帶有負(fù)載跟蹤功能的效率優(yōu)化型新能源汽車電機(jī)控制器

    近幾年來，新能源汽車飛速發(fā)展，成為我國未來汽車產(chǎn)業(yè)的熱門趨勢。從電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)鏈來看，受益端主要可能集中在核心零部件，而核心電機(jī)的研發(fā)受阻。 

一、新能源汽車電機(jī)種類

    新能源電動(dòng)汽車電機(jī)分為交流異步電機(jī)和永磁同步電機(jī)兩大種類，在純電動(dòng)車和插電式混合動(dòng)力車中，異步電機(jī)的應(yīng)用達(dá)到50%～60%。

    1. 交流異步電機(jī)（歐美等國外廠家均在采用）

      優(yōu)點(diǎn)：具有過載能力強(qiáng)、安全性好、體積小、可靠性高及低加工成本、便于維護(hù)等，且異步電機(jī)批量生產(chǎn)的條件非常成熟，已經(jīng)成為交流驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的首選。      

      不足：中輕載運(yùn)行功率因數(shù)低而導(dǎo)致的整體效率低，控制系統(tǒng)復(fù)雜（解決策略將在本文敘述）

    2. 永磁同步電機(jī)（國內(nèi)作為重點(diǎn)，而生產(chǎn)大多是“作坊式”的）

      優(yōu)點(diǎn)：體積小，效率及功率密度高于交流異步電機(jī)

      不足：稀土永磁材料價(jià)格貴，造價(jià)成本遠(yuǎn)高于交流異步電機(jī)；過載能力差、長期運(yùn)行會(huì)由于電機(jī)發(fā)熱而導(dǎo)致消磁，使用壽命短。

二、優(yōu)化型新能源汽車電機(jī)控制器

     目前，電動(dòng)汽車電機(jī)研發(fā)受阻，一是電池技術(shù)；二是稀土等礦物質(zhì)的稀缺，其兩大因素成為新能源汽車技術(shù)和成本上的最大瓶頸。

前面講到，新能源汽車的交流異步電動(dòng)機(jī)唯一的不足就是中輕載運(yùn)行功率因數(shù)低而導(dǎo)致的整體效率低、控制復(fù)雜，神王電氣研發(fā)成功并在多個(gè)國家取得發(fā)明專利的Supermizer-SMX-EV效率優(yōu)化型新能源汽車電機(jī)控制器攻克了這一難題。

附：SMX-EV控制器工作原理

  效率優(yōu)化型電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器（以下簡稱“效率優(yōu)化型控制器”）采用功率跟蹤控制模式，使新能源電動(dòng)汽車電機(jī)的功率緊緊跟隨車輪功率的變化，根據(jù)負(fù)載的實(shí)際需求，實(shí)時(shí)調(diào)整電機(jī)的輸入功率，保證電機(jī)在最小電流和最佳電壓的節(jié)能狀態(tài)下運(yùn)行。

   電機(jī)（異步）在中輕載運(yùn)行時(shí)，由于車載量、負(fù)載、路況、速度變化都很大，間歇性運(yùn)行和變動(dòng)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，鐵損、銅損都很大，效率和功率因數(shù)都很低，造成很大的能源浪費(fèi)，常用的控制方法如直接轉(zhuǎn)矩控制、矢量控制法都不能較好的解決異步電機(jī)的效率問題。效率優(yōu)化型控制器較好的解決了這個(gè)缺陷，提高了電機(jī)的運(yùn)行效率，同時(shí)，內(nèi)部帶有自動(dòng)再生發(fā)電吸收功能，將減速慣性、下坡產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能向蓄電池充電，回收了能量，提高了新能源電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。

   效率優(yōu)化型控制器通過內(nèi)部的MCU單元，在線實(shí)時(shí)檢測新能源電動(dòng)汽車電機(jī)負(fù)載率，當(dāng)電機(jī)的負(fù)載從輕載到重載的變化過程，效率優(yōu)化型控制器根據(jù)電機(jī)的負(fù)載變化，實(shí)時(shí)自動(dòng)跟蹤,檢測數(shù)據(jù)處理，并在線調(diào)整電機(jī)的輸入電壓（V）和負(fù)載電流（I），保證新能源電動(dòng)汽車電機(jī)在高效率、節(jié)能狀態(tài)下運(yùn)行。使得異步電機(jī)的整體效率高于等于永磁電機(jī)的效率，同時(shí)又克服了永磁電機(jī)的過載能力差、壽命短、價(jià)格高等各種缺陷。

 2. 降低電機(jī)的鐵損、銅損，延長電機(jī)壽命

把電機(jī)輸入的電功率被轉(zhuǎn)換成為負(fù)載設(shè)備需要的機(jī)械出力和新能源汽車電機(jī)自身的損耗兩部分。

   下図所示、新能源汽車電機(jī)自身的損耗又由磁鐵的「鉄損」、導(dǎo)線的「銅損」及軸承摩擦、風(fēng)扇的機(jī)械損組成。Supermizer-SMX-EV效率優(yōu)化型新能源汽車電機(jī)控制器在線檢測新能源汽車電機(jī)負(fù)載率的變化（車上人多人少的變化、上坡、下坡行走），根據(jù)負(fù)載的實(shí)際需求，實(shí)時(shí)調(diào)整新能源汽車電機(jī)的輸入功率，保證在最小電流和最佳電壓的節(jié)能狀態(tài)運(yùn)行。從以下的公式可以看出,新能源汽車電機(jī)電流和電壓的最小化就可以使新能源汽車電機(jī)自身的「鉄損」和「銅損」減到最小,實(shí)現(xiàn)在節(jié)能運(yùn)行的同時(shí)減少新能源汽車的發(fā)熱,大大延長電機(jī)的使用壽命。

三、電機(jī)50HZ運(yùn)行、跟蹤負(fù)載節(jié)能的概念

為比較直觀地理解跟蹤負(fù)載，2007年5月，委托國家電梯質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心進(jìn)行了測試，記錄下了觀的人數(shù)變化和數(shù)據(jù)變化，即證實(shí)了控制器的跟蹤負(fù)載功能是在50HZ運(yùn)行的前提條件下，通過負(fù)載變化在線調(diào)整電機(jī)的輸入功率，使得電機(jī)一直保持在高功率因數(shù)狀態(tài)下運(yùn)行。

附：國家電梯質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對(duì)SMX系列電機(jī)控制器的負(fù)載追蹤功能的檢驗(yàn)報(bào)告

四、 Supermizer-SMX-EV新能源汽車電機(jī)控制器的適用范圍

     1.適用于新能源汽車的交流異步電機(jī)，在相同的充電電池量并且不改變電機(jī)運(yùn)行速度的前提條件下，相比傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器續(xù)航達(dá)30-50%。

    2. 適用于新能源汽車的永磁同步電機(jī)、無刷直流電機(jī)，功能并列于矢量（轉(zhuǎn)矩）型控制器。