微型電動(dòng)汽車在因其舒適，價(jià)格低廉使用成本比較低，在城鄉(xiāng)市場(chǎng)大受歡迎。從2010年產(chǎn)銷量不足2萬(wàn)輛，到2014年產(chǎn)銷量接近20萬(wàn)輛，五年時(shí)間市場(chǎng)份額增長(zhǎng)將近10倍，近幾年微型電動(dòng)車的發(fā)展可謂迅猛，產(chǎn)銷量一片叫好。從誕生之日起，各種質(zhì)疑聲接踵而至，整車的安全性、合法性、生產(chǎn)資質(zhì)等等各方面的聲音在質(zhì)疑這一新生的產(chǎn)業(yè)。更有專家妄斷低速電動(dòng)汽車就是“垃圾技術(shù)”，任何的產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都有自己的規(guī)律，交通工具的發(fā)展也是如此，道路的改善必將推動(dòng)交通工具的升級(jí)，新型交通工具的出現(xiàn)，又會(huì)反作用于道路硬件條件的提升。但是交通工具在存在形式只有最合適沒(méi)有先進(jìn)與落后之分。如果說(shuō)微型電動(dòng)汽車是“垃圾技術(shù)”，按照這種邏輯，存在了一百多年的自行車更應(yīng)該淘汰出局。微型電動(dòng)汽車從誕生的時(shí)候并沒(méi)有得到政策資金的照顧，然而順應(yīng)了市場(chǎng)的需求規(guī)律，在價(jià)格能接受的情況下，由簡(jiǎn)單入手，然后逐步通過(guò)技術(shù)資金來(lái)提升產(chǎn)品品質(zhì)，進(jìn)一步形成適合這一級(jí)市場(chǎng)的產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)短短5年多時(shí)間的發(fā)展，作為微型電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，經(jīng)歷了三次技術(shù)升級(jí)，性能越來(lái)越穩(wěn)定，適應(yīng)性也越來(lái)越好。

微型電動(dòng)汽車發(fā)展到現(xiàn)在，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)升級(jí)主要經(jīng)歷了三次重大的技術(shù)改造。分別是第一代嫁接場(chǎng)地車驅(qū)動(dòng)技術(shù)，直接將場(chǎng)地車的串勵(lì)控制器及電機(jī)裝到小汽車車殼里面；第二代開(kāi)始針對(duì)小型電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)和特性，有針對(duì)性的設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，更具有調(diào)速換向優(yōu)勢(shì)的他勵(lì)電機(jī)及控制器逐漸替換掉串勵(lì)系統(tǒng)安裝在微型電動(dòng)汽車?yán)锩?；第三代?qū)動(dòng)系統(tǒng)更接近電動(dòng)汽車的要求，對(duì)于小型電動(dòng)汽車的使用特性，交流電控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)顯得更加適合，控制器及電機(jī)的穩(wěn)定性越來(lái)越強(qiáng)，控制算法和控制策略也更加先進(jìn)?？刂破鞯纳?jí)換代也客觀的反映出小型電動(dòng)汽車作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，逐漸由不成熟走向成熟，由低門(mén)檻向高端制造在一步步邁進(jìn)。

1、串勵(lì)電機(jī)控制器

2002年左右房地產(chǎn)經(jīng)過(guò)前期醞釀，逐漸開(kāi)始迸發(fā)活力。為了顯現(xiàn)出樓盤(pán)建設(shè)的高端大氣上檔次，有些地產(chǎn)公司便引入了不燒油又沒(méi)有噪音的電動(dòng)車，早期進(jìn)入中國(guó)的場(chǎng)地車也叫看房車或者高爾夫球車，因其使用方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，無(wú)噪音無(wú)排放，很受一些地產(chǎn)企業(yè)歡迎。此階段的電動(dòng)車還不能嚴(yán)格意義上叫微型電動(dòng)車，這類電動(dòng)車所用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為串勵(lì)電機(jī)和控制器。典型的結(jié)構(gòu)就是斬波器加上一個(gè)換向器，形成一個(gè)控制器總成。

