新能源汽車電機(jī)控制器Supermizer-SMX-EV效率優(yōu)化型
摘要：Supermizer-SMX-EV效率優(yōu)化型新能源汽車電機(jī)控制器，適用于交流異步電機(jī)和永磁同步電機(jī),在新能 源汽車交流異步電動(dòng)機(jī)上安裝使用，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，相比傳的驅(qū)動(dòng)器續(xù)航達(dá)30-50%，此技術(shù)獲得發(fā)明。
一、新能源汽車電機(jī)控制器市場(chǎng)前景分析
堅(jiān)持新能源汽車產(chǎn)業(yè)作為國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的地位，重點(diǎn)研發(fā)新能源汽車關(guān)鍵零部件技術(shù)，已經(jīng) 成為“十二五”期間我國(guó)零部件行業(yè)的主要任務(wù)?！笆濉逼陂g，零部件企業(yè)對(duì)新能源汽車零部件進(jìn)行戰(zhàn)略投資，把節(jié)能汽車零部件作為重點(diǎn)投資對(duì)象。隨著新能源汽車扶持政策的落實(shí)，汽車電機(jī)產(chǎn)業(yè)將迎來黃金發(fā)展時(shí)期。預(yù)計(jì)2012年～2016年，我國(guó)新能源汽車電機(jī)及控制系統(tǒng)的市場(chǎng)容量將會(huì)在500億元以上。
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(guó)外廠家均在采用）
優(yōu)點(diǎn)：具有過載能力強(qiáng)、安全性好、可靠性高及低加工成本等永磁電機(jī)的優(yōu)勢(shì)，且異步電機(jī)批量生產(chǎn)的條件非常成熟，在純電動(dòng)車的應(yīng)用中它將是永磁電機(jī)的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
不足：中輕載運(yùn)行功率因數(shù)低而導(dǎo)致的整體效率低（解決策略將在本文敘述）
2. 永磁同步電機(jī)（國(guó)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：價(jià)格昂貴，造價(jià)成本遠(yuǎn)高于交流異步電機(jī)；過載能力差、長(zhǎng)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、Supermizer-SMX-EV效率優(yōu)化型新能源汽車電機(jī)控制器
電機(jī)控制器應(yīng)用現(xiàn)狀，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上應(yīng)對(duì)交流異步電機(jī)的節(jié)能控制尚屬空白；對(duì)于永磁同步電機(jī)的控制也僅僅局限于矢量（轉(zhuǎn)矩）型控制器。獲得發(fā)明的SMX-EV控制器，在包括了矢量（轉(zhuǎn)矩）型控制功能的基礎(chǔ)上增加了負(fù)載跟蹤功能，解決了交流異步電機(jī)的運(yùn)行功率因數(shù)低而導(dǎo)致的整體效率低的問題，同時(shí)也滿足了永磁電機(jī)大轉(zhuǎn)矩控制需求。
1. 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(jiǎn)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(cè)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(cè)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(zhǎng)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(cè)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(zhǎng)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(guó)家電梯質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心進(jìn)行了測(cè)試，記錄下了直觀的人數(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(guó)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
| 運(yùn)行狀態(tài) | 節(jié)能方式 | 乘梯人數(shù) | 運(yùn)行電壓 | 運(yùn)行電流 | 運(yùn)行有功 |
| 減速(20Hz) | 減速跟蹤 | 無 | 80V | 0.9A | 0.611KW |
| 工頻(50Hz) | 全速跟蹤 | 1人 | 184V | 2.5A | 1.6KW |
| 工頻(50Hz) | 全速跟蹤 | 3人 | 204V | 3.4A | 2.1KW |
| 工頻(50Hz) | 全速跟蹤 | 5人 | 217V | 4.0A | 2.4KW |
| 工頻(50Hz) | 全速跟蹤 | 7人 | 229V | 4.7A | 2.9KW |
| 備注： ① 測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)：天津市輕軌塘沽站自動(dòng)扶梯、電機(jī)功率11.7KW、上行。 ② 表中乘梯人數(shù)顯示的是電機(jī)的負(fù)載率。 |
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。
新能源電動(dòng)汽車控制器銷售運(yùn)作流程
