關于電動汽車系統(tǒng)中電機的控制方案

電動車電控的本質是電機控制，本文采用工業(yè)上常用的星三角啟動等原理優(yōu)化電動車控制，使得48V電驅系統(tǒng)能夠成為10~72KW電機驅動功率的主要形式。保證了整車性能，同時也使小型車、微型車的電驅成本大幅降低進而降低整車售價。

先從工業(yè)電機控制中常見的電機功率開始了解，常用的380V三相異步電動機是0.18~315KW，小功率是Y接法，中功率是△接法，大功率是380/660V電機。通常300KW以上是以660V電機為主，并不是300KW以上電機不能使用380V，而是其經濟性不好。而限制電機及控制電路經濟性的是電流。通常1平方毫米可以通過6A電流，三相異步感應電動機一旦設計好了，其電機繞組線纜就確定好了。也就是通過的電流就確定了。而從工業(yè)電機角度來看，500A是其經濟性的較大值。

回到電動車電機，48V電池系統(tǒng)的PWM三相電壓是33V。如果使用工業(yè)電機的經濟性電流500A，48V電動車經濟性的較大值三相感應電機是27KW左右。同時考慮車輛動力特性，其達到較大值電流的時間非常短，通常不會超過數分鐘，也就是說27KW是可以做成過載工況。通常過載工況是正常工況的2~3倍。即正常工況為9~13.5KW。

如果我們只從電壓等級、電流容量匹配的情況來看。48V系統(tǒng)只能是30KW以內作為驅動效率是較佳工況。

然而，三相異步電動機存在很多的控制方式，電動車是一個寬泛調速范圍（幾乎是0~100%），力矩控制范圍（也幾乎是0~100%）。在苛刻的運行工況下，目前電動車主要采用VF或DTC控制。如果引入星三角控制，可能會造成一種意想不到的效果。

在工業(yè)控制中星三角控制電壓成1.732倍，這是巧合而非原理上的。48V系統(tǒng)不升壓PWM調頻成交流是33V，按工業(yè)電機電壓等級設計電機是57V。但我們將星三角控制電壓等級調成3倍，也就是9的開方。那么會是99V。

也就是說，將電機設計成△接法99V，Y接法33V的交流三相異步電動機可以會在經濟性較好的工況下獲得20~72KW功率范圍內電機速度調速0~100%（通常電機最高轉速是12000RPM），轉矩調控0~100%，調頻0~400Hz的方案。

如果這樣的優(yōu)化方案能夠實現，那么A級車，及微小型車都能夠通過一個電機獲得很好的性能。我們知道一套48V電機系統(tǒng)（峰值30KW以內）成本在5000元左右，本文的優(yōu)化方案其成本未知，但并未增加材料，只是從控制方式上做出改變，引入了雙電壓等級。其成本增加也是可控的。

當然，這樣的控制方案也會出現很多新的問題，最大的問題是電機設計、驅動器設計、高壓電池組充放電特性要求非常高等等。這些問題都可控并已有方案，比如電機設計可以通過調整高低壓電壓等級比解決。