电机控制技术在新能源汽车中的应用研究 .pdfVIP

电机控制技术在新能源汽车中的应用研究

随着全球环保意识的提高,新能源汽车已经成为了当前各国汽车工业的发展方

向，尤其在中国，政府和市场都对新能源汽车给予了巨大的支持和鼓励。而新能源

汽车的高速发展也需要技术支持，电机控制技术就成为了其中一个必要的核心技术，

它在新能源汽车的动力传动和驾驶过程中发挥了重要的作用。

一、电机控制技术的概念和发展

电机控制技术是将现代电子技术与机械和电机相结合的一种高科技技术。作为

一种综合学科，电机控制技术主要涉及电机控制器的设计和制造，控制电机的转速、

扭矩、功率因数和能量消耗等方面的研究，以及相应的控制算法、控制策略和控制

器硬件设计等方面的理论分析和应用。

电机控制技术早在20世纪初期就已经诞生了，当时最早应用这种技术的是电

力系统领域。20世纪50年代起，电机控制技术逐渐广泛应用于工业领域，如机床、

飞机、汽车、铁路、海上石油探测和钻探等领域。现如今，随着电子技术和计算机

技术的快速发展，电机控制技术在交通运输、新能源、航空航天、机器人等领域的

应用也越来越广泛。

二、电机控制技术在新能源汽车中的应用

新能源汽车是以电机为动力的汽车，“永磁同步电机”和“异步交流电机”是相对

主流的两种电机类型。对于“永磁同步电机”，其功率密度高、能量转换效率高，能

够大幅提高车辆的纵向性能和动力性能，因而被广泛应用于新能源汽车等领域。而

“异步交流电机”则被应用于一些相对价格较为亲民的新能源汽车型号中。

电机控制技术在新能源汽车中的应用主要包括功率电子元器件、电机控制算法、

电池管理系统和车载充电设备等技术。

1.功率电子元器件

功率电子元器件是控制电机的主要器件，主要包括IGBT、MOSFET、超级电

容等。其中，IGBT是最常用的功率器件之一，它在高电压、高电流、高频率下的

开关速度快、损耗小、寿命长的优势，使其能够顺利地控制电机的相应参数，从而

确保电机能够工作在最佳状态下。而超级电容则通过提供电极间的电流峰值，同时

保持高电压稳定性和长寿命以增加电池使用寿命和提高车辆性能。

2.电机控制算法

电机控制算法是控制电机的核心，在新能源汽车中，主要是通过矢量控制技术

来控制电机，以提高汽车的行驶动力性能和节能性能。而矢量控制技术主要包括定

频控制、磁场定向控制和直接转矩控制。其中，定频控制是最简单的矢量控制技术，

适用于一些较为简单的电机应用；磁场定向控制则具有良好的转速、转矩特性、动

力输出稳定，并且适用于速度和转矩都需要精确控制的应用；直接转矩控制则适用

于需要快速响应的高精度转矩控制特性，可以实现对电动机进行实时控制。

3.电池管理系统

电池管理系统是新能源汽车的重要组成部分，主要用于监控和管理车辆的电池

组，维持电池组的安全、性能和寿命。电池管理系统包括电池均衡、故障诊断、充

电控制、放电控制等模块。电池均衡模块可以使电池组各单体间保持一定的电平差，

从而实现电池首次循环的均衡；故障诊断模块可以实时判断电池组的故障情况；充

电控制模块则控制充电电流和充电周期，以延长电池寿命；放电控制模块可以控制

电池组输出电压、电流等参数，保证电动机高效运转。

4.车载充电设备

车载充电器是新能源汽车与充电站之间进行能量转换的媒介，因而车载充电设

备的质量和性能就显得关键，涉及到新能源汽车的运行效率和能源消耗。目前，车

载充电器主要分为交流充电设备和直流充电设备两种，其中直流充电设备能够更快

地给新能源汽车充电，其充电周期一般在半小时左右。

三、电机控制技术在新能源汽车中的应用存在的问题

虽然电机控制技术在新能源汽车中已经得到了广泛应用，但也存在一些问题。

例如，一些新能源汽车由于技术路线的不同，其电机类型和功率电子器件选型等都

具有一定的不同，这就导致电机控制系统设计需求多样化；同时，由于电池能量密

度的限制，新能源汽车的续航里程和能量消耗均需要得到进一步的提高，这也需要

电机控制技术能够更加智能化和精细化。

综上所述，电机控制技术作为一种核心技术，被广泛应用于新能源汽车的推广

和发展中。电机控制技术的应用使得新能源汽车能够具有更高的动力性能和节能性

能，从而推动整个新能源汽车行业的发展。