对新能源汽车技术的几点

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(资料图片仅供参考)

杨小荣

1 常见新能源汽车技术的基本概述

1.1 纯电动汽车技术

新能源汽车采用电能等洁净能源作为动力来源驱动汽车行驶。因其动力源与传统汽车动力源工作形式不同，因此新能源汽车需要全新的车载动力装置。新能源汽车在动力控制和驱动方面的技术领先于传统汽车，是具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车中运用最广泛、发展前景最好的是纯电动汽车。纯电动汽车完全依靠电池作为动力来源，在汽车运行过程中也主要依靠电动机作为汽车的驱动装置，获得相应的机械能。纯电动汽车在社会生活中比较常见，比如纯电动物流车、纯电动公交车以及纯电动家用轿车等等。纯电动汽车主要构件包括充电装置、电动机、控制器及动力源，其中动力源主要指的是性能良好的动力电池。电池作为电动汽车核心部件，其性能、质量及安全性将会直接影响到电动汽车的使用寿命和驾驶体验。充电装置的充电效率直接决定纯电动汽车的市场竞争力，充电方式一般有快充和慢充两种。近些年，充电装置的技术改革有了较大突破，充电效率不断提升，快充桩可在半小时内将电量充至80%左右，节省了大量充电时间，也提高了新能源汽车的群众接受度。电动机与控制器主要影响新能源汽车操控性、加速性能以及扭矩输出特性，决定着驾驶体感。

与传统汽车相比，新能源汽车最大的优势在于能做到零污染、零排放，且有较高的使用经济性，在改善温室效应、城市雾霾等环境问题上有突出贡献。

1.2 混合动力汽车技术

混合动力汽车是以两种及两种以上能源为主要动力的汽车，应用最广泛的是油－电混合动力汽车。这类混合动力汽车集燃油车和电动车的优势为一体，车内有两套动力装置（电动机、蓄电池和发动机、燃油箱），既有电动车的驾驶体验，又不受制于电动车续航里程的困扰。但两套动力系统使得汽车造价较高，车辆自重较大，在市场竞争中后劲不足，市场占有率不高。但随着技术发展，动力混合形式优化，相信在未来该类汽车会突破技术壁垒，逐渐被群众所接受。

2 新能源汽车技术的三大构成

2.1 电池

当前新能源汽车造价偏高，很多消费者也是由于售价较高的原因，对新能源汽车的购买力不强。影响新能源汽车造价的主要因素是电机及其控制器（约占整车造价的13.6%），电池及其控制器（约占整车造价的37.8%）。由此可见控制动力电池制造成本对于整车成本控制有着举足轻重的影响。但由于存在技术壁垒，电池成本降低还有一段路要走。

近年来，新能源汽车充电技术发展很快，其中有一种为双向逆放电，是比亚迪汽车在去年的新能源汽车发布会上发布的一种新技术，双向逆放电可以和多种用途的车辆有效结合在一起，双向逆放电简单来说新能源车不仅可以从电网充电，也可以向其他车外用电器放电，向外放电主要是三种放电方式，分别是车辆到电网的放电（V2G）、车辆和车辆之间的放电（V2V）、车辆到负载的放电（V2L）。同时放电的电流可以是直流电，也可以是交流电，可以实现多种电压形式的放电，其他工业设备，包括手机等都可以实现放电。

V2G 也就是新能源汽车向电网输送电量的方式，这样的一个应用相当于把新能源汽车作为一个小型的储能电站来使用，在夜间可以利用谷电充电的方式，可以节省大量的电力。电动车目前只在一些大中型城市实现了普及，分布式储能电站也多分布于大型城市中，对于新能源客户的汽车充电提供了便利，同时也能带来很大的经济效益。

V2V 是车辆对车辆的输电模式，这种充电模式可以解决纯电动汽车在道路行驶时遇到电池耗尽时的临时救援问题，纯电动汽车在行驶过程中遇到车辆没电又无法充电时可以利用其他过往的电动汽车进行充电。未来为了普及新能源汽车的应用，还会在高速公路上建立流动充电车，甚至是高速流动充电桩。

V2L 是车辆到负载的充电方式，车辆的电力可以直接向外输送，可以负载多种充电设备，包括各种直流和交流电压，这样的充电模式可以应用于日常居民生活中，当家里断电时，可以利用新能源汽车的V2L 功能实现对家用电器的充电，最长可以保证普通家庭一周的电量使用。除此以外，双向逆放电的功能远远不止上述这些，在电量消耗殆尽的情况下，混合电动汽车还可以通过内燃机的运动来实现发电功能，从一定程度上来说，混合电动汽车相当于一个源源不断供电的储电装置。