作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的串勵(lì)電機(jī)，其特性就是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩比較大，在連接形式上，轉(zhuǎn)子與定子線圈串聯(lián)，轉(zhuǎn)子與定子電流相同，低轉(zhuǎn)速情況下，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)形成的反電動(dòng)勢(shì)小，流過(guò)電流大，能夠輸出較大的轉(zhuǎn)矩，一旦轉(zhuǎn)速上升，反電動(dòng)勢(shì)增加，流過(guò)電流減小，相應(yīng)輸出轉(zhuǎn)矩變小，整個(gè)機(jī)械特性顯得比較軟。具體的表現(xiàn)就是車上人少的時(shí)候速度能提的比較高，一旦車上人多的時(shí)候，為了維持大的輸出扭矩，整個(gè)車速就會(huì)降下來(lái)。整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)速主要是由斬波器的調(diào)壓來(lái)進(jìn)行調(diào)速，換向的時(shí)候由于串勵(lì)電機(jī)的自身特性，需要在斬波器旁邊安裝一個(gè)價(jià)格不菲的換向器接，由于換向電流都比較大，如果控制器的控制策略或軟件算法跟硬件平臺(tái)不過(guò)關(guān)，經(jīng)常會(huì)引起換向接觸器的燒毀，接觸器的觸點(diǎn)粘合，甚至?xí)龤щ姍C(jī)。因其低轉(zhuǎn)速的優(yōu)良轉(zhuǎn)矩輸出特性，過(guò)載能力強(qiáng)，低速輸出轉(zhuǎn)矩大，所以在運(yùn)貨車、場(chǎng)地車這些場(chǎng)合運(yùn)用的比較多。最早在沒(méi)有現(xiàn)成的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的情況下，微型電動(dòng)車出現(xiàn)直接將此類動(dòng)力系統(tǒng)直接引入，在應(yīng)用的過(guò)程中出現(xiàn)相應(yīng)的續(xù)航里程無(wú)法上去，沒(méi)有能量回饋，經(jīng)常性的倒車換向會(huì)引起接觸器粘連，整個(gè)機(jī)械特性比較軟，調(diào)速性能不是很適合微型電動(dòng)汽車，這種動(dòng)力系統(tǒng)存在了一定的時(shí)間就慢慢淡出微型電動(dòng)汽車的配件領(lǐng)域。但是在場(chǎng)地車?yán)涇嚨热菀走^(guò)載的應(yīng)用場(chǎng)合依然有很強(qiáng)的生命力。在此階段也誕生了一大批控制器生產(chǎn)企業(yè)。

2、他勵(lì)電機(jī)控制器

由于串勵(lì)電機(jī)及控制器在最早出現(xiàn)的微型電動(dòng)汽車上的使用已經(jīng)顯現(xiàn)出一定的弊端，特別是調(diào)速性能和電機(jī)的機(jī)械特性不是很適合微型電動(dòng)汽車的車況，國(guó)內(nèi)最早一批做電動(dòng)車的廠家和做控制器的廠家開(kāi)始著手動(dòng)力系統(tǒng)的升級(jí)。與此同時(shí)，隨著國(guó)家對(duì)農(nóng)村建設(shè)的投入，如村村通，農(nóng)村道路水泥化等等各項(xiàng)措施的推進(jìn)，新農(nóng)村建設(shè)的直接結(jié)果是極大的改善了農(nóng)村的交通道路狀況，城鎮(zhèn)化的加快，城鄉(xiāng)道路硬件建設(shè)的進(jìn)一步提升。農(nóng)村城鎮(zhèn)居民的收入也在不斷的持續(xù)增加，對(duì)出行交通工具有了更進(jìn)一步的要求，低使用成本，低購(gòu)買(mǎi)成本的微型電動(dòng)汽車成為農(nóng)村城鎮(zhèn)居民的首選，微型電動(dòng)汽車需求市場(chǎng)進(jìn)一步擴(kuò)大。在城鎮(zhèn)農(nóng)村事實(shí)上已經(jīng)形成了家庭擁有小轎車的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和運(yùn)行的客觀條件。傳統(tǒng)燃油車的維護(hù)成本不斷增加，油價(jià)的不斷上漲，在這種情況下，迫切需要價(jià)格低廉，維護(hù)成本低的交通工具。

