新能源汽車(chē)電氣動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略

楊麗杰　樊凱　薛媛媛

摘 要：近些年來(lái)，人們的收入水平不斷增長(zhǎng)，對(duì)生活質(zhì)量也提出了更高的要求，汽車(chē)這種交通工具成為人們?cè)诔鲂袝r(shí)使用率最高的一種交通工具。但是，需要注意的是，在汽車(chē)行駛時(shí)，會(huì)向空氣內(nèi)排放大量的廢氣和顆粒物，導(dǎo)致環(huán)境污染問(wèn)題的出現(xiàn)。為了對(duì)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，人們研發(fā)出了使用電能、太陽(yáng)能等清潔能源的新能源汽車(chē)，其運(yùn)行能量的控制中樞與傳統(tǒng)汽車(chē)有所不同，是電氣動(dòng)力系統(tǒng)，所以說(shuō)，大力發(fā)展電氣動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)是新能源汽車(chē)行業(yè)的必要發(fā)展條件。為此，在此次研究中，以新能源汽車(chē)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理為切入點(diǎn)，從電力驅(qū)動(dòng)板塊和車(chē)載電池兩個(gè)方面對(duì)系能源汽車(chē)電氣動(dòng)力系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了深入的分析，以此來(lái)為電氣動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)提供發(fā)展策略，促進(jìn)新能源汽車(chē)行業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。

關(guān)鍵詞：新能源汽車(chē) 電氣動(dòng)力系統(tǒng) 技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略

The Development Strategy of New Energy Vehicle Electric Power System Technology

Yang Lijie Fan Kai Xue Yuanyuan

Abstract：In recent years， peoples income levels have continued to increase， and higher requirements have been placed on the quality of life. Automobiles have become the most commonly used means of transportation when people travel. However， it should be noted that when a car is running， a large amount of exhaust gas and particulate matter will be emitted into the air， which will cause environmental pollution problems. To protect the environment， people have developed new energy vehicles that use clean energy such as electricity and solar energy. The control center of their operating energy is different from traditional vehicles ， and is an electrical power system. Therefore， vigorously developing electrical power system technology is the necessary development conditions for the new energy automobile industry. For this reason， in this study， the principle of the power drive system of new energy vehicles was taken as the starting point， and the technical development of the electric power system of energy vehicles was analyzed in depth from the two aspects of the electric drive section and the on-board battery to provide development strategies for electric power system technology and promote the steady development of the new energy automobile industry.

Key words：new energy vehicles， electric power systems， technology development strategies

1 引言

我國(guó)的經(jīng)濟(jì)處于飛速發(fā)展的階段，人們的收入水平也隨之出現(xiàn)了明顯的提升，在基本需求得到滿足的情況下，更加注重生活質(zhì)量，尤其是在出行工具的選擇上。根據(jù)權(quán)威部門(mén)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)情況來(lái)看，我國(guó)的汽車(chē)普及率呈現(xiàn)出持續(xù)上升的趨勢(shì)，汽車(chē)在人們的生產(chǎn)生活中扮演著非常重要的角色。但是，需要注意的問(wèn)題是，傳統(tǒng)汽車(chē)消耗能源的數(shù)量比較大，且所消耗的還是不可再生的石油資源，目前能源問(wèn)題已經(jīng)成為全球性的問(wèn)題。汽車(chē)在行駛過(guò)程中會(huì)排放大量的尾氣，其中含有污染性氣體和固體物質(zhì)，會(huì)對(duì)大氣造成污染，也正是因?yàn)槿绱?，我?guó)在發(fā)展交通運(yùn)輸行業(yè)的同時(shí)，更加注重環(huán)保問(wèn)題，逐漸有意識(shí)地減少石油消耗，這是可持續(xù)發(fā)展的必然要求?；谄?chē)在人們生產(chǎn)生活中的重要程度，大量減少汽車(chē)的使用是不可能完成的，所以要從能源方面入手，尋找可以替代石油的清潔可再生能源，新能源汽車(chē)應(yīng)運(yùn)而生。在新能源汽車(chē)開(kāi)發(fā)工作進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中，我們發(fā)現(xiàn)其最主要的技術(shù)問(wèn)題就是電氣動(dòng)力系統(tǒng)的匹配問(wèn)題，此次研究也正是基于此而展開(kāi)。

