新能源汽車技術原理及相關技術要點

潘石峰

（廣東省肇慶市廣東理工學院，廣東 肇慶 526060）

0 引言

傳統的汽車主要以常規燃料為主要動力來源，其利用內燃機燃燒汽油等燃料，從而產生推動汽車行駛的動力，而新能源汽車應用了最新的驅動技術和動力控制技術，從而保障汽車內部能源與動力之間的轉化。新能源汽車的應用能夠有效減少二氧化碳及其他有害氣體的排放，從而促進環境的優化，為社會的健康可持續發展提供動力，所以要加大對新能源汽車技術的研究力度，為汽車行業的發展提供技術支持。

1 新能源汽車技術概況

1.1 新能源汽車概念分析

新能源汽車的概念主要是從能源的角度來解釋，由于起步比較晚，所以具體的概念并沒有確定，需要通過總結的方式來進行解釋，其主要包括兩個方面： 首先是從狹義的角度來解釋，依照中國新能源汽車生產規范標準的相關規定，新能源汽車主要是以非常規能源為動力，并且能夠正常行駛的一種汽車類型，其中主要涉及了最新的驅動技術和動力控制技術。其次是從廣義的角度來解釋，新能源汽車指的是不需要柴油和汽油為動力源的汽車類型，比如汽車行業當中常見的油電混合、電氣混合等汽車類型，同時也包括以甲醇或二甲醚為動力源的汽車類型。

1.2 新能源汽車技術分析

隨著汽車行業的快速發展以及環境污染的日益嚴重，新能源汽車已經成為當下汽車行業的主要發展領域，新能源汽車技術主要是以傳統的汽車技術為基礎，將系統動力傳輸模式、驅動模式進行轉變，從整體的角度來分析，其主要包括以下兩部分，分別為外部驅動部分和內部驅動部分，首先，外部驅動部分主要指的是汽車的操作程序，與傳統的汽車相比，新能源汽車驅動逐漸朝著自動化操作模式發展，能同步監控汽車的動力供應系統和運作操作系統，從而降低汽車的損失，而傳統的汽車應用的單項程序，汽車的不同零件設備要通過駕駛人員來實施控制和操作。其次，內部驅動部分主要指的是汽車行駛所要的動力來源，傳統汽車在行駛過程中，主要是依靠發動機氣缸做功來實現運行，其動力來源是汽油、柴油燃燒所產生的能量，而新能源汽車是依靠電池來代替汽油，利用單片機磁場設備來將電力轉化為動力，從而促使汽車的行駛。

2 混合動力汽車的技術原理及相關技術要點

2.1 串聯式混合動力汽車技術原理及相關技術分析

從機械原理的角度來分析，串聯式混合動力汽車的車輛行駛系統直接與電動機相連，而發動機并沒有和汽車的驅動相連，即發動機通過運行來促使發電機發電，然后將發出的電能傳輸給電動機，促使其工作運行，而汽車的電池在該系統運行當中主要調節電量，從而對汽車電動機的發電機的輸出功率和電動機的輸入功率進行調節與平衡，例如汽車的發電機帶動電動機所發的電功率要大于汽車的需求功率，則電池會將多出的電能儲存下來，即電池處于充電的狀態，而如果汽車電動機發電功率的輸出功率小于汽車所需求的功率，則電動機需要從電池中獲取剩余的電能，而電池此時處于電能輸出狀態，無論是那種情況的運行系統，都需要利用汽車的動力控制系統實施全方位的管理與控制。

根據串聯式混合動力汽車的技術原理分析，其主要具有以下幾方面優勢，首先，該類型的動力汽車能促使發動機處于持續穩定的工作狀態，和傳統的汽車相比，其能源利用效率相對比較高，其次，汽車的車輪與發動機不需要實施機械連接，所以大大提升了汽車系統的規劃范圍，最后是該類型汽車在一些公交汽車當中比較適用。

2.2 并聯式混合動力汽車的技術原理及相關技術分析

并聯式混合動力汽車包括電動機驅動系統和發動機驅動系統，其主要通過耦合裝置來實現并有效來接汽車的驅動系統，在實際的應用過程中，電動機系統和發動機系統不僅能夠單獨運行并驅使汽車行駛，同時能過共同協作來為汽車提供動力，在汽車正常行駛過程中，通過控制系統的調節，保障汽車發動機能夠高效運轉，提升燃油的效率，如果汽車行駛的驅動需求功率降低，則燃油效率下降，則汽車的發動機系統會自動關閉，然后利用電動機來提供行駛動力，如果發動機沒有關閉，則其動力會轉化為電能儲存在汽車電池當中。同時，并聯式混合動力汽車的驅動系統與發動機直接相連接，從而有效提升能源的利用效率，如果汽車處在爬坡或加速的狀態下，則需要電動機和發動機一起提供動力，當汽車處于低速行駛的狀態下，則汽車只需要電動機單獨提供動力。該類型汽車因為需要融入變速裝置和扭矩耦合裝置，因此整體結構的復雜程度比較高，所以其整體的成本相對比較高。

