新能源汽車驅動系統及動力總成相關技術分析

蘇保國

摘要：汽車制造行業促進了社會經濟的發展，縮短了交通時間，有效提高了生產效率。汽車在投入使用的過程中，會消耗大量的能源，且在運行過程中，會給環境造成較大的壓力。為了保證汽車行業的可持續發展，需要通過新技術的運用，解決汽車耗能與環境污染問題。本文主要圍繞能源與環境兩個重點，分析新能源汽車的新型技術，探討新能源汽車的發展趨勢。

關鍵詞：新能源;驅動系統;動力總成

0? 引言

交通工具的發展進步，是提高社會生產效率，發展社會經濟的重要渠道。但從另一層面來看，汽車的大量使用，給自然能源與自然環境都造成了嚴峻的影響。為了緩解汽車與能源、環境的矛盾，需要在新能源技術上進行創新。本文將以新能源汽車的基本概念為基礎，探討其技術發展的現狀與未來趨勢。

1? 新能源汽車的簡要概述

從新能源汽車的表面含義來看，與汽車常用能源不同，新能源汽車的動力來源不僅僅依靠傳統的汽油能源，還需要電能的支持。新能源汽車技術綜合了現階段的先進技術，依據動力的來源不同，可分為燃料電池、混合動力、純電動等三種不同的電動汽車[1]。其中，利用化學反應創造電流，以此驅動車輛運行的汽車被稱之為燃料電池電動汽車。這類電動汽車的尾氣排放量低，因此，不會對自然環境造成加大影響;混合動力主要使用內燃機、電力驅動兩種驅動方式。在不同的路況下，可采用不同的驅動方式，既能保持較高的動力狀態，也具備節能環保的優勢，是較為綜合的汽車類型;純電動汽車在行駛過程中，主要依靠電池驅動（如圖1），只要保證電池有足夠的電量，汽車就能有足夠的形式動力。在現階段的發展過程中，即便純電動汽車的技術已經有了較大進步，但仍舊存在電池儲電能力弱、電池成本貴、電池儲電時間長等技術問題亟待解決。

2? 新能源汽車驅動系統及動力總成相關技術分析

從新能源的概述與分類來看，新能源汽車的動力總成，包括電源系統和驅動系統兩部分。電源系統與汽車的行駛路程、汽車行駛成本息息相關，而汽車的動力性能，主要由驅動系統的性能所決定。由此可見，驅動系統與電源系統是影響新能源汽車技術發展的重要因素。下面將對電源系統和驅動系統兩者的技術核心進行詳細分析。

2.1 電源系統

從圖1 的結構示意圖可以看出，電源系統是電動汽車動力總成的重要組成部分，由電池和電池管理系統兩個部分組成。下面將對這兩個部分進行詳細闡述。

2.1.1 電池

電動汽車主要依靠電池的能量輸出，形成汽車的動力，但因其生產成本較高，是制約電動汽車驅動系統技術發展的重要因素，在使用過程中儲電量與儲電技術都是備受關注的重要技術。目前，新能源汽車的發展已經有了較為明顯的突破，但電池技術的發展還有一定局限，其儲電量沒有達到較為完美的狀態，因此，電動汽車在行駛到一定里程后，需要及時充電。

能量密度、功率密度是衡量電池性能的連個重要指標。電池單位質量和單位體積所儲備的能力被分別成為“比能量”與“能力密度”[2]。在這兩種能力密度中，影響車輛行駛里程的因素為比能量。能力密度對電池性能的影響較少;除了能量密度，功率密度也是電池性能的重要影響因素，其主要以電池單位質量或單位體積輸出能量的速度為衡量指標[3]。