經(jīng)過(guò)電動(dòng)汽車廠家和做控制器的企業(yè)聯(lián)合努力，曾經(jīng)用在小型高爾夫球車上的動(dòng)力系統(tǒng)相對(duì)比較適合微型電動(dòng)汽車上，首先小型高爾夫球車一般為4座或6座，跟微型電動(dòng)汽車比較接近。就這樣小型高爾夫球車上的他勵(lì)電機(jī)和控制器作為動(dòng)力系統(tǒng)被用在微型電動(dòng)汽車上面。然而小型高爾夫球車的使用工況跟汽車相比畢竟有很大的區(qū)別，從這時(shí)開(kāi)始控制器生產(chǎn)廠家開(kāi)始跟整車廠家緊密結(jié)合，根據(jù)整車的使用工況來(lái)確定定制控制器的控制方式和控制策略。而他勵(lì)電機(jī)的結(jié)構(gòu)也決定了它比串勵(lì)電機(jī)更有優(yōu)勢(shì)，他勵(lì)電機(jī)的勵(lì)磁線圈和轉(zhuǎn)子線圈分別單獨(dú)供電，在控制方式上能夠?qū)崿F(xiàn)勵(lì)磁線圈弱磁控制，使電機(jī)能夠在超過(guò)額定速度的寬范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)速，調(diào)速范圍比串勵(lì)電機(jī)更有優(yōu)勢(shì)。勵(lì)磁線圈的單獨(dú)供電，使得電機(jī)在車輛進(jìn)行剎車、下坡的工況下能夠比較容易的實(shí)現(xiàn)能量回收，能夠有效的延長(zhǎng)續(xù)航里程。在換向的時(shí)候只需要利用電子方式改變轉(zhuǎn)子電流方向即可進(jìn)行換向，不需要外接換向接觸器，成本上更具有優(yōu)勢(shì)。他勵(lì)控制器和電機(jī)進(jìn)入到微型電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，進(jìn)口品牌的控制器開(kāi)始被國(guó)產(chǎn)控制器追趕并超越。

在這一階段不得不提山東時(shí)風(fēng)集團(tuán)，以敢為人先的精神提出造電動(dòng)汽車，率先在電動(dòng)汽車上面采用了他勵(lì)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使微型電動(dòng)汽車的續(xù)航里程大幅度提高，使用成本更進(jìn)一步降低，微型電動(dòng)汽車的市場(chǎng)接受程度進(jìn)一步增強(qiáng)。時(shí)風(fēng)本身具有農(nóng)用車的渠道優(yōu)勢(shì)，使微型電動(dòng)車在農(nóng)村市場(chǎng)的推廣更為順利。作為一個(gè)標(biāo)桿企業(yè)，也帶動(dòng)了山東省內(nèi)的全民造車的高潮，山東省一躍成為全國(guó)最大的微型電動(dòng)車產(chǎn)銷地。市場(chǎng)的需求因?yàn)樯綎|省的示范作用被進(jìn)一步擴(kuò)大，同時(shí)帶動(dòng)河北、河南、江蘇、浙江等地的電動(dòng)車的發(fā)展。