2.3 混聯式混合動力汽車的技術原理及相關技術分析

在實際的應用過程中，混聯式混合動力汽車涵蓋著并聯式和串聯式兩種類型結構，汽車在正常的行駛過程中，首先發動機輸出一定的功率，然后利用動力系統中的行星齒輪機將其功率傳輸給發動機和汽車驅動系統，從而促使汽車有效的形式，同時，混聯式混合動力汽車的結構在運行時，能夠有保障汽車整個系統處于最優運行狀態，其中主要涉及電動機和發動機，并且能依照汽車的運行狀態來實施調節，主要的調節對象是電機的運轉和發動機的功率，從而保障在不同行駛狀態下，不僅保障整體效率達到最高，同時讓汽車能夠以最優的狀態行駛，但是混聯式混合動力汽車整體的運行結構復雜程度較高，因此在研發和生產方面的成本比較高。

3 純電動汽車技術原理及技術要點分析

3.1 純電動汽車技術原理分析

純電動汽車的全部動力源來自于電池，不再需要傳統汽車當中的發動機。根據純電動汽車的技術原理分析，其整體的動力系統中的電力主要依靠電池的更換和電網充電來完成，然后通過電池來驅動電動機轉動，從而驅動汽車行駛，當汽車處于減速和制動的狀態下，純電動汽車的電機不在提供動力，而是以發電機的形式來進行發電，并將發出的電能儲存到電池當中，進而保障汽車動力流動的雙向，大大促進汽車能效的提升。綜合來分析，純電動汽車具有低噪聲、零排放等優勢，并且可以在區域電網屬于低谷的狀態下，通過充電來填平峰谷，因為純電動汽車僅僅應用了一種驅動方式，所以，整體的控制技術與驅動系統比較簡單，但是其主要劣勢在于電池技術，因此在日常的應用過程中需要大量的充電設施，并且后期的維護費用相對比較高。

3.2 純電動汽車電池技術分析

作為純電動汽車的全部動力能量來源，汽車電池的電能從電網當中獲取，并通過充電和電池更換的方式保障汽車的正常行駛，因此，電動汽車要想進一步擴大其商業化應用的范圍，需要向傳統汽車性能水平靠近，所以對汽車電池的要求會比較高，需要電池達到以下幾項要求，其中包括爬坡能力、汽車加速能力以及汽車的行駛里程，同時電池的價格也是純電動汽車的劣勢之一，純電動汽車的大部分成本要花在電池上，所以，電池的價格對純電動汽車的價格有決定性作用，為了進一步開發高效的汽車電池，很多發達國家都投入了大量的人力、物力、財力，并且將研究中心放在了鋰電池上，主要是因為鋰電池具有以下幾方面優勢，分別包括循環特性好、無記憶效應、自放電小以及功率密度高等，同時鋰電池對環境產生的污染程度比較小，能夠在溫度比較低的情況下工作。當下大部分純電動汽車主要以磷酸鐵鋰電池為主。

3.3 純電動汽車的驅動與控制技術分析

因為純電動汽車主要依靠電機來提供動力，不需要發動機，而為了保障純電動汽車的各項指標能夠達到傳統汽車的標準，其各項指標需要進行不同程度的調整，比如驅動機要保障能量回饋、效率高、啟動力矩大以及調速范圍寬等，當下市場中的純電動汽車驅動電機主要包括以下幾種，分別是管磁阻電動機、感應電動機、永磁無刷電動機、直流電動機，其中永磁無刷電動機的驅動形式分為兩種，一種是正弦波驅動，另外一種是由方波驅動，由正弦波驅動的電機系統具有相應快、慣性低、體積小、高效率、高能量密度等優勢，因此在未來發展當中應用比較廣泛。同時，應用的電機不同，則使用的控制技術也存在差異。如果應用的是感應電動機驅動系統，則其控制技術主要為直接轉矩控制技術和矢量控制技術，以上兩種技術因為控制簡單、方法直接，所以整體的動態性具有優勢。所以，針對該技術的研究投入力度比較大。同時隨著不同技術原理的優化，以及相關技術的創新，驅動系統和電動機系統必定會朝著數字化、智能化的方向發展，同時會有大量的新型技術應用到純電動汽車當中，比如非線性先進智能控制技術，其中主要涉及遺傳算法、專家控制、自適應控制、神經網絡以及模糊控制等。

結語

綜上所述，隨著科學技術的不斷創新與發展，汽車領域的各項技術水平得到快速提升，通過對電子技術、計算機技術等技術的應用，使得汽車在安全駕駛、底盤以及發動機方面得到了突破，大大提升了汽車的各項性能，但隨著新能源汽車概念的提出，相關的技術已經充分應用到新能源汽車當中，大大促進了新能源汽車的發展，因此，要加強對新能源汽車技術的研究和發展，從而解決新能源汽車技術中存在的弊端，從而促進新能源汽車朝著無人駕駛、智能操作等方向發展。