電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)探討

李妍瓊

摘 ?要：隨著環(huán)保理念的提升，新能源汽車(chē)不斷增多。傳統(tǒng)燃油車(chē)對(duì)能源的消耗越來(lái)越大，全球資源問(wèn)題不斷凸顯，全面提升環(huán)保意識(shí)，增強(qiáng)發(fā)展新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)成為各汽車(chē)制造企業(yè)關(guān)鍵共識(shí)。純電動(dòng)汽車(chē)成為當(dāng)前發(fā)展的主流，隨著新能源建設(shè)發(fā)展，純屬電動(dòng)車(chē)更加具有節(jié)能、環(huán)保優(yōu)點(diǎn)，全面緩解能源稀缺的問(wèn)題，減輕了排放物對(duì)大氣的污染。文章就電動(dòng)汽車(chē)控制器技術(shù)、電池管理技術(shù)、整車(chē)控制技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)才分析，以此，推動(dòng)純電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車(chē);電機(jī)及控制器技術(shù);電池及管理技術(shù);整車(chē)控制技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：U469.72文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）02-0146-02

Abstract： With the promotion of the concept of environmental protection， new energy vehicles are increasing. Traditional fuel vehicles consume more and more energy， and the global resource problem is becoming more and more prominent， thus comprehensively enhancing the awareness of environmental protection and the development of the new energy vehicle industry has become the key consensus of all automobile manufacturers. Pure electric vehicles have become the mainstream of the current development. With the development of new energy construction， pure electric vehicles have more advantages of energy saving and environmental protection， comprehensively alleviate the problem of energy scarcity and reduce the air pollution caused by emissions. In this paper， electric vehicle controller technology， battery management technology， vehicle control technology and other key technologies are analyzed in order to promote the progress and development of pure electric vehicles.

Keywords： pure electric vehicle; motor and controller technology; battery and management technology; vehicle control technology

傳統(tǒng)燃油汽車(chē)對(duì)環(huán)境的污染較重，隨著新能源建設(shè)與發(fā)展，新能源汽車(chē)成為主要的發(fā)展方向，當(dāng)前，電動(dòng)汽車(chē)得到了全面的推廣，成為市場(chǎng)中最有力的支撐。隨著電動(dòng)汽車(chē)的不斷增長(zhǎng)，技術(shù)問(wèn)題也越發(fā)呈現(xiàn)，只有全面解決好電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)難題，才能形成可持續(xù)發(fā)展，有效滿(mǎn)足人們的物質(zhì)需求。電動(dòng)汽車(chē)指以動(dòng)力電池為動(dòng)力，用電機(jī)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的車(chē)輛，出廠標(biāo)準(zhǔn)需要全面滿(mǎn)足國(guó)家要求的各項(xiàng)指標(biāo)，同時(shí)，還需要符合道路交通和安全法規(guī)相關(guān)要求。

1 電動(dòng)汽車(chē)的主要結(jié)構(gòu)分析

1.1 整體結(jié)構(gòu)

和傳統(tǒng)汽車(chē)比較，純電動(dòng)汽車(chē)更加具備優(yōu)勢(shì)，整體結(jié)構(gòu)發(fā)生了轉(zhuǎn)變。其動(dòng)力結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大的轉(zhuǎn)變，當(dāng)前，主要技術(shù)形態(tài)是用驅(qū)動(dòng)電機(jī)替代了發(fā)動(dòng)機(jī)，極大的改變了傳統(tǒng)車(chē)輛復(fù)雜結(jié)構(gòu);純電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)機(jī)也實(shí)現(xiàn)了有效的結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)化，同時(shí)，為了保證汽車(chē)動(dòng)力性能，新增加電源系統(tǒng)和電力控制系統(tǒng)，這是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)所不具備的。從整體結(jié)構(gòu)上看，純電動(dòng)汽車(chē)包括電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、車(chē)身、底盤(pán)、輔助系統(tǒng)等四大部分，其中的電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)包含電源系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)等部分。

1.2 電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

純電動(dòng)汽車(chē)的電源系統(tǒng)較為復(fù)雜，主要包括動(dòng)力電池、電池管理系統(tǒng)和車(chē)載充電機(jī)等部位。動(dòng)力電池是汽車(chē)的主要設(shè)備，其功能是能量存儲(chǔ)。當(dāng)前，為了保證行駛里程，所使用的是鋰離子蓄電池，這種電池壽命長(zhǎng)、電量足，廣泛使用的是磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池兩種。純電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)較為重要，通過(guò)有效的監(jiān)控動(dòng)力電池情況，及時(shí)掌握行駛里程，并對(duì)動(dòng)力電池電壓、剩余電量、放電時(shí)間、放電深度等狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，保證電動(dòng)車(chē)持續(xù)運(yùn)行。整體系統(tǒng)還能夠?qū)蝹€(gè)電池內(nèi)阻、溫度、電壓等信號(hào)進(jìn)行采集，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，確保車(chē)輛能夠持續(xù)行駛。車(chē)載充電機(jī)能夠?qū)涣麟娺M(jìn)行轉(zhuǎn)換，呈現(xiàn)直流電，根據(jù)要求對(duì)電流進(jìn)行控制，保證電池充電需要。

