大數(shù)據(jù)視域下新能源汽車技術(shù)探析

摘要：基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能控制系統(tǒng)和車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用推動(dòng)了新能源汽車技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)智能交通系統(tǒng)技術(shù)與新能源汽車技術(shù)相融合將是汽車產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。從大數(shù)據(jù)視域出發(fā)，分析了電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車等新能源汽車的工作原理及其優(yōu)劣勢(shì)。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；大數(shù)據(jù)；技術(shù)原理

0 前言

隨著環(huán)境問(wèn)題日益加劇及對(duì)化石燃料依賴性的擔(dān)憂，新能源汽車作為一種環(huán)保、高效的交通工具，逐漸成為解決交通和能源問(wèn)題的重要選擇，受到全球汽車市場(chǎng)的關(guān)注。本文全面分析新能源汽車的技術(shù)原理和優(yōu)缺點(diǎn)，并探討其發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)深入研究新能源汽車，可以更好地了解其潛力和挑戰(zhàn)，為推廣和應(yīng)用新能源汽車提供有益參考。

1 新能源汽車技術(shù)原理

1. 1 電動(dòng)汽車

電動(dòng)汽車是利用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置的汽車，其基本原理是將儲(chǔ)存的電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)車輛行駛。電動(dòng)汽車的核心部件包括電池組、電動(dòng)機(jī)和電控系統(tǒng)。電池組是由若干個(gè)電池單體組成的整體，是電動(dòng)汽車的動(dòng)力來(lái)源。目前，汽車制造商多采用鋰離子電池作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池。電池組總電壓可以用以下公式表示：

式中：U 為電池組總電壓，單位V；Ui 為第i 個(gè)單體電池的電壓，單位V；n 為電池單體數(shù)量。

電池組總電容量表達(dá)式如下：

式中：C 為電池組總電容量，單位A·h；Q 為單體電池電容量，單位A·h。

電池組通過(guò)電控系統(tǒng)控制輸出電能，將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，并提供給電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)則通過(guò)電磁感應(yīng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)輸出功率表達(dá)式如下：

式中：PBEV 為電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)的輸出功率，單位kW；T 為電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，單位N·m；ω 為轉(zhuǎn)速，單位r/min。

1. 2 混合動(dòng)力汽車

混合動(dòng)力汽車是一種結(jié)合了傳統(tǒng)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的新型汽車，其基本原理是將燃油動(dòng)力和電動(dòng)動(dòng)力有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，提高燃油經(jīng)濟(jì)性和減少尾氣排放?；旌蟿?dòng)力汽車的動(dòng)力系統(tǒng)包括燃油發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電池組和電控系統(tǒng)。燃油發(fā)動(dòng)機(jī)作為混合動(dòng)力汽車的主要?jiǎng)恿υ?，?fù)責(zé)提供一部分動(dòng)力。燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理與傳統(tǒng)燃油汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)相同，通過(guò)燃料在氣缸內(nèi)點(diǎn)火燃燒，產(chǎn)生爆發(fā)力驅(qū)動(dòng)車輛行駛。燃油發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的計(jì)算公式為：

式中：PHEV 為混合動(dòng)力汽車燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，單位kW；η 為發(fā)動(dòng)機(jī)效率；F 為發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出力，單位N；v 為車輛的速度，單位km/h。燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出力主要取決于燃料的燃燒效率和進(jìn)氣量。

1. 3 燃料電池汽車

燃料電池汽車是一種利用氫氣與氧氣在電化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的電能作為主要?jiǎng)恿υ打?qū)動(dòng)汽車行駛的新能源汽車。燃料電池汽車的核心技術(shù)是燃料電池，其工作原理是通過(guò)氫氣與氧氣在陽(yáng)極和陰極催化劑表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電能，從而為電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。

通過(guò)上述電化學(xué)反應(yīng)釋放出電子和離子，形成電勢(shì)差，從而產(chǎn)生了電池的電流，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作。而氫氣發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的唯一副產(chǎn)品是水，因此燃料電池汽車具有零排放的特點(diǎn)。

2 大數(shù)據(jù)視域下新能源汽車技術(shù)對(duì)比

2. 1 優(yōu)勢(shì)