經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，以他勵(lì)控制器為核心的配套廠家也發(fā)展起來(lái)，比如珠海英搏爾，西安仁安電控等。就技術(shù)而言他勵(lì)控制器在控制策略軟件算法層面以及電力電子技術(shù)的理解深度，對(duì)工程師提出更高的要求，特別是硬件平臺(tái)的穩(wěn)健可靠，使技術(shù)門(mén)檻相對(duì)有所提高?？刂破魃a(chǎn)廠家開(kāi)始出現(xiàn)分水嶺，有很多生產(chǎn)串勵(lì)控制器的廠家到現(xiàn)在依然沒(méi)有突破他勵(lì)控制器的技術(shù)壁壘。他勵(lì)電機(jī)作為直流電機(jī)應(yīng)用在微型電動(dòng)汽車上雖然比串勵(lì)電機(jī)有一定的優(yōu)勢(shì)，但是不足很快就顯現(xiàn)出來(lái)，出現(xiàn)一系列的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在四個(gè)方面。第一、需要根據(jù)電動(dòng)車行駛的里程定期更換碳刷，維護(hù)起來(lái)很麻煩。第二、因?yàn)槭侵绷麟姍C(jī)，換向過(guò)程中容易出現(xiàn)電火花，不安全。第三、電機(jī)封閉情況，發(fā)熱情況不容樂(lè)觀。第四、使用的皮實(shí)性并不能很好的滿足車況的要求。未定電動(dòng)汽車用戶逐漸在使用的過(guò)程中逐漸認(rèn)識(shí)到這些短板，相關(guān)的整車生產(chǎn)廠家也逐步的意識(shí)到他勵(lì)電機(jī)和控制這種動(dòng)力系統(tǒng)會(huì)增加很多售后成本。

隨著國(guó)家多電動(dòng)汽車事業(yè)的支持，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)電動(dòng)汽車相關(guān)核心部件的研發(fā)投入，電機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展。效率更高，功率密度更大的永磁同步電機(jī)、直流無(wú)刷電機(jī)、低壓交流異步電機(jī)的技術(shù)不斷完善。這類電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入微型電動(dòng)汽車動(dòng)力驅(qū)動(dòng)視野。微型電動(dòng)汽車的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入發(fā)展的第三階段，并且出現(xiàn)分支。

3、交流電機(jī)控制器

從2013年下半年開(kāi)始，交流控制器開(kāi)始進(jìn)入微型電動(dòng)汽車的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。并且出現(xiàn)分支。在這個(gè)時(shí)期，市場(chǎng)需求更進(jìn)一步的擴(kuò)大，整個(gè)市場(chǎng)呈現(xiàn)井噴式的發(fā)展，微型電動(dòng)汽車為廣大老百姓所接受。并且消費(fèi)者對(duì)整車的舒適度，整車的質(zhì)量等方面開(kāi)始提出要求。國(guó)家層面開(kāi)始對(duì)微型電動(dòng)車這一新興產(chǎn)業(yè)側(cè)目而看，各方面的質(zhì)疑聲也加速了整車廠對(duì)工藝的改進(jìn)。許多廠家也是在這一時(shí)期進(jìn)行整頓，產(chǎn)線上四大工藝，使整車的制造水平有了很大的提升，整車的質(zhì)量狀況跟相同體量車型的傳統(tǒng)燃油車的質(zhì)量越來(lái)越接近，甚至有的已經(jīng)達(dá)到同等的質(zhì)量水平。

微型電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的升級(jí)，極大的提升了整車的性能和使用舒適度，也讓現(xiàn)有鉛酸電池的續(xù)航能力得到更進(jìn)一步的挖掘，整車的技術(shù)含量也更進(jìn)一步提升。微型電動(dòng)汽車普遍使用的電壓等級(jí)為48V、60V、72V、96V、144V這幾個(gè)等級(jí)，其中以72V最為主流，低電壓大功率的電機(jī)控制，對(duì)電力電子技術(shù)在新能源汽車領(lǐng)域的應(yīng)用提出了更為苛刻的要求，技術(shù)門(mén)檻更進(jìn)一步提升，使得在這一領(lǐng)域掌握核心技術(shù)的廠家更進(jìn)一步減少。也使得技術(shù)能力出眾的整車公司體突破重重障礙登上工信部汽車生產(chǎn)目錄，能夠上牌拿到政府新能源汽車推廣補(bǔ)貼。

