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1、新能源汽车驱动系统及动力总成技术发展分析摘要：近些年来，随着社会经济的飞速发展，世界汽车产业也随之形成快速 发展，汽车产业的发展促使当今人类生活更加快捷和方便，但随之而来的问题就 是出现了环境污染，以及能源危机方面的问题。基于此，如若想要实现汽车产业 的可持续发展，改善人类赖以生存的环境，有效解决能源危机和环境污染的问题 新能源汽车就成为未来世界汽车产业的主要发展方向。经过数年的不断研究和发 展，当今已经顺利进入到低碳经济时代，在这样的时代背景下，新能源汽车产业 也实现了突飞猛进的发展和进步。基于此，文章首先对新能源汽车的概念进行阐 述，结合对新能源汽车及相关技术的分析，就新能源汽车驱动系统及
2、动力总成技 术的发展进行探讨，以期可以为我国新能源汽车发展和相关研究提供参考。关键词：新能源汽车；驱动系统；动力总成技术前言：随着科学技术的快速发展，汽车行业也取得了非常积极的发展硕果， 汽车给人们的旅游带来了极大的出行便利，可以满足人们的工作和生活代步需求 伴随着当前人们生活水平和质量的不断提高，汽车早已经从奢侈品慢慢转变为生 活的必需品，并开始逐渐的流入所有家庭之中。汽车的增加引起了许许多多的问 题。首先，它消耗大量的能源，减少了储存在地球上的石油和天然气的数量。其 次，环境污染、交通拥堵、噪音和尾气污染一直在侵蚀着自然和人类。要解决这 些问题，就必须寻找新技术、新能源，以促进汽车工业的可
3、持续发展。1.新能源汽车概述所谓新能源汽车，其与传统能源汽车存在明显差别，也可以说除了传统能源 为动力的汽车以外称之为新能源汽车。它集成了当今车辆的更加先进技术。对新 能源汽车进行分类，主要可以分为三个类别，分别为纯电动力、电池动力、混合 动力的三种电动汽车。燃料电池车辆是通过化学反应产生驱动电流的车辆。这具有以下优点：废气 几乎为零，对环境几乎没有任何污染。运行振动小，无噪音污染。混合动力车辆 是使用内燃机和电驱动器组合的车辆。因为可以针对不同的驾驶环境，所以可以 利用两种驾驶方法的优点使用不同的驾驶方法。纯电动汽车指的是电力电池提供 动力的车辆。只要有足够的功率，技术就比较简单和成熟。但是
4、，开发纯电动汽 车仍然存在许多瓶颈。例如，存储在电池中的能量太小，制造电池的成本很高， 并且电池需要频繁地充电。1.新能源汽车及技术特点简介1.我国电动汽车确定了发展“三纵”通用技术。多能源动力总成、电动汽车驱 动电机和电动汽车动力电池是它们的“三水平”共同技术。2.纯电动车动力电池为驱动电机提供电能，驱动系统将电能转换为机械能作为驱动汽车 的动力源。 汽车的行驶条件主要由控制驱动电机的控制器来实现。 纯电动汽车 是“零排放”汽车。当前开发中的主要技术瓶颈是： 动力电池受到阳极材料， 低容量密度和短驱动范围的限制。电源管理系统技术覆盖的电池具有较长的充电 时间，较短的寿命和较低的性价比。 图1
5、 示出了纯电动车辆的结构的示意图。广驱勺电机电池E内虚线框为屯鉴动系统.外煤线柩为动力总成图 1 纯电汽车结构示意图1.混合动力车1.概念及优缺点车辆配备有两个动力源，一个是内燃发动机，另一个是电驱动器，它们在彼 此之间切换使用。内燃机的动力用作辅助动力，关闭后为纯电动汽车。混合动力 汽车的优势在于它具有两种动力源的双重优势。大功率储能设备（飞轮，超级电 容和蓄电池）的使用可立即为汽车提供大量能量，从而减小了内燃机的尺寸，提 高了效率并减少了排放。混合动力汽车只能减少排放，而不能完全消除排放。因 此，在当前的电动汽车技术中，它是最容易开发的电动汽车，但最终成为过渡模 型和排除模型。1.混合动力