2 新能源汽車(chē)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理

新能源汽車(chē)的的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由兩個(gè)部分組成，分別是電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和內(nèi)燃機(jī)，這也就意味著身就存在兩種及以上的動(dòng)力源或者是具備儲(chǔ)存能源功能的設(shè)備。相較于傳統(tǒng)的以汽油作為驅(qū)動(dòng)能源的汽車(chē)，新能源汽車(chē)在經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性上具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)性條件，如果可以解決其電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力輸出與內(nèi)燃機(jī)匹配問(wèn)題，使之更具科學(xué)性與合理性，那就可以起到優(yōu)化的效果，將電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮出來(lái)。新能源汽車(chē)之所以可以安全穩(wěn)定的運(yùn)行，主要是因?yàn)閮?nèi)燃機(jī);而其在行駛中的動(dòng)態(tài)動(dòng)力性能調(diào)節(jié)工作主要由電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)。在新能源汽車(chē)中應(yīng)用電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以后，不管是燃油消耗，還是廢氣排放，都會(huì)出現(xiàn)明顯的減少，這就達(dá)到了我們追求環(huán)保性的目的，除此之外，汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)也能得到更好的控制，在道路行駛技能上優(yōu)化更為明顯。

3 新能源汽車(chē)電氣動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展分析

根據(jù)工作原理的差異性，基本上可以將新能源汽車(chē)的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)劃分為三個(gè)不同的模塊，分別是電力驅(qū)動(dòng)模塊、車(chē)載電源模塊和輔助模塊，在下文中將就此展開(kāi)詳細(xì)的闡述。

3.1 電力驅(qū)動(dòng)板塊

電力驅(qū)動(dòng)板塊的構(gòu)成主要包括四個(gè)部分，分別是機(jī)械控制器、功率轉(zhuǎn)化器、電動(dòng)機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)裝置。從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，新能源汽車(chē)是在傳統(tǒng)汽油汽車(chē)的基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行構(gòu)造的，所以其存在一致性，舉個(gè)典型的例子來(lái)說(shuō)，新能源汽車(chē)所保留的加速踏板和制動(dòng)踏板就傳統(tǒng)汽油汽車(chē)所擁有的，其差異性體現(xiàn)在機(jī)械位移量的變化上，新能源汽車(chē)將之以電信號(hào)的方式顯示出來(lái)。

3.1.1 機(jī)械控制器

在新能源汽車(chē)的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，會(huì)對(duì)零部件進(jìn)行一定的改動(dòng)，這一操作的主要目的就是為了更好的控制新能源汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)，增強(qiáng)其協(xié)調(diào)性，換句話來(lái)講，也就是說(shuō)機(jī)械控制器在電力驅(qū)動(dòng)模塊中所扮演的角色非常重要，是其控制中心。在加速踏板和制動(dòng)踏板發(fā)出信號(hào)且電子控制器接收完畢之后，其就會(huì)將加速或者是制動(dòng)的指令發(fā)給電機(jī)控制器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制，以此來(lái)啟動(dòng)新能源汽車(chē)或者是在行駛中進(jìn)行加速、剎車(chē)等一系列操作。基于機(jī)械控制器的重要作用，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮其與新能源汽車(chē)其他部分的協(xié)調(diào)性，從而更好地控制新能源汽車(chē)的運(yùn)行，提高行駛的平穩(wěn)性與安全性，避免不必要的問(wèn)題發(fā)生。

