新能源汽車電機控制技術優化策略及發展趨勢研究

關鍵詞：新能源汽車；電機控制技術；性能分析

0引言

對于新能源汽車而言，在當下最需要解決的問題就是電力傳輸系統問題，也就是我們常說的電機控制技術。根據筆者調研發現，目前國內各新能源車企在電機控制方面雖然已經投入了大量的資金與技術，但總體發展水平仍然相對滯后，其中也存在著各種問題。

1汽車電機概述

從類型方面來看，我國新能源汽車的電機可分為兩類，即直流電動機以及交流電動機。其中直流電動機在造價方面更低，結構更簡單，并且擁有不錯的效率；相比之下交流電動機則結構復雜、成本較高但是在效率方面則更具優勢。也正因如此，導致如今的新能源汽車之中往往會根據車輛自身的定位來選擇不同種類的電動機，如永磁無刷直流電動機等。當然，隨著技術能力的提升，其他形式的電動機也陸續推出[1]。至于電機控制技術方面，目前則主要采取了驅動電機、控制電機和其他輔助電機三種模式進行控制，此外，還需要采用不同的方法對各類控制電機進行優化設計。

2新能源汽車電機控制技術的優勢與劣勢

2.1新能源汽車電機控制技術的優勢

在我國新能源領域，負責提供動能的電機可以分為直流電機與交流電機兩種。其中正如上文所言，直流電機結構簡單且造價便宜，但總體能量輸送方面稍遜一籌，因此只能應用于電動自行車和電動三輪車等領域。不過近兩年隨著科學技術的發展，直流電機在使用領域方面也有了進一步的拓寬[2]。比如逐漸在新能源汽車領域嶄露頭角的無刷直流電機技術，它采用三相交流電作為電源驅動交流旋轉磁場，并且自身具有良好的電磁兼容性，可以進行無級調速。至于交流電機，其特點是擁有更好的動能輸送能力，因此可以用于汽車、機器人等領域。并且交流電機運轉過程中可以有效地減少電磁干擾對周邊環境所造成的影響。

2.2新能源汽車電機控制技術的劣勢

目前，我國在新能源汽車電機控制技術領域雖然取得了長足進步，但這些成績均屬于實驗階段，換言之當前國內電機控制領域真正的劣勢，主要集中在實際運行過程中所遇到的各類問題。比如在實際的車輛試驗中，會出現電機噪聲過大的情況，以往為了解決該問題會采用隔音材料或者降噪減震裝置來降低電機噪音，但這一操作流程會造成電機的局部發熱而導致部分失靈。因此需要采取一定的措施對電機進行控制。根據科學研究，日常生活中電磁噪音往往與交流電頻率有關，而交流電頻率與電壓有關。特別是在使用了交流電機的新能源汽車當中，由于交流電頻率本身與電壓有關，汽車中的電磁設備在運行過程中會向外發射一些高頻磁場和低頻磁場，從而導致電磁噪聲的產生[3]。除了噪聲之外，如果對電機的使用過程不施加控制，還會造成電機的表面振動，進而聲波向外輻射，即電動機表面輻射噪聲。

3新能源汽車電機控制技術應用過程中所遇問題

3.1控制算法極為復雜

目前新能源汽車在電機控制技術領域面臨著諸多挑戰，其中最大的挑戰來自控制算法的復雜性。眾所周知，新能源電機需要在不同的工作環境下做出各種操作指令，如加速、充電和制動等。而這些指令要求電機控制的算法要具備較強的靈活度與適應性。正因如此，相關設計人員在開發控制算法時就需要將電機的各種特性考慮在內。而隨著考慮電機特性的增多，電機控制的算法變得愈發復雜。這不僅增加了電機控制技術的設計難度，而且對于電機控制器本身也提出了更高要求，從而使得生產成本明顯提高。因此，控制算法越復雜，相關電機控制產品推出的時間就越晚，也越影響用戶的使用體驗。