6、车分类1.按联接方式分类第一种为串联式混合动力车，这种方式主要是通过内燃机发电机给电池充电 然后通过电池给驱动电机提供电量，最后达到驱动车行驶的目的。第二种为并联式混合动力汽车，这种汽车与其他联接方式的汽车的区别在于 无论是电驱动系统，还是内燃发动机系统，都可以完成独立运行，并且根据需要 还可以进行协调性运作。第三种为混联式汽车，这种方式在电驱动和内燃发动机两种系统之间，需要 通过非常复杂的机械结构形成互联互通，主要目的在于可以实现两者之间的速度 调节。1.按混合度分类弱混：电机输出占比小于20%。它属于ISG集成式启动器电动机，它控制 发动机的启动，发动机以恒定速度运行，在减速和制动过程中回
7、收能量，为电池 充电，驱动车辆并节省充电能量并且进行自动调节。中混：电机功率约占30%，使用高压电机ISG系统。电动机在加速和高负载 期间协助车辆运行。强混：电动机功率50%, ISG系统使用更高电压的电动机（通常为数百 伏）。1.燃料电池车燃料电池汽车产生的能量与其说是燃烧产生的电，不如说是一种氢的化学性 质燃料。燃料电池分为纯燃料电池、燃料电池+蓄电池、燃料电池+蓄电池+超级 电容器混合电源等。燃料电池车效率更高，燃料来源丰富且可再生，但它们系统更复杂，更难以 存储和运输，更难以维护且价格更高。由于技术和成本等因素，其工业化仍需要 很长时间。1.驱动系统及动力总成相关技术新能源车辆的动力路
8、线主要由电力系统和驱动系统组成。电力系统的性能是 车辆行驶距离和车辆运行成本的关键。驱动系统是决定汽车电力性能的汽车核心 因此，开发新能源车辆的关键在于提高驾驶和电力系统的性能。1.电源系统1.电池电池一直是制约新能源汽车的关键问题。尽管当今电动汽车的发展相对较快 但电池技术尚未取得任何突破，导致了电动汽车需要不断充电。汽车单次充电后 车辆行程较短。当前使用许多类型的电池，包括镍镉电池，镍金属氢化物电池和 锂离子电池。但是，这些电池的比功率相对较低。作为响应，已经开发了超级电 容。它具有常规电容和电池的两项优点。它可以与电池以及电源并联使用，以增 加电池的比功率。功率密度是指每单位质量或单位体
9、积动力电池输出的能量。单位为 W/kg 或 W/L。当功率密度高时，可以输出高电流。功率密度由电池材料的特性决定，并 且随环境而变化，比如极冷或极热的环境。功率密度又称比功率。比功率是评估 电池是否可以应对电动汽车的加速和爬升能力的重要指标。实现电动汽车的大规模推进和运行的条件之一是开发具有高比能量，高比输 出，长寿命和低成本的电池。目前电池的主要问题是低能量密度、高质量、有限 的行驶距离和电力性能、长时间充电、高价格、有限的服务寿命和高运营成本。 根据发展趋势，有两种主要的电池充电方法。 一种是进行车载电池充电。另一 种是从汽车中取出电池，将其交给专门的充电站充电，然后更换已经充好的电池 将
10、继续行驶。充电站和充电桩等基础设施的发展以及快速充电技术和电池比能量 的突破必将加速电动汽车的采用和应用。 目前，国产万向集团电动汽车一次充 电可行驶 380 公里，电池组的循环寿命可达 1500 次。电源管理系统电力管理系统可以直接检测和管理充电和放电过程、电池温度、功率估计和 电池故障诊断。电源系统具有许多需要开发和改进的关键技术。例如，如何实现 更快的充电，如何在使用每个电池时方便快捷地收集数据，以及如何建立有效的 数据数学模型等。充放电过程管理：在充电和放电期间及时监控电池温度、电压、电流和其他 参数。如果发现异常，请断开充电电路或输出警报消息。温度检测:检测单个电池的温度，根据电池类
11、型设置电池的安全温度范围。 如果发现温度超出安全范围，就会发送警告消息，指示相关电池的位置。电压电流检测:检测每个电池组的电压电流，根据检测参数通过算法确定电 池质量，估计 SOC。电量估计：根据电池电量经验和测量参数的积分来测量和计算电池 SOC。单体故障诊断：根据测得的电池温度，电压和其他参数，与正常参数进行比 较并做出判断。1.驱动系统1.驱动电机技术当前，用于新能源汽车的驱动电动机主要有四种：直流电机，三相交流异步 感应电机，开关磁阻电动机和永磁电动机。直流电机是通过改变电压和电流来独 立控制转矩的电机。它具有出色的动态特性，强大的过载能力，相对成熟的技术 以及相对较低的运行成本。但是