交流電機(jī)控制器根據(jù)控制目標(biāo)電機(jī)主要分為交流異步、永磁同步和永磁直流無(wú)刷三類：

(1)交流異步

交流異步電機(jī)控制器主要是用于控制交流異步電機(jī)。這種電機(jī)發(fā)展時(shí)間最為長(zhǎng)久，工藝也最成熟。無(wú)論在可靠性還是穩(wěn)定性還是在環(huán)境適應(yīng)能力上沒(méi)有電機(jī)能與之相媲美。其工作原理是依靠電機(jī)定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)圓形磁場(chǎng)來(lái)感應(yīng)轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，定子磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)并不同步存在轉(zhuǎn)速差。正是因?yàn)榻涣鳟惒诫姍C(jī)的自身結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)的原理較為復(fù)雜，使得交流異步電機(jī)在控制的時(shí)候顯得很復(fù)雜。特別是下坡、剎車這些進(jìn)行能量回收的階段，軟件控制策略相相當(dāng)復(fù)雜。在工業(yè)應(yīng)用方面主要是用變頻器來(lái)進(jìn)行交流異步電機(jī)的調(diào)速和控制，在這些場(chǎng)合電壓等級(jí)高，功率小，電流小控制起來(lái)相對(duì)比較容易，在控制策略上普遍采用的是VVVF控制即電壓頻率比值固定的方式，而且由于市場(chǎng)的原因在此類變頻器應(yīng)用場(chǎng)合的市場(chǎng)接受不良率在5%以內(nèi)。

交流異步電機(jī)應(yīng)用于電動(dòng)汽車的時(shí)候，特別是微型電動(dòng)汽車上面，主流的電池電壓在72V，電壓資源非常寶貴，在這種情況下傳統(tǒng)的變頻器已經(jīng)不再適合。低電壓大電流的使用特性，需要對(duì)控制器完全重新定義結(jié)構(gòu)，在控制策略上更要選擇更為先進(jìn)的空間矢量控制。從這方面來(lái)講，傳統(tǒng)的變頻器廠家做微型電動(dòng)汽車控制器相對(duì)于新來(lái)者并沒(méi)有壓倒性的優(yōu)勢(shì)。汽車核心配件的應(yīng)用要求的特殊性，交流異步電機(jī)控制器在微型電動(dòng)汽車上的應(yīng)用也能直接推動(dòng)變頻器的發(fā)展。在變頻器行業(yè)5%以內(nèi)的不良率是汽車核心配件不能接受的。

美國(guó)的特斯拉將交流異步電機(jī)成功的應(yīng)用于電動(dòng)汽車，使電動(dòng)汽車表現(xiàn)出優(yōu)異的特性更是促進(jìn)人們重新認(rèn)識(shí)交流異步電機(jī)。微型電動(dòng)汽車經(jīng)過(guò)三次控制器升級(jí)，目前普遍使用的是交流異步電機(jī)，控制策略的提升，高功率密度的電力電子器件的應(yīng)用，微型電動(dòng)汽車更是表現(xiàn)出一定的優(yōu)異性。眾泰云100、御捷、時(shí)風(fēng)、雷丁、大陽(yáng)等等廠家使用的都是該類制器。