1.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)

驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)較為主要，其功能是把動(dòng)力電池所形成的電能進(jìn)而釋放，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)形成持續(xù)穩(wěn)定的機(jī)械能，通過(guò)一定的減速增扭，確保車(chē)輪能夠快速的驅(qū)動(dòng)并旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)穩(wěn)步行駛;如果汽車(chē)在行駛過(guò)程中，需要進(jìn)行減速、制動(dòng)或下坡時(shí)，那么則可以運(yùn)用再生制動(dòng)技術(shù)，形成能量再次回收，確保了汽車(chē)的安全行駛，節(jié)省了能源消耗。驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)是汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)，包含驅(qū)動(dòng)電機(jī)、控制器、功率變換器等。

2 電機(jī)及控制技術(shù)

一般情況下，純電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)是特制的，是一種特種電機(jī)，電機(jī)是重要的設(shè)備，在電動(dòng)汽車(chē)上起到關(guān)鍵性作用，作為重要的關(guān)鍵零部件，是汽車(chē)的靈魂，保證了純電動(dòng)汽車(chē)能夠擁有良好驅(qū)動(dòng)性能，進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的使用必須滿(mǎn)足調(diào)速范圍需求，保證一定的轉(zhuǎn)速，才能擁有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，要使用質(zhì)量輕、體積小、效率高的電機(jī)，滿(mǎn)足汽車(chē)快速行駛需求。隨著技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，純電動(dòng)汽車(chē)所使用的電機(jī)正在朝著高轉(zhuǎn)速、大功率、高效率以及小型化方向發(fā)展。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，電機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)也在快速的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了良好的創(chuàng)新產(chǎn)能，電動(dòng)汽車(chē)的控制系統(tǒng)也向數(shù)字化和智能化方向發(fā)展。各種先進(jìn)的技術(shù)得到了快速的應(yīng)用，比如模糊控制、變結(jié)構(gòu)控制、自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、遺傳算法等非線(xiàn)性智能控制技術(shù)在電動(dòng)汽車(chē)上都均有體現(xiàn)，通過(guò)技術(shù)的改進(jìn)與提高，逐步形成了更加先進(jìn)的控制系統(tǒng)，純電動(dòng)汽車(chē)控制更加智能化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)迅速、抗干擾強(qiáng)的控制系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)技術(shù)形態(tài)，提升了參數(shù)指標(biāo)，大大提升了綜合性能。

純電動(dòng)汽車(chē)再生制動(dòng)控制系統(tǒng)是最為先進(jìn)的控制系統(tǒng)，通過(guò)全面的節(jié)能改良，大大提高了控制能力，解決了環(huán)保問(wèn)題，節(jié)約使用能源，對(duì)洗車(chē)整體的續(xù)航行駛里程起到了推動(dòng)作用，全面實(shí)現(xiàn)了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3 電池及管理技術(shù)

電池是最為主要的設(shè)備，也是純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力源，電池好壞決定了汽車(chē)的壽命長(zhǎng)短，更影響汽車(chē)的整體性能發(fā)揮。純電動(dòng)汽車(chē)主要?jiǎng)恿κ请姵?，那么，汽?chē)就會(huì)對(duì)電池的要求非常高，只有全面保證電池能量高、功率大、壽命長(zhǎng)，才能保證汽車(chē)使用效果與質(zhì)量。對(duì)于當(dāng)前的電池而言，能量密度并不能滿(mǎn)足行駛需求，整體電池質(zhì)量不高、電池組重、續(xù)航行駛里程短、價(jià)格高昂，無(wú)法保證循環(huán)使用。

純電動(dòng)汽車(chē)車(chē)動(dòng)力蓄電池技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展，通過(guò)實(shí)踐總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)三代發(fā)展，在電池應(yīng)用上也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了有效的突破，在技術(shù)上形成了先進(jìn)的理念與水平。從電池發(fā)展過(guò)程來(lái)看，第一代電池主要是鉛酸電池，這種電池能量高、價(jià)格低，放電效果好，當(dāng)前，能夠大批量生產(chǎn)的就是這類(lèi)電池。第二代為汽車(chē)用堿性電池，包括鎳鎘、鎳氫、鈉硫、鋰離子等電池種類(lèi)，從能量和功率上看，均有了一定的進(jìn)步，比鉛酸電池能量高，從行駛效果上看，堿性電池大大提高了電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力性能，保證了續(xù)航能力，行駛里程更長(zhǎng)，但是堿性電池也存在一定的問(wèn)題，價(jià)格過(guò)高限制了發(fā)展應(yīng)用。要想全面解決這個(gè)問(wèn)題，則需要在材料成本上不斷進(jìn)行創(chuàng)新，減少成本投入，這樣，才能形成廣泛的應(yīng)用價(jià)值，推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)鋰離子電池穩(wěn)步發(fā)展，只有全面解決好量化生產(chǎn)成本、確保安全性，才能提高使用率。第三代燃料電池。通過(guò)燃料電池使用，能夠把能量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，與上兩代電池比較，具備轉(zhuǎn)變效率好、能量功率高的特點(diǎn)，從未來(lái)發(fā)展看，是一種理想的電動(dòng)汽車(chē)車(chē)用電池。

