电动汽车驱动控制系统设计讲解
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表1-2未安装防护设备汽车的排放系数（g/车，km）
排放物质
燃油汽车排放系数
电动汽车排放系数
甲醛
0.87
0
一氧化碳
46.50
0
碳氢化合物
3.52
0
氮氧化合物
2.40
0
硫氧化合物
2.40
0
有机酸（醋酸）
0.87
0
有机酸（醋酸）
0.224
0
在表格1-3中所示，重量为1000kg的传统汽车使用无铅汽油所排放的HC、CO、CO2、SO2分别为0.018、0.91、0.077 1、0.004 5—0.04536kg。其中，电动汽车的尾气排放包含了发电厂气体排放量，分为火力发电厂和天然气发电厂两种情况，意义与燃油汽车相同。表格1-3资料来源于美国通用汽车公司电动汽车技术报告。
表1-31000kg燃油汽车与电动汽车的排放比较
驱动系
统类型
质 量
燃油汽车
（无铅汽油）
1000kg
电动汽车
（火力发电）
1200kg
电动汽车
（天然气发电）
1200kg
HC
0.018
0.000 8
0.002 2
CO
0.91
0.009 1
0.018 2
NO2
0.077 1
0.294 8
0.181 4
CO2
Key words:EV; Drive system; Induction motor; speed sensorless vector control
第
1.1 引 言
电动汽车是一种电力驱动的道路交通工具，其包括了电池电动汽车，混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车等。在第一辆电池电动汽车问世至今以来，电动汽车的发展几经沉浮，并随着科技和社会的进步跨越了不同的时代。
关键词：电动汽车；驱动系统；异步电动机；无速度传感器矢量控制
ABSTRACT
Driving system is the heart of EV and one of the key parts of the vehicle that determines the performance of the EV directly. According to the control technique、the method of induction motor drive system and based on the factual requirement of EV, the speed sensorless vector control was designed in this article. By transforming coordinate, the stator current is decomposing two DC parts which orientated as the rotator magnetic field and controlled respectively, So magnetic flux and torque are decoupled. It controls the asynchronous motor as a synchronous way. Finally, intimation system is established in the environment of Matlab to validate these control arithmetic. The system proved its enormous practical value of application.
83
91
41
SOX
0.004 5-0.453 6
0.181 4-0.771 1
0.000 3
与燃油汽车相比，电动汽车的仅产生少量的电磁噪声和机械噪声，在正常运行时，通常比燃油汽车低10—15dB。在表格1-4中比较了两种汽车在不同时速下的噪声情况。
表1-4燃油汽车和电动汽车在不同车速下的噪声（dB）
电动汽车驱动控制系统设计
摘
驱动系统是电动汽车的心脏，也是电动汽车研制的关键技术之一，它直接决定电动汽车的性能，本文根据异步电动机矢量控制理论，结合电动汽车的实际要求，研究设计基于无速度传感器矢量控制的电动汽车驱动系统。矢量控制通过坐标变换将定子电流矢量分解为转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制，从而实现异步电动机磁通和转矩的解耦控制，已达到直流电动机的控制效果。最后，在Matlab环境中建立了仿真系统，验证了无速度传感器矢量控制系统原理应用于电动汽车驱动系统的可行性。
噪声
燃油汽车
电动汽车
车内
车外
车内
车外
匀速
35
73
67
67
66
50
70
69
70
66
加速
50
81
75
72
百度文库66
50
76
72
71
66
注：速度单位为：km/h
从表中我们不难发现，电动汽车比燃油汽车在环境指标上具有明显的优势。
1.3
随着各种科学技术的高速发展和能源环境问题的双重压力下，电动汽车的研究开发再次进入了一个活跃期，许多技术难点逐渐得到了解决，世界各大汽车制造商纷纷推出各自的电动汽车产品。
现在电动汽车的核心是高效、清洁和智能化的利用电能驱动车辆。其关键技术包括汽车制造技术、电子技术、信息技术、能源技术、电力驱动技术、自动控制技术等等。
本章小结：电动汽车拥有和燃料汽车相反的性能，即电动机在环境、效率等的方面略胜一筹，但是在舒适性、输出功率大小和价格等方面较燃料汽车有一定的差距。因此，对电动汽车高性能蓄电池、高效率电动机、电力变流器、驱动系统的开发是未来电动汽车发展的主要方向。以下几章将对电动汽车驱动系统做简要介绍。
第2章 常用的几种驱动系统
表1-1电动汽车与燃油汽车的废气排放比较（g/km）
废气组成
燃油汽车
电动汽车
CO
17.0
0
HC
2.7
0
NOX
0.74
1（0.023）
CO2
320
0（130）
注：括号的数据考虑了电厂排放的废气
表格1-2列出了未安装防护设备汽车的排放系数，这些事汽车在产生区域以平均40.2336km/h时速为基础的平均排放系数。资料来源：《大气污染影响评价实用技术》。
至人类社会进入20世纪以来，能源危机和环境污染问题成了世界各国面临的两大难题。
1.2
电动汽车以蓄电池的电能为动力，在行驶时几乎没有废气排出，比燃油汽车减少92%-98%，是最被看好的“零污染”汽车。因此，电动汽车的使用时为解决环境污染问题提供了很好的一条途径。
