關于里程延長式電動汽車關鍵技術分析

何賢亮

摘 要：隨著電動汽車關鍵技術的發展，推進了里程延長式電動汽車在人民生活中的應用，通過對里程延長式電動汽車的輔助動力單元的結構分類進行闡釋，探究了里程延長式電動汽車關鍵的技術，為電動汽車的研究提供借鑒。

關鍵詞：里程延長式；電動汽車；關鍵技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.210

里程延長式電動汽車以高效、環保、零排放的特征成為下一代電動汽車發展的重要趨勢，它不僅具有純電動汽車高效、節能的特征，同時還有傳統汽車續航里程的優勢。在城市積極推進新能源汽車、混合動力汽車等新型節能汽車的背景下，里程延長式電動汽車也成為未來城市節能汽車發展的重要趨勢之一，也將能夠滿足人們日常出行的需要，將成為城市居民重要的代步工具。但是，里程延長式電動汽車的關鍵技術還不能滿足人們遠距離出行的需要，續航能力弱成為里程延長式電動汽車發展的瓶頸，需要在研究中不斷地突破其關鍵技術，以滿足人們的需求。

1 里程延長式電動汽車輔助動力單元（APU）的設計

里程延長式電動汽車的核心單元是輔助動力單元，如何有效的設計輔助動力系統，是提高里程延長式電動汽車續航的重要途徑。由于里程延長式電動汽車屬于插電式電動汽車一種，這種輔助動力單元主要由以下三種形式。

1.1 串聯構型的輔助動力單元（APU）

它主要由輔助動力單元、儲能裝置等設備構成，在工作的過程中，由發動機驅動電機發電，并將電能通過線路控制器傳輸電動機中，由電動機驅動電動汽車的驅動裝置，驅動汽車運行。當汽車處于低速、爬坡等做功的狀態下，可以由蓄電池組向電動機供電來驅動汽車運行。串聯構型輔助動力單元（APU）能有效的與汽車的機械結構耦合，保證發動機、電動機具有較高的功率工作，而且整車的儲能容量較大，系統容易控制，能輕松的實現無級變速的功能，但是該技術要的整車質量較重，制造的成本比較高。

1.2 并聯構型的輔助動力單元（APU）

它主要是將發動機與電動機進行并聯完成驅動過程的結構，并聯構型輔助動力單元的發動機與電動機分屬兩套系統，可以分別獨立地向汽車傳動系提供扭矩，當汽車在爬坡、平路、加速、不平的路面上可以選擇共同驅動或者單獨驅動的方式進行工作。當汽車加速爬坡、重載時，電動機和發動機能夠同時向傳動機構提供動力，為汽車提供穩定的動力源，在汽車達到巡航速度后，發動機就能夠保證汽車的行駛速度，采用并聯構型，汽車的電動機還能夠作為發電機使用，可以有效的平衡發動機的荷載，還能夠促進發動機高效的工作。并聯構型輔助動力單元（APU）的結構類型比較多。

并聯構型的輔助動力單元（APU）的汽車發動機與機車的機械系統能夠有機的耦合，能夠降低發動機的工作功率，實現發動機的快速啟停功能，整車的質量較輕、性能較好，車輛的成本也比較低，但是并聯構型的輔助動力單元（APU）的構型比較復雜，不容易實現無極變速的功能。

1.3 混聯構型復輔助動力結構

混聯構型的復輔助動力主要由發動機、電動/發電機和驅動電動機三大動力結構組成，主要特點是將串聯構型和并聯構型結構的優勢結合在一起，將發動機的動力系統與車輛的動力系統結合一起進行工作，該種輔助動力結構的電動機/發動機主要安裝在發動機的輸出轉軸上，在工作時，發動機飛輪與起動機同時共同作用，能夠保持發動機穩定的運行，而且也能夠給電動機發電。混聯構型的結構也有多種方式。采用混聯構型輔助動力結構具有串聯與并聯構型輔助動力結構的優勢，可以有效的利用行星齒輪組來自動分配動力，能夠自動的實現車輛的自動變速功能，提高了整車的性能，有利于收集汽車的制動能量，提高汽車能量的使用效率。

2 驅動電機控制技術的設計

驅動電機控制技術是電動汽車的核心技術，它的性能、效率與控制效果直接影響著整個電動汽車的性能，一般地，電氣驅動系統主要由驅動電機、電路與驅動電機控制技術構成，驅動電機在電動汽車的驅動系統中具有十分重要作用，決定電氣系統質量的好壞，而電動汽車有直流與交流兩種驅動電機。

