小、运行成本低。电动汽车的核心技术主要包括电池、电机和电控技术,其中电机控制技术对电动汽车的性能有重要影响。电动汽车的电池技术决定了其续航里程,而电机和电控技术则直接影响车辆的动力性能和驾驶体验。其次,混合动力汽车是指同时装备有内燃机和电动机的汽车,它通过两种动力的互补和优化,既保留了内燃机驱动汽车的长距离行驶能力,又具有电动汽车的环保和节能特性。混合动力汽车的主要挑战在于如何实现内燃机和电动机的优化协调,这就需要先进的电机控制技术。最后,燃料电池汽车是一种利用氢气和氧气发生反应产生电能驱动汽车的新型汽车。燃料电池汽车的主要特点是零排放、高效率和长续航里程,但其发展也面临着氢气储存和运输、燃料电池成本高等问题。
1.2新能源汽车的发展趋势和挑战
新能源汽车的发展趋势主要体现在电动化、网络化和智能化三个方向。电动化是指汽车从依赖石油燃料向依赖电力驱动的转变,网络化是指汽车通过互联网实现信息交互和服务提供,智能化是指汽车具备自动驾驶等智能功能。电动化是新能源汽车的发展核心,随着电池技术、电机技术和电控技术的进步,电动汽车的性能和续航里程将得到大幅提升。网络化和智能化则代表了汽车行业的未来发展方向,这不仅可以为消费者提供更加便捷和舒适的出行体验,也将为汽车产业带来全新的商业模式和增长点。然而,新能源汽车的发展也面临着一些挑战。首先,电池技术的瓶颈问题。当前,新能源汽车的续航里程主要受限于电池技术,电池的能量密度、充电速度和寿命都直接影响新能源汽车的性能和使用便利性。其次,充电设施的不足。尽管新能源汽车的销量持续增长,但充电设施的建设速度却难以跟上,这对新能源汽车的普及造成了一定的限制。再次,新能源汽车的高成本。由于电池、电机和电控等关键部件的成本过高,新能源汽车的价格普遍高于传统汽车,这在一定程度上影响了新能源汽车的市场接受度。
2新能源汽车驱动电机的关键技术
2.1新能源汽车之扁铜线技术
扁铜线技术是利用发卡式子绕组加大电机定子的槽满率,进而达到升高电机功率密度的效果。发卡式定子绕组的前端部分长度比较短,所以散热速度快,损耗率也非常低。但是与传统的圆铜线相比,若汽车是大功率的驱动电机,那么扁铜线绕组的环流损耗反而更大,并且如果扁铜线经过了弯折使用,那么绝缘层就将会出现损坏和缺口。所以,现今技术人员都将扁铜线使用的局限性作为技术攻克点,因为这项技术若能成功规避其中的弊端,那么就能在很大程度上促进新能源汽车的技术革新。
2.2新能源汽车之多相永磁电机技术
多相永磁电机是具有输出功率比原始的三相电机母线电压更低且转矩脉动很小,容错力却相对很大的内在优势,所以非常适合新能源汽车的噪音、震动和声振粗糙度处理的过程。
2.3新能源汽车之永磁体散热技术
永磁体自身的性能对于车用电机的输出性能来说非常关键,因为其内部温度太高,会导致永磁体发生退磁现象,还可能导致驱动电机能高效率运转的部分减少。所以温度传感器在这方面的应用非常重要,迄今为止却还没有出现可以替代它的新技术。众所周知,解决高功率密
度电机基础上的可耐受高温的永磁体是解决问题的唯一途径。然而现在对于电机散热这一问题的研究,技术人员都是围绕着定子和顶端部分绕组进行探讨,但是如果可以换一个角度进行试验,那可能对提高新能源汽车的动力性方面有所助益。
2.4能源自适应巡航控制系统
该系统运行时,所配置的传感器会对相关信息进行持续性的采集,并对新能源汽车的运行状态、行驶状态进行精准评估。随后,可通过ACC控制单元的特定算法深度运算分析采集数据,并对各执行机构下达控制指令,确保新能源汽车的行驶速度为合理范围内,并满足行驶需求、汽车环境需求。比如,配置的发动机转速传感器、雷达等会对新能源汽车车体、周遭环境进行持续性感知。且在周边区域的车流量相对较小时,会适当对汽车行驶速度进行调整。但是,在进行能源自适应巡航控制研制时,需确保系统可对新能源汽车纵向动力学特征进行现行分析处理工作,从而为ACC下位的控制精度提供保障,并做到对相关数据信息的实时处理,为正确控制指令的下达打下坚实基础。
3新能源汽车电机的优化策略
3.1直流电机技术
优化直流电机可通过控制直流电机速度和简化直流电机电路来实现驱动技术的优化。(1)无级变速优化。当电流由动力电池侧流出,可以利用直流母线电容来减少谐波电流,然后再控制绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的开关和其他控制单元的配合,将直流电最终逆变成交流电,并作为电机的输入电流。通过串联电阻器或改变电机绕组的匝数,可以对电机进行速度调整,利用恒定的电机端部电压和恒定的电流,可实现电机的无级变速。(2)电机电路优化。在电机转子旋转过程中,需要通过接触器来改变电机的电枢或磁场的电流方向,从而达到转子持续旋转的目的。在交流感应电机的驱动下,通过改变三相电流在磁场中的相序,可以达到控制电机转子转向的目的。
3.2交流异步感应电机技术
优化交流异步感应电机作为感应电机的一种,可通过提高系统的最优效能及调节电机电压的方式进行优化控制。感应电机一般工作在全压力下,当电机从空负载到满负载时,其磁场变化很小。若在轻负载状态下,将端压调得较低,则可减少定子电流中的无功输出,提高系统的恒定功率因数。以交流异步感应电机的软启动为核心,对其进行拓展优化。根据提高恒定功率因数的原则,在单片机的功率因数测量电路及软启动装置的可控硅调压电路的帮助下,
构建感应电机的闭环控制系统。由于目前交流异步感应电机仍处于非经济运行状态,并且大部分电机采用的是软启动,极容易对新能源纯电动汽车内部的感应电机造成巨大的能量消耗,所以现如今国内外为了能够弥补这一缺陷,相继开发了电子式软启动器,用于交流异步感应电机技术的启动控制。
结束语
总而言之,电机控制技术的应用无处不在,对新能源汽车的性能提升起到了关键作用。电机控制技术在新能源汽车中的应用,离不开科研人员的辛勤研究,离不开企业的大力投入,也离不开政策的引导和市场的推动。只有大家共同努力,才能充分发挥电机控制技术的潜力,推动新能源汽车的发展,实现绿出行的目标。
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