新能源汽车动力电机运行性能测试

新能源汽车动力电机运行性能测试

谭咸伟

中车株洲电力机车研究所有限公司，湖南株洲，412001

摘要：现阶段，随着我国社会经济的发展，对快速高效运输的需求也在增长，对汽车的需求也不例外，然而这也导致了石油消费的增加，这种情况被认为对环境不利。因此，人们转向使用替代能源的车辆。但是，目前我国新能源汽车技术支持体系还不健全、充电基础设施不足、研发投入较少、电池续航能力较差，这些问题都有可能制约新能源汽车技术的进一步发展。为此，从新能源汽车性能角度，对其电机控制技术进行分析。

关键词：新能源汽车；动力电机；运行性能测试

引言

随着经济的迅猛崛起，人们的能源保护意识越来越高，为新能源汽车的发展提供了契机。电机驱动控制技术是新能源汽车制造和生产中不可缺少的关键技术，该技术的应用，不仅关系到新能源汽车的能源消耗量和平稳性，还与安全性和舒适性有着密切联系，所以必须对电机驱动控制技术加强重视，对其进行深入探索和研究。当前在新能源汽车生产过程中，可以利用的电机驱动技术类型越来越多，不同的类型有着不同的理论和技术特点。在此背景下，需要将新能源汽车电机驱动控制技术作为重要的课题进行深入研究，积极开展实践和探索工作。

1汽车驱动电机类型

1.1直流电机

早在19世纪，直流电机就成为电动汽车的主要部件，这主要是因为这些电机的调节简单。然而，随着时间的推移，这些电机变得不适合当今技术先进的替代能源汽车。现在，它们只能在低速电动汽车中找到。

1.2感应电机

在感应电机（IM）中，交流电（AC）通过电磁感应过程到达旋转装置。因为感应电机转子的结构似鼠笼，因此其也被称为鼠笼电机。电力直接在旋转装置内感应，这与直流电机不同，在直流电机中，电力通过直流直接输送。感应电机有多种用途，在各个领域都有应用，尤其是在工业驱动领域。

1.3开关磁阻电机

与感应电机类似，开关磁阻电机非常简单，它们没有线圈，其功率主要通过铁制成的转子产生，该转子只有突出的磁极。有一系列开关有助于形成旋转场，从而使转子磁极磁化。由此产生的吸引力使转子保持运动。这种电机效率高，易于控制。然而，由于扭矩波动、噪声和振动，它们不用于新能源汽车中。

1.4同步磁阻电机

与开关磁阻电机不同，这种电机具有绕组，转子为圆柱形，但由各向异性磁性结构复合。对于这类电机，控制它们的速度和扭矩是完全可能的。此外，在某些应用中，可以节省大量能源，如泵和风扇。

1.5永磁电机

近年来，在永磁电机方面取得了重大进展，已经开发出不仅可以节约成本效益而且具有大能量密度的合金。这些在实现效率以及开发轻便紧凑的电机方面发挥了重要作用。在这些类型的电机中，永磁体通常位于转子中，并且基于位置，它根据线圈产生的磁场旋转，这使得速度控制成为可能。

2新能源汽车的发展现状

2.1核心技术竞争力较低

科技水平是支持新能源汽车发展的重要保障，迄今为止，我国关于新能源汽车研发的科技内容遇到瓶颈。在经济水平的促进下，我国已然成为生产汽车大国，但与汽车强国之间还存在一定的差距，关于混合动力汽车的技术研究相对薄弱。纯电动汽车对电池续航能力和电池系统的要求较高，然而核心技术的缺乏，导致新能源汽车的发展较为缓慢，且关于新能源纯电动汽车续航能力的问题，仍未得到有效的解决。

2.2中国新能源汽车产业存在较大差异

关于大型产品工艺技术、生产工艺的成本控制、工艺质量控制以及新能源汽车电池系统集成技术方面，发达国家较为成熟。我国相关技术比较落后，尤其是电池、电气控制技术和电机方面的技术相对缺乏。另外，汽车的关键部件与进口部件相比有待提高。关于电动汽车中电池充电和使用方面，表现为时间较长、寿命较短。目前关于电机控制技术，我国尚未研制出一整套完整技术。

2.3缺乏完善的设施

想要促进新能源汽车的可持续发展，就必须重视基础措施的建设，这也是我国新能源汽车大规模应用的重要基础。当前关于新能源汽车基础建设方面，仍然存在利润较少、成本较高的问题。新能源汽车的主要基础设施是电力建设方面，虽然在相关工程不断扩大的基础上，工程造价有可能得到良好的控制，且规模化的充电站建设均是增加成本投入的重要环节，但在基础设施建设中上述问题仍然是未来面临的较大挑战。电网需要具备良好的充电要求，且电机技术的发展进一步强化了这一要求，需要满足新能源汽车对电能的需求。为了使新能源汽车得到电网系统的支持，需要对电网适应新能源汽车的充电需求进行深入探讨。

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。

新型电子式软启动器的主回路多数情况下采用晶闸管调压电路，该电路由6个晶闸管并联组合而成，串联于交流异步感应电机的三相供电线路上；当电子式软启动器现有的微机控制系统接收到启动指令后，就能够进行数值的计算，电子式软启动器的启动容量为电机额定容量、软启动器启动电流倍数和启动功率因数的乘积。当电子式软启动器启动完成后，就需要将旁路接触器吸合，断路所有的晶闸管，让交流异步感应电机直接投入使用，减少传统启动方式造成的电能损耗。

结语

汽车行业的发展突飞猛进，对石油资源的需求较大，必然会造成严重的环境污染问题，因此积极研发和生存新能源汽车已成为各个国家的重要目标之一。新能源汽车电机控制技术的优化与创新已成为全世界新能源汽车研发人员都在研究和关注的重要方向，电机控制技术的设计优化有利于新能源汽车的开发和应用。同时，电机控制技术的优化和创新，不仅能够提高新能源汽车的性能和可靠性，还能够推动整个行业的技术发展。毫无疑问，未来的新能源汽车市场将会越来越广阔，竞争会越来越激烈，只有不断对电机控制技术进行优化提高，不断地为新能源汽车发展提供技术支持，才能在市场上有更强的竞争力，获得更大的效益。

参考文献

［1］冉玉标.电动汽车用永磁同步电机控制及其效率优化研究[D].武汉:华中科技大学,2019.

［2］唐伟.纯电动汽车电机控制策略研究[D].成都:西华大学,2015.