新能源電動汽車的先進技術以及發(fā)展前景研究

田延俊

摘 要：近年來，我國汽車行業(yè)發(fā)展迅速，在推動社會經濟發(fā)展的同時，也帶來了一系列問題。汽車尾氣排放使得環(huán)境污染持續(xù)增加，對能源的快速消耗導致能源安全存在隱患。新能源電動汽車的出現(xiàn)有效緩解了這些后果，科學技術的進步為新能源電動汽車的發(fā)展提供了技術支撐。本文以新能源電動汽車的先進技術為中心，介紹目前常見技術并提出發(fā)展方向。

關鍵詞： 新能源；先進技術；電動汽車

傳統(tǒng)的汽車行業(yè)主要以汽油、柴油為動力，隨著汽車普及程度的增加，汽車保有量大幅上漲，導致了兩個直接后果：石油資源過度開采和汽車尾氣嚴重污染環(huán)境。新能源汽車的出現(xiàn)有效緩解了汽車行業(yè)的困境。新能源汽車也成為未來汽車行業(yè)的發(fā)展方向，在發(fā)展過程中，新技術的使用和創(chuàng)新是不竭動力。

一、新能源電動汽車介紹

新能源汽車區(qū)別于傳統(tǒng)的以石油、柴油為動力的汽車，以新能源作為汽車的動力源。常見的新能源汽車有電動汽車、氣體燃料汽車、生物燃料汽車等，這幾類汽車的燃料和動力裝置各有不同，但是都已進行研發(fā)和推廣。目前，氣體燃料汽車已作為汽油燃料的輔助動力加以推廣。本文以電動汽車為對象，介紹常見的技術。

電動汽車在燃料和動力裝置上的差異可分為純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池電動汽車。

二、常見的電動汽車技術介紹

（一）增程式電動汽車動力系統(tǒng)

增程式電動汽車動力系統(tǒng)共由四部分組成，分別是動力電池、動力驅動、增程器和整車控制系統(tǒng)。電機驅動系統(tǒng)的動力由動力電池系統(tǒng)提供，動力電池系統(tǒng)同時為增程器發(fā)動機的啟動提供反拖電流；取東西東驅動由電機控制器、驅動電機、傳動系統(tǒng)組成，為車輛提供動力輸出，控制車輛行駛；增程器將發(fā)電機的電為動力電池充電；整車控制系統(tǒng)包括駕駛信息輸入接口、整車控制接口、動力控制界都等部分組成。四部分共同構成了增程式電動汽車的動力提供系統(tǒng)。

目前，通用volt采用1.4L四缸發(fā)動機，16（kW·h）電池，111kW電機，車重1700kg；傳祺REEV采用1 L四缸發(fā)動機，13（kW·h）電池，40kW電機，車重1635kg；奇瑞M1采用轉子發(fā)動機，20（kW·h）電池，30kW電機，車重1270kg；北汽E150采用0.8L二缸發(fā)動機，13（kW·h）電池，20kW電機，車重1419kg。

（二）充電效率與熱管理

混合動力電動汽車有多重工作模式，在一般情況下，可選擇將增程器關閉，只保留電池提供動力。這種情況下，既可以提高增程器功率輸出，又能根據(jù)功率補償方式延長電池使用壽命。不同操作下，各部件的協(xié)調可以通過手動實現(xiàn)，也可以通過模式的狀態(tài)識別實現(xiàn)。

在電池SOC、動力輸出產生變化時，充電效率也會發(fā)生變化。在驅動機充放電、APU充電的雙重作用下，動力電池的充放電頻率明顯增加，電池老化明顯。同時，不同荷電情況下，溫度對電池的效率也存在明顯影響。

考慮到頻繁充放電和溫度對電池的影響，控制系統(tǒng)在設計時，需要特別注意電池組能效的管理。電池均衡設備和混合儲能系統(tǒng)是可選的方案。部分研究學者對最優(yōu)控制、遺傳算法等整車能力控制提出了設想，Richter等人已通過實驗證明，在充分考慮動力電池特性的情況下，增程器的存在能有將系統(tǒng)進行優(yōu)化，續(xù)駛歷程和電池性均可得到相應提升，合適的優(yōu)化策略能夠將系統(tǒng)效率提升10%.15%。

三、下一步研究方向

目前汽車廠商已投入大量精力對新能源汽車進行研發(fā)創(chuàng)新，在研究過程中，以下幾個方面的問題的解決將大大推進新能源汽車的發(fā)展進程，應得到特別關注：

（1）如何進一步提升能源轉換率。在純電動汽車的研發(fā)中，增程式電動汽車的經濟性要優(yōu)于其他混合動力汽車，但是在充電工況下，電流耦合的增程式電動汽車還不能達到機械耦合混合動力車型的水平。能源轉換率的提升仍存在很大空間，如何進一步提升能源轉換率是新能源電動汽車發(fā)展的核心問題。不僅對車輛操作損耗產生影響，也關系到能源消耗、車輛運行成本等問題。

（2）應加強可拆卸式單元的應用研究。安全、高效、通用性好的增程模塊涉及到增程單元通信的通用化，加強對增程單元的研究，可以提高車輛的自適應性、動力操控穩(wěn)定性等。對汽車行駛過程中的安全性、駕駛體驗具有較大影響，加強對增程單元的研究可增強新能源電動汽車的市場競爭力，具有非常大的價值。

（3）各項技術之間的整合.目前新能源汽車的研發(fā)正穩(wěn)步推進，但是核心技術與微網、智能電網、車路協(xié)同等新技術的結合仍然存在較大的上升空間。增程式電動汽車本身是一個微網系統(tǒng)，由于存在充電需求，因此對電力的接入和控制都存在多種選擇，有助于汽車實現(xiàn)個性化和靈活性。。在微網和大電網相結合的大背景下，各項技術與智能電網和車路協(xié)同控制的結合也是研究方向之一。

四、結語

隨著研究力度的不斷加大，技術水平的不斷提高，新能源汽車成本將不斷降低，能源利用率將持續(xù)提高，新能源電動汽車代替?zhèn)鹘y(tǒng)然后車將是主流所向。然而，在此過程中，新能源電動汽車的電池容量、充放電時間還不能完全滿足需要的階段，采用純電驅動的增程式電動汽車更加符合現(xiàn)實要求。我們要對新能源電動汽車的各個系統(tǒng)進行深入研究，限制車載充電的不良影響，持續(xù)提高電動汽車的安全性、能源利用率和操作性，充分發(fā)揮充電能量的控制，使新能源電動汽車更適應駕駛，從而推動新能源電動汽車的普及。

參考文獻：

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