由此可見，提高電動汽車的市場占有率的重要途徑是，研發出更具備高能量、更大功率、更長壽命的大容量電池。現階段常用的鎳鎘、鎳氫、鋰離子等電池，都存在功率較低的缺點，不利于電源系統的技術發展。“超級電容”是一種新型的儲能器件，其不僅具備傳統電池的儲電能力，還能單獨使用，為電動汽車提供動力，能與電池并聯，較大的增加了傳統電池的功率。從當前的發展趨勢來看，電動汽車的電池充電主要有車載充電與充電站充電兩種，當然，無論哪一種充電方式，對汽車的單程里程數都有一定的限制，無法達到傳統能源的動力效果。

2.1.2 電源管理系統

電源管理系統是監測電池運行、保護電池安全的綜合性智能系統。在電池的使用過程中，對電池溫度、電流、電壓等數據的變化進行實時監控，若發現異常，需要及時進行斷路與報警處置;純電動汽車的動力來源主要以電池為主，電源管理系統需要對電量進行有效估計，是保證車輛正常運行的重要方式;電源系統是由多個單電池組合而成，不同電池的性能會有一定的差異，因此，電源系統需要對每個單電池進行有效監控，實時采集相關數據。

2.2 驅動系統

從圖1 的結構圖可以看出，控制器、變速器和、驅動電機是驅動系統的重要組成部分，也是新能源汽車驅動系統技術分析的要點。下面將對驅動系統的重要技術進行詳細分析。

2.2.1 驅動電機技術

目前，國內外的驅動電機技術都得到了較好的發展，直流電機、交流電機、開關磁阻電機、永磁電機是較為常用的四種驅動電機[4]。直流電機通過改變輸入的電流、電壓，從而實現對轉矩的獨立控制，具備較好的動態性和過載能力。目前運用的技術較為成熟。直流電機的缺點是體積較大，工作效率不高，不能高速運作;交流電機的內部結構更簡單，有更高的工作效率，在運行過程中，也便于維護。其主要的缺點是輕載的效率較低，仍舊存在快速動態響應的技術難題;開關磁阻電機，有較高的可靠性與調速性，且生產成本較低，是新能源汽車驅動系統發展過程中的重要技術支持;永磁電機在溫度與振動的影響下，會因溫度過高，出現退磁的現象，從而影響電機運行。

2.2.2 驅動電機控制技術

驅動電機的控制技術是影響新能源汽車性能的關鍵技術。不同類別的驅動電機的原理不同，其相關的控制技術也存在一定的差異。直流電機的控制技術是通過電樞和勵磁的控制實現的;與交流電機的運行原理相似，其控制原理也是通過矢量控制，實現交流電機的控制。永磁電機在運行過程中，控制技術與其他幾種電機相比，更為復雜，通常采用兩種以上的控制方案，以此達到較好的控制狀態。例如，將轉矩控制、弱磁控制兩種方式相結合，從而實現電機的最佳運行效率。

2.3 系統集成技術

新能源汽車在未來的發展過程中，需要將各種技術與設備進行有機結合。系統集成技術體現在電力驅動、動力系統、整成集成等方面。例如，將變速箱、電機和控制器等獨立的系統進行集成處理，以此形成電驅動系統集成技術;而電池與電源管理系統、驅動系統的集成，是動力系統集成技術的研究方向;整車集成是提高車輛性能的主要方式，是動力總成與其余控制系統的集成。

3? 結束語

總之，新能源的技術發展是一個復雜的過程，本文僅從驅動系統的造成結構與技術發展進行了闡述，所涉及的內容還較為淺顯。從本文的探討結果來看，要實現新能源汽車的大力推廣，需要不斷優化電池、電源管理系統、驅動系統等方面的技術。電池是保證新能源汽車正常運行的關鍵，需要進一步提高電池的生產與研發技術。

參考文獻：

[1]陸順土.新能源汽車驅動系統及動力總成相關技術分析[J]. 中國科技縱橫，2016（012）：175.

[2]陳躍.新能源汽車電機驅動系統控制技術分析[J].南方農機，2019，50（09）：241.

[3]息偉.新能源汽車動力總成系統測試平臺概述[J].商品與質量，2019（009）：3.

[4]成哲.新能源汽車動力總成系統測試平臺概述[J].時代汽車，2018（04）：76-77.