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摘要：近几年来，纯电动汽车以惊人的速度占领着全球的汽车市场，而随着科技进步，其在技术上也获得了飞速发展，因此，我们的视野不能再简单的局限于对燃油汽车的认识，对于纯电动汽车的各项技术也应该有着基本了解。驱动电机及控制系统便是其中重要的一部分，是驱动纯电动汽车行驶的核心部件，本文对此进行分析，以供参考。
关键词：纯电动汽车；驱动电机；控制系统
引言
在传统燃油汽车已发展了一百多年，发动机技术相当成熟的今天，我们却发现，不管是出于石油资源的有限性，还是出于对尾气污染的重视对自然环境的保护，还是科技水平的不断提升，世界各大国家目前都将目光逐渐转向了新型能源汽车，不再利用传统的发动机作为动力驱动，而不断探索新型能源。一时间，“新能源汽车”像暴风一样进入了每一位民众的视野，我们同时还听到了各国对新能源汽车全面取代传统燃油车的前景展望。今天我们就来探讨一下纯电动汽车中的一大核心部件——纯电动汽车行驶的驱动电机及控制系统。
1我国纯电动汽车现状
在国内，最贴近民众切身利益的，便是各种力度巨大的补贴政策、牌照政策等。在巨大的优惠条件下，我们在马路上也看到了越来越多的绿色牌照，新能源汽车快速地侵占着传统燃油车市场。我国纯电动汽车已经逐渐投放到相关行业之中，比如某些城市的公共汽车，就是纯电动汽车的一种形式。相比于传统燃油车的驱动方式，即靠发动机做功输出动力，经变速箱、传动轴、差速器等，最后驱动车轮的整套过程来说，纯电动汽车驱动车轮运动的方式就相对简化，齿轮机构被“三电系统”替换，即动力电池系统、电驱系统、电控系统。驱动电机便是电驱系统的核心部件。对纯电动汽车来说，电机的好坏能够直接影响车辆的动力性、乘坐舒适性及经济性能等。在电动汽车的开发中，电机的选择和参数的设置至关重要，因为纯电动汽车零消耗石油，不会产生污染物，因此，是我国目前重点研究和推广的一种汽车，有效地起到了节能减排的作用。我国纯电动汽车驱动系统，是将电能转化为动能的。也就是说，把纯电动汽车的蓄电池电能，转化为汽车的动能，同时还可以把汽车的动能转化为电能，回馈到汽车蓄电池里，增加蓄电池的里程数。但是目前我国纯电动汽车的投产率和使用率并不是很高，但是一直在稳步增长。首先是因为纯电动汽车行驶的距离较短，不适合长途运输，只适合市内运输。而且由于蓄电池的性能提高始终存在技术问题，其密度只是是有密度的1/3，这样不能给纯电动汽车提供足够的能量，保证其长途运输的性能，而且纯电动汽车驱动控制技术也不够完善，所以导致了纯电动汽车主一般要应用于市内短途的运输，但是长途运输，仍然以燃油为主的汽车，这也是影响纯电动汽车销售和发展的主要原因之一。
2 电动汽车驱动控制系统基本组成及其原理分析
纯电动汽车将车载动力电池电能通过控制系统向驱动电机提供电能，再通过电动机控制系统将电能转化为机械能，转化后的机械能通过减速增力矩传动系统转化为汽车的行驶动能，最终实现纯电动汽车的驾驶。核心环节是电机驱动控制系统，主要包含能源供给系统、电力驱动系统、机械传动系统3个部分组成。其中，电力驱动控制系统是电动汽车驱动控制系统的核心，电动机选择的好坏直接影响着电动汽车驱动控制系统性能的优劣。电力驱动系统的电动机要求具有较高的转矩重量比、较宽的调速范围、较好的运行可靠性。早期，电动汽车电机驱动系统主要以他励、并励、串励等方式的直流电动机为主，后期异步感应电动机因其结构简单、使用方便、可靠性好等优点在电动汽车行业得到广泛应用。总体来说，驱动电机主要有直流电动机、交流感应电动机、永磁无刷直流电动机以及开关磁阻电动机等四大类。
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3 纯电动汽车的驱动电机
3.1 纯电动汽车驱动电机的类别