3.2系統集成難度較大

系統集成難度大也是新能源汽車電機控制的主要難點之一。由于新能源汽車電機控制是由多個子系統共同完成，這些子系統各自具有不同的軟硬件架構，因此想要子系統之間充分協調并且平穩運營，需要多種控制策略相結合[4]。一般來說，控制系統涉及的策略越多，其結構就越復雜，也就意味著有更多的數據互通以及接口適配等問題需要調整和協調，而這些手段的調整不僅需要理論方面的不斷研究，而且還需要在實際的測試之中收集反饋結果，因此會耗費相當大的時間與精力，也是目前需要攻克的技術難點之一。

3.3實車路試周期較長

新能源汽車電機控制技術的應用，需要經歷大量的實車路試。其目的在于可以收集數據并對相關技術進行后期優化，以保證真車上路時能夠為駕乘人員提供更好的使用體驗。目前新能源電機控制的實車路試時間周期較長，嚴重影響了相關工作的進度。造成這種情況發生的原因有兩點，其一是因為電機控制技術的算法優化過程漫長且極為復雜，需要針對不同場景進行全面的測試與評估，這就需要投入大量的時間和人力資源，從而導致實車路試周期較長。其二是因為新能源汽車的電機控制系統并非單一存在，而是要與車輛的其他系統共同集成，因此在實驗的過程中還需要同步貫徹其他系統的反饋數據，確保整車的各個系統都能順利運轉，這類實驗與觀察也非常耗時。

3.4車企技術研發力度==不夠

相比起國外擁有豐富經驗的龍頭級車企而言，目前我國新能源汽車制造企業在核心技術與硬實力方面仍然存在不足，對于專利技術的把控能力不強，特別是新能源純電驅動汽車領域的不少核心部件仍然存在“卡脖子”的情況，應當心這類核心部件遭遇西方管制。細分到電機領域，如何延長電機使用壽命，如何提高使用效率也是當前很多新能源車企頭疼的問題。因此在后續的發展當中，突破核心技術壁壘，提高電機使用率將成為國內新能源車企技術攻克的重點與難點。

3.5動力電池技術相對落后

與國外先進的動力電池技術相比，國內同類型技術目前仍處于弱勢位置，大部分國內電池生產商的產品在質量與性能方面還有待提高。考慮在傳統燃油汽車時代，由于技術方面存在著先天缺陷和不足，導致我國汽車長期受制于外國先進的技術和零部件，因此在新能源汽車領域，必須打破國外公司的壟斷，特別是在動力電池方面，要敢為人先，走出一條遠超國外的道路。

4新能源汽車電機控制技術的優化策略

4.1在設計方面采取模塊化和標準化

在對新能源汽車電機控制技術的優化升級過程中，模塊化與標準化是更為有效的方法。所謂模塊化就是將電機控制的整個系統分解成若干個相對獨立且分工明確的小型模塊，然后通過明確的接口連接其他相關模塊。采用模塊化對現有電機控制技術進行優化，可以大幅提升系統的靈活性與擴展性，同時相互獨立的小型系統也方便日后維修與保養，這將大幅降低后續購車人員的操作成本。而標準化則主要強調連接各模塊的接口與算法應當采用同一套定制化標準，使不同的硬件設備在同一系統中互相替換和協同，提高系統的擴展性和兼容性。模塊化與標準化在電機控制技術優化方面的使用，能夠大幅提高電機控制系統的使用效率，并且在穩定性方面也有所保證。

4.2加強測試平臺的建設

測試數據是新能源汽車電機控制技術優化的關鍵，因此為了達到更滿意的測試效果，需要對當前車輛的測試平臺進行優化升級，目前針對測試平臺的建設方案主要可以分為兩種，即打造虛擬仿真測試平臺以及加強實驗室測試平臺建設。其中前者可以模擬不同環境下車輛電機控制的具體情況，并且由于全部數據由模擬產生，減少了對于實際道路測試的依賴性，在一定程度上降低了測試的成本與時間[5]。而加強實驗室測試臺架的建設，則可以通過搭建能夠反復使用且可控的實驗環境，對電機控制系統的性能和功能進行深入測試和評估。通過實驗測試臺架進行實驗更為精準且直觀，同時在獲取性能數據方面也更為精準。另外實驗室測試臺架還能模擬不同路況，并根據具體路況評估電機控制系統的安全性與可靠性，可以更好地掌握電機控制系統的行為和性能，為優化策略提供可靠的試驗基礎。

