新能源汽车驱动系统及动力总成相关技术分析

当今的汽车工业,能够给人类的出行带来快捷和方便,但同时也会导致能源的大量消耗和环境的污染。为了汽车工业能够可持续发展,我们就需要新的技术或者新的能源来解决能源和环境问题。本文分析了新能源汽车驱动系统及动力总成方面的一些技术成果以及发展趋势。

随着科学技术的快速发展,汽车工业也得到了大力发展。汽车为人们的出行带来了极大的方便,能够满足人们的工作和生活需求。随着人们生活水平的改善,汽车也开始从奢侈品慢慢变为人们生活中的必需品,开始不断的涌入每个家庭。汽车的增多导致了很多问题的出现,首先是能源的大量消耗,地球上储存的石油和天然气变得越来越少;然后是环境的污染,堵车、噪音、尾气污染等都在不断的侵蚀自然和人类。为了解决上述问题,我们需要寻找新的技术和新的能源,促使汽车行业的可持续发展。本文先对新能源汽车进行简单的介绍,再着重阐述新能源汽车的相关技术。

1 新能源汽车概述

新能源汽车是指动力来源除了使用传统能源之外的所有汽车。它是将现今汽车方面比较先进的技术进行综合。新能源汽车主要可以分为燃料电池电动汽车、混合动力电动汽车、纯电动汽车等三类。

燃料电池汽车是利用化学反应产生电流来驱动的汽车。它具有以下优点:燃油经济性好;尾气排放近似为零,对环境污染小;运行振动小、没有噪声污染。混合动力汽车,是指使用内燃机和电驱动两种驱动方式相混合的汽车。它能够针对行驶环境的不同,从而使用不同的驱动方式,可具有两种驱动方式的优点。纯电动汽车是指依靠动力电池进行驱动的汽车,该技术相对来说比较简单成熟,只要有足够的电力供应就行。但纯电动汽车发展仍存在很多瓶颈,比如蓄电池储存的能量太少,电池生产成本贵,需要经常充电等等。

2 驱动系统及动力总成相关技术

新能源汽车动力总成主要由电源系统和驱动系统组成。电源系统的性能是汽车行驶里程、运行成本的关键所在;驱动系统是汽车的核心部件,它决定了汽车的动力性能。所以发展新能源汽车的关键就是要提升驱动系统和电源系统的性能。

2.1 电源系统

电源系统主要包括电池及电源管理系统,它是动力总成的关键部件。

(1)电池。电池一直是制约新能源汽车的关键所在,虽然现在的电动车发展比较迅速,但电池技术没有取得突破性的进步,这就导致电动车总是要不断的进行充电,汽车单次充电后的行程比较短,制约了汽车的发展。现在使用的电池有镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等多种。但是这些电池的比功率相对来说比较低。针对这个问题,超级电容得到了发展,它具有传统电容和电池两者的优点,它不仅可以作为动力电源使用,而且还可以并联电池使用,提高电池的比功率。

目前,充电站、充电桩等基础设施建设以及快速充电技术等都有了快速的发展,新能源汽车也必将得到进一步的推广应用。

(2)电源管理系统。电源管理系统是监控电池运行和保护电池安全的智能综合系统。它可以直接检测和管理电池运行时的充放电过程、电池温度、电量估计以及电池故障诊断等。在电源系统中,有很多的关键技术需要发展和进步。比如怎么样实现更快速充电,对每块电池使用过程中的数据怎样进行方便快捷的采集,针对数据如何建立有效的数学模型等等。

2.2 驱动系统

驱动系统主要是由控制器、变速器和驱动电机等组成。其中,驱动电机是驱动系统的关键所在。

(1)驱动电机技术。

目前,新能源汽车的驱动电机主要有四大类:直流电机、三相交流异步感应电机、开关磁阻电机、永磁电机。直流电机是通过改变电压和电流对转矩进行独立控制的电机。它的动态特性好,过载能力强,技术比较成熟,使用成本相对较低;但它的体积质量大,效率低,不适合高速运行。交流电机是应用了矢量控制技术。它的结构相对来说比较简单,效率高,维护起来比较容易;但它的轻载效率低,仍需解决保持矢量控制下的快速动态响应这一技术难题。开关磁阻电机主要是由开关电路控制器和电磁阻电机组成。它工作的可靠性高,调速性好,成本低;但它的设计过程和控制比较麻烦,噪声污染比较严重。永磁电机主要是指无刷直流电机和三相永磁同步电机。它的结构简单,控制起来比较灵活,体积重量小;但它容易受到温度和振动影响,有可能会导致高温退磁,电机运行受影响。

(2)驱动电机控制技术。

在新能源汽车中,电机控制技术也是比较关键的技术,它能够影响新能源汽车的性能。因为驱动电机的种类很多,不同种类电机的原理不一样,所以对每类电机的控制技术也都是不一样的。直流电机的控制是控制电枢和励磁来实现的。交流电机的控制原理是矢量控制技术。永磁电机常结合多种控制方案进行运行。近年来,新能源汽车的电机控制技术开始应用模糊控制技术、各种智能控制技术,从而使驱动电机控制的结构变得简单、响应更加快速、抗干扰性增强,驱动系统的性能得到了极大的提高。

2.3 系统集成技术

高度的系统集成是新能源汽车的重要研究和发展方向之一。电驱动系统集成是将变速箱、电机、控制器集成为一体。动力系统集成是将电池、电源管理系统以及驱动系统集成为一体。整车集成是将动力总成系统与整车其余控制系统集成一体,从而实现整车控制集成,提高整车性能。

3 结语

新能源汽车可以解决能源消耗大和环境污染严重的问题,所以我们应大力发展新能源汽车,加强新能源汽车驱动系统以及动力总成相关技术的研发力度,从而实现汽车行业的可持续发展和人类的长久生存。