1、电动汽车驱动研究的背景
随着我国进入汽车消费普及期，汽车拥有量迅速增加，能源需求状况日趋严峻。从1993三菱汽车改装年开始，我国从以前的石油出口国转变成为了石油进口国。据世界能源组织预测，到2010年中国石油进口量将超过1.8亿吨，占总用量的50%以上。我国人口密度集中，大中城市机动车尾气的排放已占相当高的比例，据联合国调查，世界污染最严重的10大城市中有7个在中国gc5[1]。近几年随着我国汽车保有量的快速增长，汽车尾气已成为大气污染的罪魁祸首。在传统汽车领域，我国与发达国家相比，差距较大，而在电动汽车领域，我国与国外技术水平和产业化程度差距相对较小，或者说基本处于一个水平线上。我国电动汽车的研发已有了一定的基础，一些企业在上世纪90年代中期已推出了电动汽车样车，但目前还没有形成规模化生产。因此我们必须抓住这一机遇，大力发展电动汽车，使电动汽车的研发和产业化跃居世界前列[2]。
在美国，近几年美国能源部与汽车业合作伙伴合作，主要研究和开发混合动力汽车，并使其
（1）HEV推进系统(Propulsion)研发：主要集中于整体设计、开发、整合和测试。整个研发分两个阶段：第一阶段重点集中在混合动力推进系统。主要考虑引擎、电动单元(HPU)能源储存技术；第二阶段进一步将混合推动系统与其它研发新技术，例如新的汽车材料等结合和整合。另外，新研发的HEV技术必须满足环保部门所制定的废气排放标准，而且要满足性能好、车行距离长、安全和便宜等要求；
（2）进一步改进和改善已研发出的可用技术，重点在技术性能和经济实用上，以保证HEV产品市场可接受。
我国政府大力支持电动汽车的发展，科技部在国家的“863”计划中特别设立了电动汽车重大专项。重大专项提出了“三纵三横”研究开发布局：“三横”是指纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车的整车；“三纵”是指电池、电机和控制系统的关键零部件[4]。
2、电动汽车对驱动系统的要求
电动汽车电机驱动系统除了具有普通电气传动的共性外，还应满足电动汽车的特殊要求。电动汽车的核心是要用电气传动系统取代机械传动系统、用电池代替汽油作为车载能源，在零排放或少排放的前提下满足燃油汽车各项性能、价格指标的要求。因此，电动汽车对其电机驱动系统有以下几方面的要求[5][6]：
（1）瞬时功率大，过载能力强，加速性能好；
（2）调速范围广，包括恒转矩区和恒功率区，在恒转矩区要求低速运行时具有大转矩，以满足快速起动和爬坡要求；在恒功率区要求低转矩运行时具有较高的速度，以满足汽车在平坦路面上能够高速行驶的要求；
（3）在整个运行的范围内效率最优化，提高一次充电的续驶里程；
（4）具有良好的环境适应性，在不同的工作条件下能可靠地运行；
（5）再生制动时能量回收率高；
（6）维护简单，工作噪声低。
随着电力电子技术的迅速发展，最近的电动汽车上已经开始使用无刷直流电机。永磁无刷直流电机同其它电机相比具有几个明显优点：①永磁无刷直流电动机没有电刷、而是利用电子换相，故克服了任何由电刷引起的问题。②永磁体安装在转子上、电枢绕组装在定子上，故散热性能好，产生的热量更容易散发出去；结构也变得简单，并且节省了空间使其磁场损失也得到了减少。③它的起动、调速特性类似于直流电机，控制简单，同时也克服了同步机的缺点，又具有功率因数高的优点[7]。
3、电动汽车驱动控制策略
控制策略选择的好坏直接关系到控制系统的性能。对于任何控制系统来说都有三个基本要求：稳、准、快。其中“稳”是最根本的要求，“准”是稳态要求(稳态误差要小)，“快”是动态要求(超调量要小，调节时间要短)。对于任何一套需要无刷直流电动机控制系统的仪器或设备，必然对其无刷直流电动机控制系统都有相应的静、动态性能要求。在一些高、精、尖领域(如航空航天等)，其对无刷直流电动机控制系统的性能要求可以说是相当苛刻的。由于无刷直流电动机控制系统转速静差率的存在，采用开环控制技术不能消除静差率，不
能满足控制系统稳、准、快的三个基本要求，故在实际工程应用中的无刷直流电动机控制系统都是采用闭环控制技术来实现的。无刷直流电动机转速负反馈单闭环控制系统可以在保证系统稳定的条件下实现转速无静差，但又不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩，因而常在对动态性能要求不高的场合采用。如果对系统的动态性能要求较高，例如要求快速起制动、突加负载动态速降小等等，单闭环控制系统就难以满足要求。为了改善无刷直流电动机控制系统的动态特性，就很有必要在速度负反馈单闭环控制系统的基础上再引入电流负反馈环来控制系统动态过程的电流和转矩。对于本系统而言，为了满足无超调、抗负载扰动能力强、实时性和快速响应性好的要求，系统采用转速环、电流环的双闭环控制策略，其中，电流环的一个重要作用就是保证电枢电流在动态过程中不超过允许值，即电流环首先能够起到抑止超调的作用，对于转速环，稳态无静差是最根本的要求。
本文采用PID控制算法，江淮同悦两厢报价PID控制是最早发展起来的控制策略之一，由于PID控制器具有简单而固定的形式，算法简单、可靠性高，在很宽的操作条件范围内都能保持较好的鲁棒性，能给设计人员提供一种简单而直接的调节方式，故在工业控制过程中，PID控制器是应用最多的一种控制方式。按偏差的比例、积分和微分进行控制的调节器简称为PID调节器，是连续系统中技术成熟应用广泛的一种调节器。它的结构简单，不一定需要系统的确
切数学模型，参数易于调整，在长期的应用中积累了丰富经验。将它移植到计算机控制系统，通过软件予以实现，对于大多数控制对象都能获得满意的控制效果。所以人们常常采用数字PID调节算法，并根据经验和实验在线调整参数，具有很强的灵活性和适应性。由于软件设计的灵活性，数字PID算法可以很容易得到修正而比模拟PID调节器的性能更完善，因此数字PID控制算法是控制中常用的一种基本控制算法[8]。
4、研究的方法及意义
为了进一步设计出性能优越的电动汽车驱动无刷直流电机控制器，以Matlab/Simulink为基础，建立了电动汽车无刷直流电动机驱动系统的仿真模型，并通过仿真模型对电动汽车驱动方式进行了仿真分析，在开发调试阶段大大缩短了研发周期。
参考文献
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[2]曹秉刚，张传伟，白志峰，李竟成．电动汽车技术进展和发展趋势[J]．西安交通大学学
报，2004，38(1)：1~5．
[3]王宇宁，姚磊，王艳丽．国外电动汽车的发展战略[J]．汽车工业研究，2005，(9)：1~3．
[4]阚萍．中国电动汽车的研究概述[M]．安徽科技，2004，(7)：33~34．
[5]范健文．电动汽车电气驱动系统[J]．广西工学院学报，2003，(2)：51~55．
[6]闫大伟，陈世元．电动汽车驱动电机性能比较[J]．汽车电器．威廉姆斯车队2004．(2)：4~6．比亚迪e6报价
[7]李钟明，刘卫国，刘景林等．稀土永磁电机[M]．北京：国防工业出版社，1997．
[8]周雪琴．计算机控制系统[M]．西安：西北工业大学出版社，1998．
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