2.1 直流電機控制技術

直流電機主要由定子、轉子、換向器和電刷都組件構成，在電機通電后，在定子與轉子之間形成磁場，通過轉子之間的運動做功，帶動電機旋轉，進而驅動電動汽車的電氣驅動系統進行工作。直流電機的控制技術比較簡單，能夠電機具有優良的電磁轉矩控制特點，性能較好。根據直流電機控制的應用技術，可以將制動電機控制技術分析：串勵直流電機、他勵直流電機、永磁（有刷）直流電機控制系統三種類型，目前，這三中技術在電動汽車中還有大量的應用。但是，直流電動機的結構比較復雜，需要機械換向技術，而且電刷需要經常維護，產生的電火花會對直流電動機的磁場產生干擾，而且在汽車高速行駛時容易出現環火，而且直流電機的體積比較大，防護效果較差。

2.2 交流電機驅動控制技術

交流驅動電機的結構比較復雜，它包括多種控制技術如各種標量控制、矢量或磁場定向控制、智能控制結構等控制技術。隨著矢量控制理論與技術的研究日趨成熟，對交流電機的驅動控制技術也日漸完善，交流電機驅動控制技術在電動汽車上的應用也日漸成熟。矢量控制技術系統主要運用與在線分析與辨別電機的工作參數，具有參數自動適應的功能，能夠有效的平衡驅動電機的多變量、非線性、強耦合的特性，保證驅動電機的穩定性。變結構控制（VSC）技術在電機驅動電氣系統中的應用，能夠穩定電氣驅動系統能夠參數不確定的情況，對控制外部磁場的干擾具有良好的效果，還能夠有效的抑制電氣驅動系統的噪聲，在穩定轉速的情況下，可以保證電氣驅動系統的動態、靜態優良品質，抑制汽車運行時出現的抖動情況，有效改善電機運行系統的轉矩和磁鏈的抖動問題。

2.3 自動變速器及驅動電機集成技術

由于里程延長式電動汽車對動力電池的性能要求較高，并且系統還需要有外接自動充電裝置，有效的延長了電動汽車的續航能力，而且在節油、節能與排放方面具有明顯的優越性。通過自動變速器與驅動電機集成技術的設置，可以有效的提高電動汽車的性能，增加汽車的里程續航能力。

（1）自動變速技術。自動變速技術功能的實現主要是采用行星齒輪式結構來實現的，通過充分發揮電機的效率，通過對變速器中的各個齒輪的參數，例如行星齒輪、主減速齒輪的齒輪數、模數進行調整，就可以有效的調整傳動比與驅動電機的輸出扭矩和速度，進而能夠達到自動變速的效果。與燃油動力汽車中使用的DCT檔位一樣，里程延長式電動汽車采用的換擋規律與然后動力車一樣，驅動電機本身具有可以調節扭矩輸出功能，這樣就使得汽車的起步控制比較簡單，實現汽車的自動變速功能。同時采用PLC控制功能或者PID控制，來采集汽車電門得開度與汽車發動機的轉速，進行就能夠自動的判定汽車的升降檔位的功能。

（2）驅動電機集成技術。1）汽車整車集成技術。整車集成技術主要包括電機、發動機和變速箱一體化集成技術。首先由發動機為汽車的發電系統提供動力源，當汽車的電源電力不足時，發電系統能夠為電源補充電力，電機系統與變速系統整合為一體，為電機系統提供檔位變速，使得電機的輸入扭矩能夠在最大范圍工作，同時變速系統還為汽車發電機提供驅使的條件，當電機系統不能有效推動汽車工作時，汽車發動機能夠自動工作。2）動力輸出系統集成。動力輸出系統主要由電機系統和變速系統構成，主要由電磁優化設計系統、電磁總成控制系統與閉環控制算法系統、抗干擾系統、汽車自動變速系統、油電動力混合系統等構成。3）里程延長器系統。里程延長器主要集成與汽車的發電機系統中，它的功能主要是彌補汽車電池容量不足的情況，當汽車的電機動力下降時，采用里程延長器系統為汽車補充能源。在汽車采用小負荷狀態進行工作時，電機所需要的電能可以由里程延長器提供能量，如果驅動電動的工作負荷低于里程延長器的電能時，多余的電能就會存儲在電池中，直到將蓄電池充滿能量為止。同樣，如果驅動電機的工作負荷高于里程延長器提供的電力負荷，那么驅動電機不足的能量將會有蓄電池提供。為了彌補電池容量的不足以及隨著汽車運行時間的增加而電機動力的下降，額外采用一套能源補給系統，即里程延長器。

3 結束語

里程延長式電動汽車是未來汽車發展的重要方向之一，具有高效、節能的優勢。在對電動汽車的關鍵技術進行分析，需要綜合考慮電動汽車的里程延長功能、汽車的加速功能、汽車的爬坡性能，才能有效的對電動汽車的電氣驅動系統進行有效的分析。隨著電動汽車研究的關鍵技術的成熟，汽車的整體性能也將會大大的提高，也會得到更為廣泛的應用。

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