解析電動(dòng)汽車(chē)電機電控技術(shù)

　　現階段關(guān)于電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵零部件的討論，大部分主要集中在對動(dòng)力電池的討論上，而對電機電控等方面的探討，卻少之又少。究其原因，一方面是關(guān)于動(dòng)力電池技術(shù)的發(fā)展上，不時(shí)有新技術(shù)與新熱點(diǎn)出現，容易吸引媒體與讀者的注意。而電機電控方面，新技術(shù)新熱點(diǎn)則少之又少；二是在電機電控領(lǐng)域，尤其是在電控領(lǐng)域，國內供應商還處于一個(gè)相對初級的階段，所研發(fā)的產(chǎn)品還無(wú)法達到國際領(lǐng)先水平，這也極大的限制了廣大消費者們對電機電控技術(shù)的關(guān)心。鑒于篇幅所限，筆者只對電機電控的基本知識為大家做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，希望對大家能有所幫助。

　　電機技術(shù)解析

　　所謂電機，顧名思義，就是將電能與機械能相互轉換的一種電力元器件。當電能被轉換成機械能時(shí)，電機表現出電動(dòng)機的工作特性；當電能被轉換成機械能時(shí)，電機表現出發(fā)電機的工作特性。大部分電動(dòng)汽車(chē)在剎車(chē)制動(dòng)的狀態(tài)下，機械能將被轉化成電能，通過(guò)發(fā)電機來(lái)給電池回饋充電。

　　電機主要由轉子，定子繞組，轉速傳感器以及外殼，冷卻等零部件組成。在新能源汽車(chē)領(lǐng)域，永磁同步電機被廣泛使用。所謂永磁，指的是在制造電機轉子時(shí)加入永磁體，使電機的性能得到進(jìn)一步的提升。而所謂同步，則指的是轉子的轉速與定子繞組的電流頻率始終保持一致。因此，通過(guò)控制電機的定子繞組輸入電流頻率，電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)速將最終被控制。而如何調節電流頻率，則是電控部分所要解決的問(wèn)題。

　　與其他類(lèi)型的電機相比較，永磁同步電機的最大優(yōu)點(diǎn)就是具有較高的功率密度與轉矩密度，說(shuō)白了，就是相比于其他種類(lèi)的電機，在相同質(zhì)量與體積下，永磁同步電機能夠為新能源汽車(chē)提供最大的動(dòng)力輸出與加速度。這也是在對空間與自重要求極高的新能源汽車(chē)行業(yè)，為什么永磁同步電機是廣大汽車(chē)制造商首選的主要原因。

　　除了永磁同步電機，異步電機也因特斯拉的使用而被廣泛關(guān)注。與同步電機相比起來(lái)，電機轉子的轉速總是小于旋轉磁場(chǎng)（由定子繞組電流產(chǎn)生）的轉速。因此，轉子看起來(lái)與定子繞組的電流頻率總是“不一致”，這也是其為什么叫異步電機的原因。

　　相比于永磁同步電機，異步電機的優(yōu)點(diǎn)是成本低，工藝簡(jiǎn)單；當然其缺點(diǎn)就是其功率密度與轉矩密度要低于永磁同步電機。而特斯拉ModelS為何選用異步電機而不是永磁同步電機，除了控制成本這個(gè)主要原因之外，較大的ModelS車(chē)體能夠有足夠空間放的下相對大一點(diǎn)的異步電機，也是一個(gè)很重要的因素。

　　除了同步電機與異步電機之外，輪轂電機也是新能源汽車(chē)電機應用的一個(gè)熱點(diǎn)。輪轂電機的最大特點(diǎn)就是，把車(chē)輛的動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置以及制動(dòng)裝置都整合一起到輪轂內。相比傳統動(dòng)力裝置而言，輪轂電機的優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)，由于省了大量的傳動(dòng)部件，車(chē)輛結構也相對簡(jiǎn)單；當然，在電機的同步控制，涉水密封等方面，輪轂電機依然還有很多問(wèn)題需要解決。

　　電控技術(shù)解析

　　電控單元相當于傳統汽車(chē)的ECU，是電動(dòng)汽車(chē)上對高壓零部件實(shí)現控制的主要執行單元。除了電機控制以外，對車(chē)載充電機，DC-DC單元等相關(guān)組件的控制，同樣也是由電控單元來(lái)實(shí)現的。

　　電控單元的核心，便是對驅動(dòng)電機的控制。動(dòng)力單元的提供者--動(dòng)力電池所提供的是直流電，而驅動(dòng)電機所需要的，則是三項交流電。因此，電控單元所要實(shí)現的，便是在電力電子技術(shù)上稱(chēng)之為逆變的一個(gè)過(guò)程，即將動(dòng)力電池端的直流電轉換成電機輸入側的交流電。

　　為實(shí)現逆變過(guò)程，電控單元需要直流母線(xiàn)電容，IGBT等組件來(lái)配合一起工作。當電流從動(dòng)力電池端輸出之后，首先需要經(jīng)過(guò)直流母線(xiàn)電容用以消除諧波分量，之后，通過(guò)控制IGBT的開(kāi)關(guān)以及其他控制單元的配合，直流電被最終逆變成交流電，并最終作為動(dòng)力電機的輸入電流。如前文所述，通過(guò)控制動(dòng)力電機三項輸入電流的頻率以及配合動(dòng)力電機上轉速傳感器與溫度傳感器的反饋值，電控單元最終實(shí)現對電機的控制。

　　除了對電機實(shí)現控制以為，電控單元也是車(chē)載充電機，DC-DC單元等組件的主控制機構。充電與電機控制正好相反，需要把電網(wǎng)提供的交流電轉換成動(dòng)力電池的直流電，也就是在電力電子學(xué)上稱(chēng)為整流的過(guò)程。而DC-DC單元，則是實(shí)現通過(guò)動(dòng)力電池為12V電池充電的過(guò)程，電控單元需要把動(dòng)力電池端的高壓，轉換成12V電池的低壓端，用以最終實(shí)現為新能源汽車(chē)充電。