表1-1比较了燃料汽车和电动汽车的废气排放（主要成分）。表格1-1资料来源：《国家重大科技产业工程项目电动汽车实施方案》。
排放物质
燃油汽车排放系数
电动汽车排放系数
甲醛
0.87
0
一氧化碳
46.50
0
碳氢化合物
3.52
0
氮氧化合物
2.40
0
硫氧化合物
2.40
0
有机酸（醋酸）
0.87
0
有机酸（醋酸）
0.224
0
在表格1-3中所示，重量为1000kg的传统汽车使用无铅汽油所排放的HC、CO、CO2、SO2分别为0.018、0.91、0.077 1、0.004 5—0.04536kg。其中，电动汽车的尾气排放包含了发电厂气体排放量，分为火力发电厂和天然气发电厂两种情况，意义与燃油汽车相同。表格1-3资料来源于美国通用汽车公司电动汽车技术报告。
表1-31000kg燃油汽车与电动汽车的排放比较
驱动系
统类型
质 量
燃油汽车
（无铅汽油）
1000kg
电动汽车
（火力发电）
1200kg
电动汽车
（天然气发电）
1200kg
HC
0.018
0.000 8
0.002 2
CO
0.91
0.009 1
0.018 2
NO2
0.077 1
0.294 8
0.181 4
CO2
Key words:EV; Drive system; Induction motor; speed sensorless vector control
第
1.1 引 言
电动汽车是一种电力驱动的道路交通工具，其包括了电池电动汽车，混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车等。在第一辆电池电动汽车问世至今以来，电动汽车的发展几经沉浮，并随着科技和社会的进步跨越了不同的时代。
关键词：电动汽车；驱动系统；异步电动机；无速度传感器矢量控制
ABSTRACT
Driving system is the heart of EV and one of the key parts of the vehicle that determines the performance of the EV directly. According to the control technique、the method of induction motor drive system and based on the factual requirement of EV, the speed sensorless vector control was designed in this article. By transforming coordinate, the stator current is decomposing two DC parts which orientated as the rotator magnetic field and controlled respectively, So magnetic flux and torque are decoupled. It controls the asynchronous motor as a synchronous way. Finally, intimation system is established in the environment of Matlab to validate these control arithmetic. The system proved its enormous practical value of application.
83
91
41
SOX
0.004 5-0.453 6
0.181 4-0.771 1
0.000 3
与燃油汽车相比，电动汽车的仅产生少量的电磁噪声和机械噪声，在正常运行时，通常比燃油汽车低10—15dB。在表格1-4中比较了两种汽车在不同时速下的噪声情况。
表1-4燃油汽车和电动汽车在不同车速下的噪声（dB）
电动汽车驱动控制系统设计
摘
驱动系统是电动汽车的心脏，也是电动汽车研制的关键技术之一，它直接决定电动汽车的性能，本文根据异步电动机矢量控制理论，结合电动汽车的实际要求，研究设计基于无速度传感器矢量控制的电动汽车驱动系统。矢量控制通过坐标变换将定子电流矢量分解为转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制，从而实现异步电动机磁通和转矩的解耦控制，已达到直流电动机的控制效果。最后，在Matlab环境中建立了仿真系统，验证了无速度传感器矢量控制系统原理应用于电动汽车驱动系统的可行性。
噪声
燃油汽车
电动汽车
车内
车外
车内
车外
匀速
35
73
67
67
66
50
70
69
70
66
加速
50
81
75
72
百度文库66
50
76
72
71
66
注：速度单位为：km/h
从表中我们不难发现，电动汽车比燃油汽车在环境指标上具有明显的优势。
1.3
随着各种科学技术的高速发展和能源环境问题的双重压力下，电动汽车的研究开发再次进入了一个活跃期，许多技术难点逐渐得到了解决，世界各大汽车制造商纷纷推出各自的电动汽车产品。
现在电动汽车的核心是高效、清洁和智能化的利用电能驱动车辆。其关键技术包括汽车制造技术、电子技术、信息技术、能源技术、电力驱动技术、自动控制技术等等。
本章小结：电动汽车拥有和燃料汽车相反的性能，即电动机在环境、效率等的方面略胜一筹，但是在舒适性、输出功率大小和价格等方面较燃料汽车有一定的差距。因此，对电动汽车高性能蓄电池、高效率电动机、电力变流器、驱动系统的开发是未来电动汽车发展的主要方向。以下几章将对电动汽车驱动系统做简要介绍。
第2章 常用的几种驱动系统
表1-1电动汽车与燃油汽车的废气排放比较（g/km）
废气组成
燃油汽车
电动汽车
CO
17.0
0
HC
2.7
0
NOX
0.74
1（0.023）
CO2
320
0（130）
注：括号的数据考虑了电厂排放的废气
表格1-2列出了未安装防护设备汽车的排放系数，这些事汽车在产生区域以平均40.2336km/h时速为基础的平均排放系数。资料来源：《大气污染影响评价实用技术》。
至人类社会进入20世纪以来，能源危机和环境污染问题成了世界各国面临的两大难题。
1.2
电动汽车以蓄电池的电能为动力，在行驶时几乎没有废气排出，比燃油汽车减少92%-98%，是最被看好的“零污染”汽车。因此，电动汽车的使用时为解决环境污染问题提供了很好的一条途径。
表1-1比较了燃料汽车和电动汽车的废气排放（主要成分）。表格1-1资料来源：《国家重大科技产业工程项目电动汽车实施方案》。