(2)永磁同步和永磁直流無(wú)刷

永磁同步和永磁直流無(wú)刷電機(jī)在結(jié)構(gòu)上比較接近，運(yùn)行原理上也比較接近。轉(zhuǎn)子作為永磁體，定子通過(guò)控制器產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)來(lái)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，在運(yùn)行的過(guò)程中轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度同步。永磁同步電機(jī)需要控制器產(chǎn)生三相純正弦波合成圓形磁場(chǎng)來(lái)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子磁極。而永磁直流無(wú)刷電機(jī)只需要控制器進(jìn)行正確的電平換相產(chǎn)生多邊形磁場(chǎng)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)，這也導(dǎo)致直流無(wú)刷電機(jī)與生俱來(lái)的低轉(zhuǎn)速能感覺(jué)到抖動(dòng)的缺點(diǎn)，目前這一缺點(diǎn)經(jīng)過(guò)控制上的優(yōu)化有多改進(jìn)。這兩種電機(jī)的材料結(jié)構(gòu)特性使得電機(jī)在控制過(guò)程中更容易實(shí)現(xiàn)剎車、下坡情況下的能量回收能在一定程度上延長(zhǎng)續(xù)航里程。這兩種電機(jī)由于采用了高磁密度的稀土永磁材料，電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中損耗小，整機(jī)效率會(huì)比交流異步電機(jī)高出很多，相同功率等級(jí)下機(jī)座型號(hào)也會(huì)小一些。

目前永磁同步電機(jī)在高速電動(dòng)車上面應(yīng)用的比較多，最具有代表的便是比亞迪秦，永磁直流無(wú)刷電機(jī)的使用最具代表性的是新大洋與眾泰合作推出的知豆D系列車型。這兩種電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極都選用的是稀土永磁材料，稀土永磁材料可能會(huì)隨著使用時(shí)間的增加存在退磁的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致輸出力矩減小，熱損耗增加。特別是在低電壓大電流環(huán)境中，長(zhǎng)時(shí)間的工作、半坡駐車會(huì)導(dǎo)致電機(jī)內(nèi)部溫度過(guò)高影響電機(jī)壽命甚至嚴(yán)重退磁。這些客觀存在的問(wèn)題也是要經(jīng)過(guò)時(shí)間的檢驗(yàn)。

在微型電動(dòng)汽車方面并沒(méi)有大規(guī)模采用這兩種型號(hào)的電機(jī)，其主要原因目前稀土永磁材料的價(jià)格偏高，整體來(lái)講應(yīng)用于汽車領(lǐng)域的永磁同步電機(jī)和永磁直流無(wú)刷電機(jī)價(jià)格相對(duì)于同等功率的交流異步電機(jī)要高出很多。對(duì)于價(jià)格因素比較敏感的微型電動(dòng)汽車并沒(méi)有充足的理由和時(shí)間來(lái)接納這兩種電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

結(jié)束語(yǔ)

從2010年開(kāi)始到現(xiàn)在微型電動(dòng)汽車一路走過(guò)風(fēng)風(fēng)雨雨，這一路充滿質(zhì)疑聲，但是微型電動(dòng)汽車在沒(méi)有國(guó)家補(bǔ)貼的情況下依然頑強(qiáng)成長(zhǎng)。親民的價(jià)格，很低的使用成本，讓微型電動(dòng)汽車成爆發(fā)式的增長(zhǎng)。老百姓對(duì)出行質(zhì)量需求的提高是大勢(shì)所趨，汽車走進(jìn)千家萬(wàn)戶更是綜合國(guó)力提升，人民生活水平提高的大潮流。微型電動(dòng)汽車經(jīng)過(guò)短短5年的發(fā)展無(wú)論是在整車質(zhì)量還是在核心部件的升級(jí)上都有了質(zhì)的飛躍。核心部件的升級(jí)，新技術(shù)的應(yīng)用，證明微型電動(dòng)汽車是有強(qiáng)大生命力的。在未來(lái)微型電動(dòng)汽車極有可能就是我國(guó)下一波汽車工業(yè)浪潮風(fēng)口。

返回第一電動(dòng)網(wǎng)首頁(yè) >