新能源汽車產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，其進(jìn)一步發(fā)展依賴于對(duì)未來(lái)趨勢(shì)的系統(tǒng)評(píng)價(jià)，因此可以通過(guò)收集和整理新能源產(chǎn)業(yè)的資源、生產(chǎn)、市場(chǎng)等多個(gè)維度信息，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行全面解析新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，提出新能源汽車產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的建議。例如：對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以為汽車制造商提供可靠的生產(chǎn)和供應(yīng)鏈管理信息；對(duì)市場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以揭示消費(fèi)者的購(gòu)買傾向和喜好，有助于挖掘市場(chǎng)需求；對(duì)資源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以為資源的優(yōu)化配置和節(jié)約利用提供參考。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的即時(shí)動(dòng)態(tài)梳理，可以更加科學(xué)、全面地評(píng)估新能源汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，為行業(yè)發(fā)展策略的制定提供科學(xué)依據(jù)。

新能源汽車的發(fā)展必然會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。在“綠色經(jīng)濟(jì)”的大背景下，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，可以幫助新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃可持續(xù)發(fā)展路徑，及時(shí)調(diào)整和改進(jìn)新能源汽車的生產(chǎn)規(guī)模、實(shí)施路徑等，以使其對(duì)環(huán)境的影響趨于最小化。例如，通過(guò)大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析，可以有效地檢測(cè)和預(yù)測(cè)新能源汽車生產(chǎn)過(guò)程中可能產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)題，及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整或改善。此外，還可以通過(guò)對(duì)新能源汽車在制造和應(yīng)用領(lǐng)域中的大數(shù)據(jù)進(jìn)行全面研究，為環(huán)境保護(hù)政策的制定提供重要依據(jù)，進(jìn)一步推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)與綠色能源協(xié)同發(fā)展。

2. 2 劣勢(shì)

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，海量數(shù)據(jù)已經(jīng)成為各個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行決策分析和決策優(yōu)化的重要支撐。以新能源市場(chǎng)的光伏產(chǎn)業(yè)為例，由于區(qū)域間的資源分布、資金投入、技術(shù)水平等各方面存在差異，現(xiàn)有的行業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法和系統(tǒng)難以滿足大規(guī)模關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析需求，無(wú)法進(jìn)行全方位綜合評(píng)估，嚴(yán)重影響了新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在數(shù)據(jù)管理方面，由于海量數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、復(fù)雜度高、數(shù)據(jù)更新生成快等特點(diǎn)，需要高效地管理這些數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的信息，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的最大化。目前，我國(guó)新能源行業(yè)多采用直接數(shù)據(jù)作為參考，較少利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)海量關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，在一定程度上成為進(jìn)一步優(yōu)化新能源汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、構(gòu)建和諧生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的制約因素［1-3］。

3 大數(shù)據(jù)在新能源汽車技術(shù)中的應(yīng)用

3. 1 故障預(yù)測(cè)與診斷

通過(guò)大數(shù)據(jù)分析和處理，可以幫助汽車制造商和維修廠商了解新能源汽車的使用情況和潛在故障，及時(shí)向車主預(yù)警和提供診斷信息，保障車輛的安全性和可靠性。

大數(shù)據(jù)分析故障模式是通過(guò)收集和分析大量的新能源汽車運(yùn)行數(shù)據(jù)來(lái)建立故障模型的。這些數(shù)據(jù)包括車輛傳感器提供的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、車輛行駛數(shù)據(jù)、充電記錄數(shù)據(jù)等。通過(guò)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，可以挖掘出與特定故障相關(guān)的模式和規(guī)律。例如，通過(guò)分析大量的電池?cái)?shù)據(jù)，可以獲取電池容量衰減的特征參數(shù)，總結(jié)出相關(guān)規(guī)律，從而識(shí)別出可能存在的電池故障。

大數(shù)據(jù)在故障預(yù)測(cè)方面的應(yīng)用是提前預(yù)警故障。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析新能源汽車的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，并根據(jù)預(yù)先建立的故障模型和算法，判斷車輛是否存在潛在故障的風(fēng)險(xiǎn)。一旦發(fā)現(xiàn)異?；蚬收系嫩E象，系統(tǒng)可以即時(shí)發(fā)送警報(bào)給車主或相關(guān)技術(shù)人員，以便及時(shí)采取修復(fù)和維護(hù)措施。例如，通過(guò)對(duì)采集到的電池電流、電壓、溫度等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以判斷電池是否存在過(guò)熱或過(guò)載現(xiàn)象、電池性能是否下降等異常，提前預(yù)警可能出現(xiàn)的電池故障。