技術(shù)發(fā)展，推出了電池組，電池組性能更加穩(wěn)定，保證了加速度，續(xù)航行駛里程更長(zhǎng)。從當(dāng)前使用狀態(tài)看，純電動(dòng)汽車(chē)電池使用時(shí)發(fā)熱量大，電池溫度高，安全性能不強(qiáng)，影響了電池的使用效果，只有將電池包溫度控制在一定范圍內(nèi)，才能減少包內(nèi)不均勻溫度分布現(xiàn)象，解決好電池壽命下降的問(wèn)題。電池設(shè)計(jì)復(fù)雜，要解決好密封、防水、防塵、絕緣等問(wèn)題，研發(fā)電池包成為電動(dòng)汽車(chē)研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。

4 整車(chē)控制技術(shù)

電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)及關(guān)鍵零部件技術(shù)不斷創(chuàng)新，技術(shù)也在提升，電動(dòng)汽車(chē)正朝整車(chē)優(yōu)化控制方向發(fā)展。從最近幾年的汽車(chē)發(fā)展趨勢(shì)看，推出純電動(dòng)汽車(chē)中有很多是帶有整車(chē)控制器的，這樣，才能保證對(duì)車(chē)輛系統(tǒng)綜合控制，實(shí)現(xiàn)安全行駛目標(biāo)。

純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)控制器是純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)控制系統(tǒng)的核心部件，能夠從各個(gè)方面對(duì)汽車(chē)進(jìn)行控制，比如行駛性能、安全性能、再生能量回饋性能、網(wǎng)絡(luò)管理性能、故障診斷與處理能力、車(chē)輛狀態(tài)及時(shí)監(jiān)視等，其綜合能力起到了決定性作用。純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)控制系統(tǒng)主要包括整車(chē)控制器、電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)、電動(dòng)汽車(chē)組合儀表、車(chē)內(nèi)控制器局域網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)等。通過(guò)整車(chē)控制器的運(yùn)行，及時(shí)跟進(jìn)汽車(chē)行駛狀態(tài)，確保工況穩(wěn)定，通過(guò)CAN總線(xiàn)或常規(guī)線(xiàn)束發(fā)送和信息的及時(shí)快速接受，保證了車(chē)內(nèi)數(shù)據(jù)的傳輸，實(shí)現(xiàn)即時(shí)通信目標(biāo)。通常，整車(chē)控制器具備以下幾個(gè)功能特點(diǎn)，一是整車(chē)控制器能夠以車(chē)輛運(yùn)行工況為依據(jù)，及時(shí)提出修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)，形成良好的綜合性控制策略，同時(shí)，也能夠保持與下層的聯(lián)系，協(xié)調(diào)控制下層控制器，確保整車(chē)性能指標(biāo)更加完善，維護(hù)了行車(chē)的穩(wěn)定性、保證了安全。二是懂得駕駛員駕駛意圖，能夠運(yùn)用相關(guān)的技術(shù)措施，采用相應(yīng)控制策略，確保行駛過(guò)程中驅(qū)動(dòng)、再生制動(dòng)功能良好。三是動(dòng)力電池組荷電狀態(tài)和形式工況的監(jiān)測(cè)，可以說(shuō)，整車(chē)控制器能夠全面對(duì)電機(jī)進(jìn)行有效的控制，保證了電池組的科學(xué)化管理，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池組各種保護(hù)措施。四是能夠?qū)φ?chē)高壓防護(hù)、漏電檢測(cè)、故障診斷進(jìn)行防護(hù)，保證了各部件的功能完整性。在純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展過(guò)程中，需要全面推廣整車(chē)控制器，這是保證汽車(chē)穩(wěn)定安全的關(guān)鍵，更是衡量整車(chē)控制系統(tǒng)性能及功能等級(jí)的主要部件之一。只有全面保證了整車(chē)控制器性能優(yōu)良，才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定安全的駕駛，保證電動(dòng)車(chē)使用效果與質(zhì)量。如果整車(chē)控制器出現(xiàn)情況，那么就會(huì)造成車(chē)輛啟動(dòng)問(wèn)題，無(wú)法正常上路行駛，整車(chē)控制器能夠?qū)?chē)輛情況進(jìn)行能量回饋，出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)造成安全責(zé)任事故，全面創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)功能完備的整車(chē)控制器是純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)控制系統(tǒng)產(chǎn)品化過(guò)程必不可少的重點(diǎn)任務(wù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

電動(dòng)汽車(chē)不斷發(fā)展，只有全面創(chuàng)新技術(shù)能力，通過(guò)新技術(shù)的良好應(yīng)用，提升汽車(chē)穩(wěn)定性，安全性，從關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行突破，全面推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)快速發(fā)展。

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