2.2 电机

传统汽车以燃油作为动力源提供汽车行驶的能量，新能源汽车以动力电池作为动力源提供行驶能量。传统汽车的车载能源是燃油，驱动装置是发动机和变速箱，新能源汽车的车载能源是电池，驱动装置是电动机。两种动力系统都可较好的驱动汽车行驶，但新能源汽车能源利用率比传统汽车大的多。内燃机的能源使用效率最高不超过30%，其大量能量以摩擦，发热、传动损耗等形式浪费了。而纯电动汽车以电池供电－电机转动的形式运行，没有复杂的传动机构，其能源利用率达到了80%以上，且动力输出没有滞后性。因此，新能源汽车的综合性能比传统燃油汽车高。电机作为新能源汽车的驱动装置，主要有以下三种不同类型的电机装置，第一种即为交流异步电机，是当前新能源汽车电机使用中的大功率电机，其工作原理相对简单，交流电是没有方向的，因此只需要在定子端输入电流即可，交流转子接收到电流信号之后就会朝着同一个固定方向加速转转，电机就产生了驱动力，这种产生驱动力的原理是被动起转，因此也叫做异步电机。第二种是直流异步电机，与交流异步电机的结构及驱动原理是一致的，不同的是电机定子输入的是带有方向的直流电，直流异步电机是大多数纯电动汽车都在使用的驱动电机。这类电机的使用最大难点在于滤波模块的设计应用上，滤波模块如果设计得足够优秀，从电池传送过来的直流电波形会被过滤得足够干净，直流异步电机在实现高效率供电时还可以减少噪音，非常安静。最后一种是直流同步电机，这类型的电机与以上两种电机相比，其内部结构更加复杂，电流信号是直接作用在转子上的，这种驱动方式的驱动响应是非常快的，直接跨过了定子输入端。作为电机中应用能力最强的电机装置，直流同步电机是其中最昂贵的一种。

2.3 电机控制器

在新能源汽车的使用中，电机控制器是根据驾驶员发出的挡位、油门、刹车等指令，控制动力电池的电能转化为驱动电机的机械能，以此来控制电动车辆的进退速度、扭矩输出等行驶状态，电机控制器还可以通过控制电机反转等方式帮助电动车辆刹车，并将部分制动能量回馈到电力蓄电池中。电机控制器主要由中央控制模块、功率模块、驱动控制模块和各种传感器组成。总体来说，电机控制器的功能主要分为两个部分，一是将电池储存的直流电转化成电机需要的交流电，二是通过控制交流电的输出实现电机扭矩和转速的变化，以适应驾驶者的驾驶需求。

3 新能源汽车技术未来的发展趋势

3.1 高压器件的集成化

未来新能源汽车的应用广度不断扩大，会逐渐应用到物流、公共交通、特殊车辆等不同领域。同时随着新能源汽车技术模块化、集成化、智能化的发展，其续航里程、智能化程度、驾驶体验等会不断优化，市场占有率会大大提高，会有更多的用户使用新能源汽车。在技术改进中高压器件的集成化是最主要的，新能源汽车中应用的高压系统有很多，常见的有驱动电机及其控制器、动力电池、高压配电盒及电力附件等，高压系统的分区应用整体上是会影响其使用寿命的，实现高压器件的集成化会进一步推动整个电动汽车设计的优化，高压器件的集成化本质上是将几个多功能的电子器件进行功能上面的整合，集成化不仅简洁、优美，还能节省汽车内部更多地使用空间，从功能层面作出的设计整合，使用更加简洁、高效。

3.2 驱动系统的集成化

新能源汽车主要三大组成部分是电池、电机、电机控制器，目前正在着力于驱动系统的集成化研究，将电机、电机控制器、减速器等多种驱动装置实现集成化，成为一个共同的驱动系统，可以节省成本的同时汽车更加轻量便捷，形成多功能合一的驱动系统，

每一代新能源汽车都在致力于实现系统的集成研究，每一代的新能源汽车都会比上一代的重量减轻，实现了更高的功率密度。在实现集成化的同时，越来越多不同形式的新能源汽车层出不穷，对汽车主要的驱动系统提出了更多要求，节省电量、增加续航里程等功能的实现需要使用大功率、耐高压的功率半导体，在运行时占用空间较大、还会产生很大的电量消耗，因此集成化研究是新能源汽车研究的主体方向。

3.3 新能源高压系统总集成

新能源汽车高压系统的总集成是将电机、电机控制器、高压盒、OCDC、OBC 实现五合一集成优化，形成一个五合一的控制器，真正实现一个控制器来操控整个新能源电动汽车，集成化的研究可以实现生产工艺的简单操作，集成度高，意味着电动汽车的性能使用方面更加简洁高效。成本降低的同时，销售量也会随之上升，电能的使用效率高，不会造成大量电能资源浪费，提高利用率，在动力资源利用方面，新能源汽车的使用效率往往要高于传统内燃机汽车。

3.4 电池系统性能的提升

电池作为新能源汽车的动力来源，安全性能和使用寿命提升是需要首要考虑的。在汽车运行过程中，电池一旦发生故障后果不堪设想。所以在设计研发过程中，除了要进行挤压试验外还要进行火烧试验和振动试验，通过安全性能检测后的动力电池才可以面向市场。我国动力电池的研究发展较快，性能指标不断提升，制造成本不断降低，电池安全性的研究也有了长足发展，同时电池的使用寿命在逐年增加。与国际同行业相比，我国电池的使用研发速度是较快的。

4 结语

为了降低石油燃料的使用，治理环境污染，我国提出了多项措施，比如补贴新能源汽车企业、对购买新能源汽车的消费者提供一系列购车补助、对新能源汽车不限号等。旨在普及新能源汽车的使用，对于当前来说，新能源汽车并没有实现大规模普及，还只是局限于大中型城市的应用。普及新能源汽车的使用，就必须要显示出新能源汽车在驾驶使用方面的长处，优化新能源汽车各方面的使用性能，完善充电设备设施，优化新能源汽车服务质量。本文对新能源汽车各方面的使用进行了研究与探索。新能源汽车技术性能必将会不断提升，未来新能源汽车必将不断优化升级，实现无人驾驶、智能网联等多项功能，并能够投入到市场进行大规模生产与销售。综上所述，优化新能源汽车性能，完善相关辅助设施，就能迅速提升新能源汽车在我国的使用范围与使用量，推动新能源汽车行业的稳定发展。

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