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文献综述
论文题目 电动节能车驱动控制系统设计
1 电动汽车研究现状
新能源汽车作为中国战略性新兴产业之一，产业规模和技术水平发展迅速，从2015年产销量跃居全球首位开始，产销规模连续3年蝉联全球第一。截至2017年底，中国新能源汽车保有量已超160万辆，占全球新能源汽车保有总量的50%。 [1]
中国政府高度重视新能源汽车的发展，2009年以来，陆续出台一系列新能源汽车产业政策，已逐步形成较为完善的政策体系，从宏观统筹、推广应用、行业管理、财税优惠、技术创新、基础设施等方面全面推动了中国新能源产业的快速发展，并初步实现了引领全球的龙头作用。中国新能源汽车产业政策体系如表１所示[2-3]
表１中国新能源汽车产业政策体系
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宏观统筹 |
汽车产业振兴规划；战略新兴产业发展规划；工业转型升级规划；中国制造2025；节能与新能源汽车产业发展规划；汽车产业中长期规划；hellip;hellip; |
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推广应用 |
十城千辆推广工程；新能源公交运营补贴办法；扩大混合动力城市公交示范推广范围；关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知；新能源汽车政府采购方案；京津冀公务领域示范推广方案；加强示范推广管理；hellip;hellip; |
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行业管理 |
新能源汽车生产企业产品准入管理规定；新建纯电动乘用车企业管理规定；积分并行管理办法；汽车动力电池行业规范条件；关于完善汽车投资项目管理的意见；外商投资管理目录；hellip;hellip; |
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财税优惠 |
私人购买新能源汽车补贴试点的通知；四部委关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知；关于2016～2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知；关于免征新能源汽车购置税的公告；关于新能源汽车免车船税的通知；hellip;hellip; |
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技术创新 |
电动汽车十二五科技发展规划；技术创新财政奖励资金管理暂行办法；电动客车安全技术条件；关于开展新能源汽车技术创新工程的通知；燃料电池技术战略方向规划目标；国家“八六三”／“九七三”计划；新能源汽车重大专项试点；hellip;hellip; |
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基础设施 |
电动汽车充电基础设施发展指南（2015～2020年）；关于新能源汽车充电设施建设奖励的通知；电动汽车用电价格政策；关于十三五新能源汽车充电基础设施奖励政策及加强新能源汽车推广应用的通知；关于加快充电基础设施建设的指导意见；住建部关于加强充电设施规划建设工作的通知；hellip;hellip; |
2017年，中国新能源汽车产销均超过70万辆，其中，新能源乘用车产销量占2/3，新能源商用车产销量占1/3，除个别乘用车车型外，绝大部分新能源汽车（含全部新能源商用车）均配套中国自主研发的驱动电机及控制器产品[4]。
美国、日本作为发达的国家的代表己于多年前研发电动汽车了。因此在研发电动汽车的领域里面，拥有最先进的技术和方法，成为了当前电动汽车领域内行业领跑者。随着二十一世纪的来临，电动汽车开始进入了人们的视野，美国企业推出了一款新的能源汽车，迅速的占据了电动汽车新能源市场，成为了当前新能源汽车的领头者[5]。
日本电动汽车公司发展以本田、丰田和日产为主导，其混合动力技术和燃油发动机技术的发展处于世界领先地位。日本计划，到2020年实现将电动汽车销量占新车总销量的比例提高到50％；到2030年时，将其提高到70％；到2050年时，电动汽车保有量达到880万辆。[6]
欧洲国家高度重视节能与减排，制定了严格的车辆能耗和排放法规，以控制运输的碳排放量，并计划到2020年新车CO2排放降至95 g/km的目标，欧洲各国高度重视燃料电池以及氢能的研究与开发。欧洲国家，挪威、德国、英国、法国和意大利等包括宝马、奔驰、奥迪、大众、沃尔沃、雪铁龙和雷诺等各知名汽车公司青睐于插电式混合动力的研发，如雷诺ZOE、雷洛twizy纯电动汽车，宝马插电式混合动力i8、纯电动跑车i3，大众插电式混合高尔夫TwinDriver等。[6]
2 电机驱动系统应用与发展
- 电动车驱动电机系统主要应满足以下性能要求［7 － 8］
(1) 良好的输出特性。在起动和爬坡时，应具有较大的输出转矩; 在巡航时，应具有较高的转速; (2) 转速范围大、响应速度快;
(3) 在较宽范围内都具有高效率，能量回收效率高;
(4) 机构坚固、重量轻。
- 几种常用的驱动电机性能比较如下表所示［9］
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直流电机 |
感应电机 |
永磁电机 |
开关磁阻电机 |
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峰值效率 |
85%-89% |
90%-93% |
95%-97% |
lt;90% |
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负荷效率 |
80%-87% |
79%-85% |
90%-92% |
78%-86% |
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功率密度 |
低 |
中 |
最高 |
高 |
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寿命 |
短 |
长 |
长 |
长 |
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可靠性 |
差 |
好 |
中 |
好 |
2. 1直流电机
在过去几十年中，直流电机曾普遍应用于电动车驱动系统中。直流电机系统的重量大、效率低，而且电刷和滑环的存在，阻碍了其在电动车中的进一步应用[10]。
