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

隨著科學技術的快速發展,汽車工業也得到了大力發展。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為人們生活中的必需品,開始不斷的涌入每個家庭。汽車的增多導致了很多問題的出現,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和新的能源,促使汽車行業的可持續發展。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技術。

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能源之外的所有汽車。它是將現今汽車方面比較先進的技術進行綜合。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產生電流來驅動的汽車。它具有以下優點:燃油經濟性好;尾氣排放近似為零,對環境污染小;運行振動小、沒有噪聲污染。混合動力汽車,是指使用內燃機和電驅動兩種驅動方式相混合的汽車。它能夠針對行駛環境的不同,從而使用不同的驅動方式,可具有兩種驅動方式的優點。純電動汽車是指依靠動力電池進行驅動的汽車,該技術相對來說比較簡單成熟,只要有足夠的電力供應就行。但純電動汽車發展仍存在很多瓶頸,比如蓄電池儲存的能量太少,電池生產成本貴,需要經常充電等等。

2 驅動系統及動力總成相關技術

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

2.1 電源系統

電源系統主要包括電池及電源管理系統,它是動力總成的關鍵部件。

(1)電池。電池一直是制約新能源汽車的關鍵所在,雖然現在的電動車發展比較迅速,但電池技術沒有取得突破性的進步,這就導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,制約了汽車的發展。現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,超級電容得到了發展,它具有傳統電容和電池兩者的優點,它不僅可以作為動力電源使用,而且還可以并聯電池使用,提高電池的比功率。

目前,充電站、充電樁等基礎設施建設以及快速充電技術等都有了快速的發展,新能源汽車也必將得到進一步的推廣應用。

(2)電源管理系統。電源管理系統是監控電池運行和保護電池安全的智能綜合系統。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。在電源系統中,有很多的關鍵技術需要發展和進步。比如怎么樣實現更快速充電,對每塊電池使用過程中的數據怎樣進行方便快捷的采集,針對數據如何建立有效的數學模型等等。

2.2 驅動系統

驅動系統主要是由控制器、變速器和驅動電機等組成。其中,驅動電機是驅動系統的關鍵所在。

(1)驅動電機技術。

目前,新能源汽車的驅動電機主要有四大類:直流電機、三相交流異步感應電機、開關磁阻電機、永磁電機。直流電機是通過改變電壓和電流對轉矩進行獨立控制的電機。它的動態特性好,過載能力強,技術比較成熟,使用成本相對較低;但它的體積質量大,效率低,不適合高速運行。交流電機是應用了矢量控制技術。它的結構相對來說比較簡單,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響應這一技術難題。開關磁阻電機主要是由開關電路控制器和電磁阻電機組成。它工作的可靠性高,調速性好,成本低;但它的設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。它的結構簡單,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,有可能會導致高溫退磁,電機運行受影響。

(2)驅動電機控制技術。

在新能源汽車中,電機控制技術也是比較關鍵的技術,它能夠影響新能源汽車的性能。因為驅動電機的種類很多,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的。交流電機的控制原理是矢量控制技術。永磁電機常結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開始應用模糊控制技術、各種智能控制技術,從而使驅動電機控制的結構變得簡單、響應更加快速、抗干擾性增強,驅動系統的性能得到了極大的提高。

2.3 系統集成技術

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

3 結語

新能源汽車可以解決能源消耗大和環境污染嚴重的問題,所以我們應大力發展新能源汽車,加強新能源汽車驅動系統以及動力總成相關技術的研發力度,從而實現汽車行業的可持續發展和人類的長久生存。