3.1.2 功率轉(zhuǎn)化器

在功率轉(zhuǎn)化器接收到來(lái)自于控制器的通知之后，其可以利用電機(jī)的速度以及電流的反饋信號(hào)來(lái)進(jìn)行功率轉(zhuǎn)化，最終實(shí)現(xiàn)控制電動(dòng)機(jī)的功能，在對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制的過(guò)程當(dāng)中，主要控制的幾項(xiàng)指標(biāo)分別是其轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩以及旋轉(zhuǎn)方向。其中的差異性在與，電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)不同，其所需要使用的功率轉(zhuǎn)化器也有所不同，舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，直流電動(dòng)機(jī)在實(shí)現(xiàn)控制時(shí)主要是利用斬波來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所控制的具體指標(biāo)為調(diào)壓和調(diào)速;永磁電動(dòng)機(jī)在實(shí)現(xiàn)控制功能時(shí)主要是通過(guò)轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所控制的具體指標(biāo)也是調(diào)壓和調(diào)速;感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制功能實(shí)現(xiàn)則需要DC/AC轉(zhuǎn)化器來(lái)支撐，所控制的具體指標(biāo)主要是調(diào)頻、調(diào)壓和矢量;磁阻電動(dòng)機(jī)的控制功能實(shí)現(xiàn)則需要利用七脈沖頻率。

3.1.3 電動(dòng)機(jī)

電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電和提供動(dòng)力的構(gòu)件，在整個(gè)新能源汽車(chē)中都是非常核心的部分，可以說(shuō)沒(méi)有電動(dòng)機(jī)，新能源汽車(chē)就無(wú)法啟動(dòng)，更不用說(shuō)之后的操作步驟了。在新能源汽車(chē)啟動(dòng)之后，行駛的過(guò)程就是電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)能的過(guò)程，如果汽車(chē)在行駛中突然剎車(chē)或者是行駛路段是下坡路，電動(dòng)機(jī)的發(fā)點(diǎn)功能就會(huì)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)能量回收，以此來(lái)起到節(jié)能的作用。

3.1.4 機(jī)械傳動(dòng)裝置

機(jī)械傳動(dòng)裝置的主要功能是傳輸功能，也就是把電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)直接傳輸?shù)津?qū)動(dòng)軸的位置，驅(qū)動(dòng)軸做出反應(yīng)之后，汽車(chē)就可以行駛。但是，需要注意的一點(diǎn)是，電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性是非常優(yōu)越的，基于此，機(jī)械傳動(dòng)裝置的變速結(jié)構(gòu)無(wú)需過(guò)于繁瑣，可以被簡(jiǎn)化到最大限額，在電動(dòng)機(jī)調(diào)速特性到達(dá)一定水平的情況下，整車(chē)性需求的滿足條件更少，甚至可以不需要對(duì)汽車(chē)進(jìn)行變速。

3.2 車(chē)載電源

車(chē)載電源的構(gòu)成主要分為三個(gè)部分，分別是能源管理系統(tǒng)、電池電源、充電控制器，在下文中將對(duì)著三個(gè)部分的功能進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

3.2.1 蓄電池電源

新能源汽車(chē)的能源供應(yīng)的主要來(lái)源有兩個(gè)，分別是動(dòng)力系統(tǒng)和蓄電池。在將蓄電池能源安裝到新能源汽車(chē)上時(shí)所采用的安裝方式通常是串并聯(lián)組合，這種組合方式可以發(fā)揮最大化的效果，所達(dá)到的電壓可以滿足驅(qū)動(dòng)的需求?？赡軙?huì)影響到能量輸送的因素并不僅僅局限于這些，根據(jù)實(shí)踐情況來(lái)看，蓄電池所制造出的一些因素同樣可以影響到輸送問(wèn)題，而電解液的濃度高低也與能量輸送存在關(guān)聯(lián)性。也正是因?yàn)槿绱耍跒樾履茉雌?chē)配備蓄電池時(shí)，應(yīng)該從性價(jià)比上來(lái)進(jìn)行考慮，盡可能選擇比較高的，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)誤差的減少甚至是完全避免，對(duì)蓄電池的一致性進(jìn)行保障，這樣也可以對(duì)蓄電池的壽命進(jìn)行延長(zhǎng)，其使用周期延長(zhǎng)之后，新能源汽車(chē)的成本就得到了控制。