4.3選用高性能車載計算平臺

積極選用高性能的車載計算平臺也是實現新能源汽車電機控制技術優化的重要途徑。考慮到性能越高的計算平臺，其能夠提供的車輛駕駛參數就越豐富，并且可以憑借著強大的運算能力來得出實驗想要的數據，進而為提高電機控制的精度提供便利條件[6]。同時，車載計算平臺質量越好，就越能夠起到過濾信號等作用，也更符合當前車輛駕乘人員的實際需求，具有極低的故障率與較高的可靠性，對便捷駕車而言幫助巨大。

4.4積極開展產學研合作

國內新能源車企加大在產學研方面的深度合作，能夠以最快的速度將最尖端的科學技術應用到新能源汽車方面，從而加速對電機控制技術的優化，同時積極參與產學研合作對于相關企業本身的技術能力提升也非常有幫助，最終企業的部分盈利還將以助學基金的形式反哺相關研究所，最終形成積極的良性循環。

4.5對直流電機技術進行優化

在新能源汽車電機控制系統當中，還需要注意對現有的對直流電機技術進行不斷的升級與優化。考慮到此項技術是對新能源汽車的重要性，因此對相關技術進行優化勢必會提高車輛電機控制的效率與能力，最終提高我國新能源汽車的科技含量與操作體驗。

5未來新能源汽車在電機控制方面的發展趨勢

5.1向高精度控制方向發展

隨著新能源汽車使用場景的日益廣泛，人們對于這種全新交通工具的要求也越來越高。因此，新一輪的新能源汽車發展大潮已經到來。在新一輪的發展趨勢當中，對于新能源汽車而言，電機控制精密度的提高肯定是眾望所歸，它不僅直接影響著駕乘人員的使用體驗甚至是人身安全，而且對我國新能源汽車產業的發展具有極強的推動力。因此在未來的新能源汽車領域，除了對現有電機控制技術進行調整與優化之外，勢必還將有更符合科技水平的全新控制技術出現，讓我們拭目以待。

5.2控制策略向智能化方向發展

除了在精度方面的提升之外，為了滿足更多駕乘人員的使用體驗，未來的新能源汽車在電機控制技術方面，必定會向控制策略的智能化方面逐步發展。相比起傳統控制策略機械、生硬的操作體驗，智能化的電控設計必然會增強駕車與乘車的體驗感與舒適度，提高車輛的行駛效率，并且可以根據車輛的實際駕駛情況做出智能判斷。

當然，越是智能化的控制策略，越需要技術力方面的提升以及大量的數據分析，這也是接下來我國新能源汽車領域需要重點布局的項目之一。據相關媒體報道，目前我國已經開發出了一種基于神經網絡的電機控制系統，該系統就是能夠在保證駕駛安全的同時，為駕乘人員帶來更多的智能化操作體驗。

6結束語

在新能源汽車領域，電機控制技術的優化與研究對于提高整車操作感與舒適度方面具有非常重要的意義。就目前形式來看，我國新能源汽車電機控制技術在研發與實際應用階段還存在著諸多問題，這些問題想要得到解決還需要全行業投入大量的人力物力與財力，特別是需要持續推進新能源汽車電機控制技術相關理論、設備、集成技術等方面的協同創新，以進一步提升新能源汽車的性能。與此同時，在了解到新能源汽車電機控制系統的重要性之后，我們還需根據當前的形勢判斷出未來新技術發展的主要趨勢，并以此為契機進一步提升行業理論知識，以求能夠盡快適應新技術的發展要求。