3. 2 路況與行駛優(yōu)化

現(xiàn)在的智能網(wǎng)聯(lián)汽車通過(guò)搭載先進(jìn)的全球定位系統(tǒng)（GPS）、車載傳感器、視頻監(jiān)控、天氣監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)等設(shè)備，可以收集和獲取大量交通環(huán)境中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。例如，GPS 信息可以獲取車輛的精確定位，車載傳感器可以獲取車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，視頻監(jiān)控設(shè)備可以檢測(cè)路況信息等。通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)處理這些信息，可以實(shí)時(shí)分析整個(gè)道路交通網(wǎng)絡(luò)狀況，包括道路擁堵程度、道路通行能力、道路施工狀態(tài)、天氣情況等。采用實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)可視化技術(shù)將交通數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新到地圖上，駕駛員可以直觀地獲取當(dāng)前實(shí)時(shí)交通狀況，同時(shí)，通過(guò)分析實(shí)時(shí)路況和車輛自身狀況（如剩余電量、電池溫度等），駕駛員可以選擇最佳的行駛路線，既可以節(jié)省行駛時(shí)間，還避免了交通擁堵。此外，考慮到新能源汽車車主為了確保車輛的續(xù)航里程，在規(guī)劃行駛路線時(shí)會(huì)比較關(guān)注充電站的地點(diǎn)、數(shù)量等因素，因此在使用預(yù)測(cè)分析模型時(shí)，可以根據(jù)過(guò)去積累的數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)的路況，并實(shí)時(shí)把預(yù)測(cè)結(jié)果應(yīng)用到行駛路線規(guī)劃策略中，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)行駛。

3. 3 電池管理系統(tǒng)

新能源汽車的電池性能是新能源汽車的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一，對(duì)車輛性能、車輛使用壽命和駕駛體驗(yàn)等方面有重要影響。通過(guò)應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以對(duì)電池的充放電狀態(tài)、溫度、電壓等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，確保新能源汽車的安全運(yùn)行?；诖髷?shù)據(jù)的電池監(jiān)控系統(tǒng)，可以向車主或相關(guān)技術(shù)人員預(yù)警潛在的電池故障或電池性能下降問(wèn)題，從而提醒車主及時(shí)采取措施進(jìn)行車輛維護(hù)或更換部件，確保新能源汽車高效、安全行駛。為了提高新能源汽車的續(xù)航里程和電池使用壽命，電池充電策略的優(yōu)化顯得至關(guān)重要。通過(guò)應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以收集和分析不同電池類型、環(huán)境條件、駕駛習(xí)慣等數(shù)據(jù)，制定出更為合理且具有針對(duì)性的充電策略。例如，通過(guò)駕駛員的行駛路線、充電需求、駕駛環(huán)境等大數(shù)據(jù)分析，可以為其制定最佳充電方案，減少充電等待時(shí)間、延長(zhǎng)電池使用壽命，提升整車性能。此外，大數(shù)據(jù)技術(shù)還可用于優(yōu)化充電設(shè)施規(guī)劃布局和建設(shè)方案，滿足新能源汽車用戶的充電需求。

4 結(jié)語(yǔ)

大數(shù)據(jù)視域下的新能源汽車技術(shù)已經(jīng)呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)智能化、大數(shù)據(jù)分析在制造和使用中應(yīng)用，以及智能化交通系統(tǒng)與新能源汽車融合等發(fā)展趨勢(shì)。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷成熟，未來(lái)新能源汽車產(chǎn)業(yè)將朝著智能化、電動(dòng)化、互聯(lián)化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)更高效、更安全、更智能的出行體驗(yàn)，推動(dòng)智慧城市的可持續(xù)發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

［ 1 ］ 何國(guó)俊. 新能源汽車技術(shù)的技術(shù)原理和優(yōu)缺點(diǎn)[J]. 內(nèi)燃機(jī)與配件，2022（4）：3.

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［ 3 ］ 羅寒林，亓立剛，曹斌，等. 新能源汽車技術(shù)的技術(shù)原理及優(yōu)缺點(diǎn)探究[J]. 汽車周刊，2023（8）：31-33.