3.2.2 能量管理系統(tǒng)

能源管理系統(tǒng)，顧名思義，就是對(duì)新能源汽車(chē)中所有能源進(jìn)行分配，提高其科學(xué)性與合理性，綜合管理協(xié)調(diào)不同部件之間的能量，從而提高能源利用率的系統(tǒng)，從這一點(diǎn)上來(lái)看，這一系統(tǒng)所扮演的角色是非常重要的管理者角色。但是，這里存在一個(gè)問(wèn)題，就是若要保障能量管理系統(tǒng)在新能源電車(chē)中的充電功能正常運(yùn)行，就必須要將之與充電器聯(lián)系起來(lái)，共同作用。在新能源汽車(chē)運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，能量管理系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)蓄電池的性能以及性能參數(shù)，通過(guò)這些指標(biāo)來(lái)對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行判定，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)督功能，若在檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)蓄電池的性能或性能參數(shù)突然出現(xiàn)大幅度下降，則可以判定蓄電池?zé)o法正常運(yùn)行，需要即刻采取措施進(jìn)行解決，避免意外事件的發(fā)生。從某種程度上來(lái)說(shuō)，能量管理系統(tǒng)的運(yùn)行可以對(duì)蓄電池的使用壽命進(jìn)行延長(zhǎng)，也能夠保障蓄電池的可靠性，對(duì)新能源汽車(chē)行駛的安全性進(jìn)行保障。

3.2.3 充電控制器

充電控制器在工作中所起到的作用主要是轉(zhuǎn)化作用，其可以將電網(wǎng)內(nèi)的電能轉(zhuǎn)化為蓄電池，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)新能源汽車(chē)的充電，也就是說(shuō)，在整流完畢電流之后，將其轉(zhuǎn)化成直流電，然后就可以實(shí)現(xiàn)向新能源汽車(chē)蓄電池進(jìn)行充電的目的。根據(jù)現(xiàn)階段的新能源汽車(chē)設(shè)計(jì)情況來(lái)看，大多數(shù)設(shè)計(jì)中所應(yīng)用的充電控制器都是三段式的，也就是說(shuō)電流要經(jīng)過(guò)三個(gè)階段之后才能進(jìn)入蓄電池，這三個(gè)階段分別是恒流、恒壓和涓流階段，實(shí)行分段之后，設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性都有增加，可以讓新能源汽車(chē)的充電工作效率更高，更具安全性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在新能源汽車(chē)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，最主要的技術(shù)問(wèn)題就是電氣動(dòng)力系統(tǒng)的匹配問(wèn)題，只有在解決這一問(wèn)題的基礎(chǔ)上，對(duì)電力系統(tǒng)配置所展開(kāi)的管理工作的科學(xué)性和合理性程度才會(huì)提升。在新能源汽車(chē)電氣動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)水平得到提升以后，新能源汽車(chē)的穩(wěn)健發(fā)展需求才能得到滿足，在市場(chǎng)中才能更具競(jìng)爭(zhēng)力。隨著新能源汽車(chē)銷(xiāo)售數(shù)量的增加，汽油汽車(chē)的應(yīng)用會(huì)逐漸減少，這也就意味著向大氣內(nèi)排放污染氣體和固體顆粒物的污染源減少，所消耗的石油數(shù)量逐漸下降，可以起到節(jié)能減排的作用，為環(huán)境保護(hù)工作貢獻(xiàn)力量。

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