12、，体积、质量、效率低，不适合高速动作。交流 电机采用矢量控制技术，其结构相对高效，易于维护。然而，它的轻负载效率低 需要解决在矢量控制下保持高速动态响应的技术问题。开关磁阻电机作为一种新 型调速电机，具有散热性能好，节省汽车空间，良好的速度调节和低成本。然而 设计过程和控制复杂，噪音污染严重。永磁电机主要是指无刷直流电机和三相永 磁同步电动机。它具有简单的结构、灵活的控制和轻巧的特性。但是，它容易受 到温度和振动的影响，并且可能会在高温下发生退磁，这可能会影响电动机的运 行。1.驱动电机控制技术在新能源汽车的设计中电机控制技术是其中最为关键的基础性技术，这种技 术可以对新能源汽车的整体性能产生
13、直接性的影响。由于驱动电机的类型很多， 因此原理因电动机的类型而异，并且每种电动机的控制技术也有所不同。在对直 流电机进行控制的过程中，需要通过励磁以及电机的控制才可以实现。而针对交 流电马达的控制来说，其原理主要是矢量控制技术，主要是先要将马达的定子电 流矢量进行分解，主要分解成为励磁电流或者说是产生一定的磁场电流，以及产 生转矩电流和扭矩电流，与此同时，对于上述这些成分之间的相位以及相关振幅 形成有效控制。控制定子电流矢量。该方法可以分离磁链和转矩，并将复杂的控 制转换为直流简单控制。这可以实现与直流速度控制系统相同的静态和动态性能 方便交流电动机的高速速度控制。控制永磁电动机更加复杂。通
14、常，可以结合使 用两个或多个控制方案来实现最佳控制。通过最大转矩控制与磁通量减弱控制的 组合，实现了电机效率的优化、宽范围的速度控制技术、转矩控制和 PWM 控制的 综合控制技术。近年来，随着电机驱动系统和控制技术的开发，新能源电机控制 技术开始应用模糊控制技术和各种控制技术，从而简化了驱动电动机控制的结构 响应速度更快，抗干扰性得到了增强，并且驱动系统的性能已大大提高。1.系统集成技术高能量积分是新能源汽车研究开发的重要方向之一。电动驱动系统的集成是 齿轮箱、电机、控制器的集成。电力系统集成是蓄电池、电力管理系统和驱动系 统的集成。车辆集成是动力总成系统与其余车辆控制系统的集成，以实现车辆控
15、 制集成并提高车辆性能。结语：综上所述，在当今时代中，世界汽车产业如若想要实现可持续发展， 以及改善人类的生存和生活环境，新能源汽车是必然的发展之路，通过新能源汽 车的普及和有效应用，不仅可以降低能源方面的损耗，同时还可以解决环境污染 方面的问题，因此，相关汽车生产企业和政府都必须要对新能源汽车的研究工作 提高重视，强化新能源汽车动力、驱动系统相关的研究工作，从而促使可以实现 生产更为节能、环保的新型新能源汽车，从而促使汽车产业可以实现可持续发展 近年来，政府出台了一系列奖励政策和促进新能源车辆开发和工业化的支持计划 打开各种技术瓶颈，认识和接受新能源汽车的性能、价格、市场等因素，新能源 车辆
16、无疑是对国民的一种善意。参考文献：1 陈帮鸿.基于新能源汽车电机驱动系统故障处理方式的研究C.海南省 机械工程学会、海南省机械工业质量管理协会、海南省华南理工大学校友会、海 南省创新创业研究院.2019年海南机械科技与发展学术论坛论文集.海南省机械工 程学会、海南省机械工业质量管理协会、海南省华南理工大学校友会、海南省创 新创业研究院:海南省机械工程学会,2019:50-55.2 苏瑞涛.新能源汽车电驱动系统硬件主动短路功能实现方法研究C.中 国汽车工程学会(China Society of Automotive Engineers).2019 中国汽车工 程学会年会论文集(2).中国汽车工程学会(China Society of Automotive Engineers):中国汽