随着电力电子技术的发展和新材料的应用，直流电机驱动系统基本上已经被其他驱动电机系统所取代。
2. 2感应电机
感应电机具有简单、可靠，转矩脉动小和噪声低等优点，被较早地应用于电动车驱动系统中。目前，国际上知名的电动车感应电机开发厂商包括AC Propulsion公司、BRUSA公司、Siemens等。国内较主要的有东方电气东风电机和大连电机等。
由于感应电机具有低价格、易维护、高可靠性等特点，因此其在电动车驱动领域被广泛应用。但是，相较于永磁电机，感应电机的功率密度低和效率低等缺点，制约了其在部分电动车驱动领域的应用。另外，电动车感应电机的驱动控制，尤其是低速下的
驱动控制一直是一个难点[11-12]。
2. 3永磁电机
由于永磁电机具有很高的功率密度和效率，并且散热较好[13-14]。因此，永磁同步电机系统在电动车领域已经得到了大量应用[15]。目前代表世界最先进技术水平的几款电动车型，包括日产Leaf、丰田普锐斯等，均采用永磁电机驱动。
但是，目前的永磁电机还存在一定的不足。当环境恶劣时，永磁材料可能会发生退磁现象，甚至会带来严重的后果。同时，大功率的永磁电机系统的优化设计与制造，尚存一定的技术难度。此外，高成本也是制约永磁电机系统的一个重要因素。
2.4 开关磁阻电机
开关磁阻电机是一种单边励磁的双凸极电机，具有结构简单坚固、成本低、起动转矩大和低速性能好等优点［16］。
由于开关磁阻电机的噪声和振动较大的问题尚未完全解决［17－ 19］，因此开关磁阻电机在电动车领域的应用并不普遍。目前主要的应用包括克劳瑞德公司的“Lucas”电动车和武汉部分示范公交车等［20］。
2.5 其他电机
近年来，随着电动车愈来愈引起人们的关注，有别于传统电驱动系统的其他新型电驱动系统也被研发出来，并被大量应用于电动车产品中，其中包括轮毂电机、轴向磁通电机和混合同步电机等等。[21]其中，需要我们关注的是轮毂式电动车。
轮毂式电动车采用电子差速控制，省略了传统的汽车部件，提高了传动效率［22］。轮毂电机包括多种结构型式，如内转子、外转子和双转子等［23］。早在上个世纪，众多世界知名厂商开发并推出了轮毂电机及轮毂电机驱动的电动车。
但是，采用轮毂电机，电动车辆的非簧载质量明显增加，降低了行驶的平稳性和操控性。另外，轮毂电机工作环境恶劣，在密封、散热等方面也有较高要求。
参考文献
- 马建,刘晓东,陈轶嵩,汪贵平,赵轩,贺伊琳,许世维,张凯,张一西.中国新能源汽车产业与技术发展现状及对策[J].中国公路学报,2018,31(08):1-19.
- ZHANG X，BAI X．Incebtive Policies from 2006 to 2016 and New Energy Vehicle Adoption in 2010-2020 in China[J].Renewableamp;Sustainable Energy Re-views,2017,70:24-43.
- MA S C，FAN Y，FENG L,et al.An Evaluation of Government Incentives for New Energy Vehicles in China Focusing on Vehicle Policy ，2017,110:609-618.
- 贡 俊，张舟云．车用驱动电机产业发展动态[R]．北京：中国汽车技术研究中心，2017．
- Helen Eisenfe ，Eisenfe Elecrtric Drive Vehicle Report 2006-New York Power Authority，2010.
- 胡堋湫,谭泽富,邱刚,王欣煜,邓明.电动汽车发展综述[J].电气应用,2018,37(20):79-85.
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- 吴秋德.电动汽车动力系统匹配设计及性能仿真研究[D].长春:吉林大学，2011.
- 黄妙华.电动车用异步电机直接转矩控制系统的建模与仿真[D].武汉:武汉理工大学，2005.
- 吴峻，李圣怡，潘孟春.电动车异步电机驱动技术的应用和发展[J].中小型电机，2001,28(1):30-32.
- 徐惠明.国内外电动车用电机的发展概况及趋势[J].船电技术，2001(4):25-30.
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- 代颖.电动车驱动用永磁同步电机的研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学，2004.
- 李洁.开关磁阻电机的性能分析及其优化设计方法研究[D].天津:河北工业大学，2010.
- 谭平.抑制开关磁阻电机振动和噪声方法的研究[D].长沙:湖南工业大学，2011.
- 欧阳启.电动车用开关磁阻电机控制系统研究及实现[D].民沙:湖南大学，2006.
- 林远春.小型电动车用开关磁阻电机设计[D].广州:华南理工大学，2011.
- 孙立志，赵辉，陆永平.电动汽车中的电机驱动系统[J].电工电能新技术，1997，4：14-19.
- 柴海波,鄢治国,况明伟,吴建东.电动车驱动电机发展现状[J].微特电机,2013,41(04):52-57.
- 辜承林.轮毅电机发展思考[J].电机技术，2006(3):3-6.
- Johansen P R.Use of an axial flux permanent magnet in-wheel direct drive in an electric bicycle[J]. Renewable Energy,2001,22(1):151-157.
资料编号：[87120]
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论文题目 电动节能车驱动控制系统设计
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新能源汽车作为中国战略性新兴产业之一，产业规模和技术水平发展迅速，从2015年产销量跃居全球首位开始，产销规模连续3年蝉联全球第一。截至2017年底，中国新能源汽车保有量已超160万辆，占全球新能源汽车保有总量的50%。 [1]
中国政府高度重视新能源汽车的发展，2009年以来，陆续出台一系列新能源汽车产业政策，已逐步形成较为完善的政策体系，从宏观统筹、推广应用、行业管理、财税优惠、技术创新、基础设施等方面全面推动了中国新能源产业的快速发展，并初步实现了引领全球的龙头作用。中国新能源汽车产业政策体系如表１所示[2-3]
表１中国新能源汽车产业政策体系
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