电机的使用非常广泛，按电源的性质不同可分为直流电机、交流电机。家里的儿童玩具、剃须刀等都是直流的小电机。在电动车上，低速的场地用电瓶车有用直流电机的，国内车商一些概念车型也有使用，但都处于研发阶段，尚未量产，而量产车型的绝大部分用的都是交流电机。交流电机也分成两种：同步交流电机，包括励磁同步、永磁同步；异步交流电机，包括单相异步、三相异步电机。另外，开关磁阻电动机作为一种新型电机，因其结构简单、工作可靠、效率高，调速系统运行性能和经济指标比普通的交流调速系统好，具有很大的潜力，也被公认为极有发展前途的电动汽车驱动电机。但开关磁阻电机的振动、噪声较大，控制系统较复杂，目前在大型客车上有所应用，而乘用车领域更多的还是使用三相异步电机、永磁同步电机，其中永磁同步电机使用最为广泛。
3.2 实例分析
以特斯拉为例，不管是出于厂商制造技术方面考虑还是盈利或是其他角度考虑，多年来特斯拉一直在采用交流异步电机，特斯拉的科研人员长久以来不懈努力，突破了交流异步电机的种种使用缺点，将异步电机发扬光大，令特斯拉的驱动性能成为电车届的传奇。但像宝马、雪佛兰、比亚迪等许多厂家都采用永磁同步电机，而特斯拉目前看来也有意开始转型，Model3车型的电机将从原来的交流感应电机改为永磁电机，永磁电机似乎要占领新能源汽车市场。
4 纯电动汽车的控制系统
电机驱动着汽车前行，而控制电机工作的器件便是电机控制器。它主要是由中央控制模块、功率模块、驱动控制模块、各种传感器组成。其中，中央控制模块接收整车上各种部件的信息，将翻译后的指令传给逆变器驱动电路，并检测控制结果。功率模块是逆变器将来自动力电池的直流电变成交流电输送给电动机。驱动控制模块将中央控制模块的指令进行转化，传递给逆变器。传感器便是指系统应用到的如电流、电压、温度传感器、电机转角位置传感器等。驾驶员在车辆行驶过程中会有各种操作，由整车控制器接收驾驶员的指令，如踩油门、踩制动踏板，然后通知各个控制系统工作，包括电机控制系统，互相之间使用CAN通信。电机控制器便是根据接收到的信息向驱动电机发出指令，改变电源电压、电流、频率等参数，控制驱动电机的转速和转动方向。比如是要电机正转，保持前进，还是要反转，开始倒车。另外还有在减速过程中做能量回收，将驱动电机的副扭矩产生的交流电进行整流，给动力电池充电，接收电机转速信号反馈给仪表，实时监测电机运行状态和故障检测，将电机状态参数收集并反复调节，提高控制精准度，最大化保证车辆正常运转。电机控制器的技术含量是相当高的，是纯电动汽车中能够影响到整车性能、成本的部分。而在国内，电机、电控领域自主化程度目前远落后于蓄电池，但在电机控制器的集成方面进步是相当快的，只是对单个零部件的技术上还未取得较好成绩，部分电机电控核心组件如IGBT芯片等仍需依靠国外进口，并未能具备完全自主生产能力，具备系统完整知识产权的整车企业和零部件企业仍是少数。其领先技术依然掌握在国外厂商手中，比如博士集团、大陆集团，日本丰田、日产、日立等，都有自己的代表性产品。
5 结语
以上我们对电动汽车四大关键技术中的驱动电机及其控制系统做了简单的讨论，电机及其控制器作为电子元器件都有着极先进、复杂的技术，我国的研究人员也并未停止脚步，在新能源汽车大力发展的今天，相信科学家们很快便能为世界带来更多的惊喜。
参考文献
[1]罗勇,刘莉,王毅等.纯电动汽车驱动控制策略研究[J].重庆理工大学学报(自然科学),2019,第33卷(3):7-14.
[2]王丽琴,孔博（东莞理工学校）.浅谈纯电动汽车驱动电机及控制系统[J].山东工业技术,2019,(8):49.
论文作者:靳宇星1,常海赐2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/6
标签：电机论文; 电动汽车论文; 控制系统论文; 永磁论文; 汽车论文; 系统论文; 电动机论文; 《基层建设》2019年第22期论文;