电动车驱动电机的控制系统设计

2021-11-26刘文豪何清泉陈文凯

魅力中国 2021年26期

刘文豪何清泉陈文凯

（天津金箭电动车有限公司，天津 301741）

引言

电动车驱动电机的控制系统设计是电动车驱动电机生产的重要基础。采用电动车驱动电机的控制系统设计是电动车生产的重要工作内容，良好的电动车驱动电机的控制系统设计可以提高电动车的质量。因此，对电动车驱动电机的控制系统设计进行研究是十分重要的。基于此，下文将就电动车驱动电机的控制系统设计进行详细研究。

一、开展电动车驱动电机的控制系统设计研究的必要性分析

当前，电动汽车作为绿色出行方式得以不断发展，由于其绿色节能的特性，使其需求不断增大，为了顺应电动车行业的发展趋势，对电动车驱动电机的控制系统设计进行研究，以期生产设计出性能更加优良的电动车驱动电机，可以有效推动电动车行业的发展。相比于传统的汽车，电动车具有环保特质，以可再生能源为电动车驱动，驱动电机是电动车的主要动力来源，相当于传统汽车的发动机，绿色环保的特性让电动车作为目前流行的发展产物被用户广泛接受，提高了电动车的质量，因此，必须对电动车驱动电机的控制系统设计进行研究。

二、电动车驱动电机的控制系统设计方法分析

（一）恒功率区控制策略

当电动车驱动电机的转速超过一定范围时，就会进入恒定功率区，之所以进入恒定功率区是为了控制功耗，此时如果想进一步提高转速，提高电动车驱动电机的驱动能力，就需要对电流进行调节。恒功率区采用电机弱磁控制，增大转速的机制是降低励磁动势，从而提高电动车驱动电机的转速，可以通过漏磁磁路和复合转子设计，也可以提高定子直轴电流。当电压达到极限时，永磁同步电机转子磁链就要相应的减小，从而避免提高电动车驱动电机时电压不稳定，从而对电动车驱动电机的运行产生影响。在电动车驱动电机控制系统中，无论是转速调节器还是电流调节器都采用PI 调节器，采用恒功率区电动车驱动电机控制策略的优点之一就是电动车驱动电机功率保持在较为稳定的范围，当提高转速时，也不会使得电压产生过大影响，从而保证电动车驱动电机运行的稳定性。

（二）恒转矩区控制策略

相比于恒功率区控制，恒转矩区控制的方法比较多样，比如电流控制、最大效率控制等。当电流分量为零时，磁阻转矩也为零，电动车驱动电机的控制特性和他励直流电机相似，其中永磁体的存在使得电枢反应比较弱，定子电流没有弱磁分量，无去磁现象发生，因此，恒转矩区控制较为稳定，且结构比较简单。

三、电动车驱动电机控制设计方法研究

（一）计算机辅助设计

计算机辅助设计的实质是利用计算机及其图形设备帮助使用人员进行电动车驱动电机设计工作。在电动车驱动电机系统设计中，计算机辅助设计有以下几个方面的应用：应用计算机对各种不同的方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；将各种各样的设计信息，不论是什么形式的信息，数字、文字或是图形，都能将这些信息存放在计算机的内存或外存里，并能在使用的时候快速地进行检索；在使用计算机辅助设计时，工作人员通常只需要根据基本需求构造出草图，然后将草图交付给计算机，计算机根据需求不断对草图进行修改、优化，自动产生设计结果，最终设计出工作人员期望的工作图，不同于传统的人工设计，在应用计算机辅助设计技术的过程中，工作人员无需人工对图纸进行不断修改，只需要根据设计需求，将电动车驱动电机设计中的相关数据以及产品的各项参数输入到CAD 之中，就可以了，当CAD 捕获到参数时，就开始对数据进行分析计算，最终将符合期望的各项数据以及图纸结果等数据信息呈现在计算机屏幕上，最终得到的设计结果准确性来说相对较高。通过使用计算机辅助设计，可以节省大量的人工计算、设计过程，全部由自动化软件CAD 实现，极大地提高了电动车驱动电机设计的准确性、效率等。

（二）计算机辅助制造

计算机辅助制造的实质就是计算机数值控制，即将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。计算机辅助制造技术能够对产品制造过程进行建模，通过使用计算机对数据进行识别，再使用得到的信息对需要进行设计的产品进行表述，比如：产品形状结构的描述、产品加工特性的描述等。建模完毕后，计算机辅助制造将会初步生成设计的图象，工作人员根据电动车驱动电机设计需求，对图形进行各种变换、编辑、消隐、光照等处理。在建模过程中，系统也会不断地进行信息存储，与人工制造相比，采用计算机辅助制造这项自动化技术省去了大量的计算、数据记录等工作。当设计初步建模完毕以后，就要进行详细分析与优化工作，计算机自动的计算电动车驱动电机设计的体积、重心、转动惯量等重要参数，以确保做好进一步设计工作。数据计算完毕后，计算机就要根据计算出的数据进行模拟、仿真工作，工作人员根据设计草图初步设计出样品，随后对产品进行各种试验与测试，以此测试产品的性能，工作人员要不断对产品进行测试与优化，最终设计出符合预期的产品。通过使用计算机辅助制造电动车驱动电机，不仅可以设计出草图，还可以进行建模，极大地提高了电动车驱动电机设计的智能性。

（三）数据辅助管理

在电动车驱动电机设计过程中，有大量的参数、数据信息需要进行储存，如果采用人工的方式，不仅耗费人力物力，还存在着数据不易保存、整理不够规范等弊端，因此，将自动化技术应用到数据辅助管理工作中，可以为电动车驱动电机设计带来极大的便利。

工作人员利用专门信息辅助管理软件进行数据管理工作，比如，在存储一些数据信息时，工作人员就可以利用计算机的数据库管理等自动化技术。工作人员只需要将图纸、测试数据等中的数据信息登记在电脑中，保存成文件，或者建立一个专门的数据库，将所有的数据信息存储到数据库中等，并利用电脑外部存储设备对信息进行备份即可，自动化软件将会按照设定自动地对数据信息进行存储、分类，无需人工进行干预，当需要使用数据信息时，工作人员只需要在数据库或者文件中进行简单的索引工作就可以查找到所需的数据，这样的方式有效地提高了电动车驱动电机设计工作的效率。需要注意的是，虽然许多数据辅助管理软件已经广泛应用于电动车驱动电机设计中，但是由电动车驱动电机设计规模存在差异，有的电动车驱动电机设计涉及到的数据信息较多，所需的存储空间较多，因此，普通的数据辅助管理系统并不能满足电动车驱动电机设计工作的数据存储需求，而如果此时仍采用计算机存储就可能导致相关数据信息的丢失，因此，当所需要存储的数据信息超出设备存储上限时，在应用自动化技术时，工作人员就必须建立大型的专门的数据辅助管理系统，以存储大量的电子数据。采用自动化技术对电动车驱动电机设计过程中产生的各项数据进行存储，在确保各项参数、数据的准确性的同时，也为电动车驱动电机设计工作带来了极大的便利。