當今的汽車工業(yè),能夠給人類的出行帶來快捷和方便,但同時也會導(dǎo)致能源的大量消耗和環(huán)境的污染。為了汽車工業(yè)能夠可持續(xù)發(fā)展,我們就需要新的技術(shù)或者新的能源來解決能源和環(huán)境問題。本文分析了新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)及動力總成方面的一些技術(shù)成果以及發(fā)展趨勢。

隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展,汽車工業(yè)也得到了大力發(fā)展。汽車為人們的出行帶來了極大的方便,能夠滿足人們的工作和生活需求。隨著人們生活水平的改善,汽車也開始從奢侈品慢慢變?yōu)槿藗兩钪械谋匦杵?開始不斷的涌入每個家庭。汽車的增多導(dǎo)致了很多問題的出現(xiàn),首先是能源的大量消耗,地球上儲存的石油和天然氣變得越來越少;然后是環(huán)境的污染,堵車、噪音、尾氣污染等都在不斷的侵蝕自然和人類。為了解決上述問題,我們需要尋找新的技術(shù)和新的能源,促使汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本文先對新能源汽車進行簡單的介紹,再著重闡述新能源汽車的相關(guān)技術(shù)。

1 新能源汽車概述

新能源汽車是指動力來源除了使用傳統(tǒng)能源之外的所有汽車。它是將現(xiàn)今汽車方面比較先進的技術(shù)進行綜合。新能源汽車主要可以分為燃料電池電動汽車、混合動力電動汽車、純電動汽車等三類。

燃料電池汽車是利用化學反應(yīng)產(chǎn)生電流來驅(qū)動的汽車。它具有以下優(yōu)點:燃油經(jīng)濟性好;尾氣排放近似為零,對環(huán)境污染小;運行振動小、沒有噪聲污染。混合動力汽車,是指使用內(nèi)燃機和電驅(qū)動兩種驅(qū)動方式相混合的汽車。它能夠針對行駛環(huán)境的不同,從而使用不同的驅(qū)動方式,可具有兩種驅(qū)動方式的優(yōu)點。純電動汽車是指依靠動力電池進行驅(qū)動的汽車,該技術(shù)相對來說比較簡單成熟,只要有足夠的電力供應(yīng)就行。但純電動汽車發(fā)展仍存在很多瓶頸,比如蓄電池儲存的能量太少,電池生產(chǎn)成本貴,需要經(jīng)常充電等等。

2 驅(qū)動系統(tǒng)及動力總成相關(guān)技術(shù)

新能源汽車動力總成主要由電源系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)組成。電源系統(tǒng)的性能是汽車行駛里程、運行成本的關(guān)鍵所在;驅(qū)動系統(tǒng)是汽車的核心部件,它決定了汽車的動力性能。所以發(fā)展新能源汽車的關(guān)鍵就是要提升驅(qū)動系統(tǒng)和電源系統(tǒng)的性能。

2.1 電源系統(tǒng)

電源系統(tǒng)主要包括電池及電源管理系統(tǒng),它是動力總成的關(guān)鍵部件。

(1)電池。電池一直是制約新能源汽車的關(guān)鍵所在,雖然現(xiàn)在的電動車發(fā)展比較迅速,但電池技術(shù)沒有取得突破性的進步,這就導(dǎo)致電動車總是要不斷的進行充電,汽車單次充電后的行程比較短,制約了汽車的發(fā)展。現(xiàn)在使用的電池有鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等多種。但是這些電池的比功率相對來說比較低。針對這個問題,超級電容得到了發(fā)展,它具有傳統(tǒng)電容和電池兩者的優(yōu)點,它不僅可以作為動力電源使用,而且還可以并聯(lián)電池使用,提高電池的比功率。

目前,充電站、充電樁等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及快速充電技術(shù)等都有了快速的發(fā)展,新能源汽車也必將得到進一步的推廣應(yīng)用。

(2)電源管理系統(tǒng)。電源管理系統(tǒng)是監(jiān)控電池運行和保護電池安全的智能綜合系統(tǒng)。它可以直接檢測和管理電池運行時的充放電過程、電池溫度、電量估計以及電池故障診斷等。在電源系統(tǒng)中,有很多的關(guān)鍵技術(shù)需要發(fā)展和進步。比如怎么樣實現(xiàn)更快速充電,對每塊電池使用過程中的數(shù)據(jù)怎樣進行方便快捷的采集,針對數(shù)據(jù)如何建立有效的數(shù)學模型等等。

2.2 驅(qū)動系統(tǒng)

驅(qū)動系統(tǒng)主要是由控制器、變速器和驅(qū)動電機等組成。其中,驅(qū)動電機是驅(qū)動系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。

(1)驅(qū)動電機技術(shù)。

目前,新能源汽車的驅(qū)動電機主要有四大類:直流電機、三相交流異步感應(yīng)電機、開關(guān)磁阻電機、永磁電機。直流電機是通過改變電壓和電流對轉(zhuǎn)矩進行獨立控制的電機。它的動態(tài)特性好,過載能力強,技術(shù)比較成熟,使用成本相對較低;但它的體積質(zhì)量大,效率低,不適合高速運行。交流電機是應(yīng)用了矢量控制技術(shù)。它的結(jié)構(gòu)相對來說比較簡單,效率高,維護起來比較容易;但它的輕載效率低,仍需解決保持矢量控制下的快速動態(tài)響應(yīng)這一技術(shù)難題。開關(guān)磁阻電機主要是由開關(guān)電路控制器和電磁阻電機組成。它工作的可靠性高,調(diào)速性好,成本低;但它的設(shè)計過程和控制比較麻煩,噪聲污染比較嚴重。永磁電機主要是指無刷直流電機和三相永磁同步電機。它的結(jié)構(gòu)簡單,控制起來比較靈活,體積重量小;但它容易受到溫度和振動影響,有可能會導(dǎo)致高溫退磁,電機運行受影響。

(2)驅(qū)動電機控制技術(shù)。

在新能源汽車中,電機控制技術(shù)也是比較關(guān)鍵的技術(shù),它能夠影響新能源汽車的性能。因為驅(qū)動電機的種類很多,不同種類電機的原理不一樣,所以對每類電機的控制技術(shù)也都是不一樣的。直流電機的控制是控制電樞和勵磁來實現(xiàn)的。交流電機的控制原理是矢量控制技術(shù)。永磁電機常結(jié)合多種控制方案進行運行。近年來,新能源汽車的電機控制技術(shù)開始應(yīng)用模糊控制技術(shù)、各種智能控制技術(shù),從而使驅(qū)動電機控制的結(jié)構(gòu)變得簡單、響應(yīng)更加快速、抗干擾性增強,驅(qū)動系統(tǒng)的性能得到了極大的提高。

2.3 系統(tǒng)集成技術(shù)

高度的系統(tǒng)集成是新能源汽車的重要研究和發(fā)展方向之一。電驅(qū)動系統(tǒng)集成是將變速箱、電機、控制器集成為一體。動力系統(tǒng)集成是將電池、電源管理系統(tǒng)以及驅(qū)動系統(tǒng)集成為一體。整車集成是將動力總成系統(tǒng)與整車其余控制系統(tǒng)集成一體,從而實現(xiàn)整車控制集成,提高整車性能。

3 結(jié)語

新能源汽車可以解決能源消耗大和環(huán)境污染嚴重的問題,所以我們應(yīng)大力發(fā)展新能源汽車,加強新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)以及動力總成相關(guān)技術(shù)的研發(fā)力度,從而實現(xiàn)汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和人類的長久生存。