電子技術在新能源汽車領域中的應用

周 鑫

（武漢船舶職業(yè)技術學院，湖北 武漢 430050）

目前，汽車作為現(xiàn)代交通工具，已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡闹匾鲂蟹绞健Ｃ鎸Ξ斍叭找鎳谰沫h(huán)境污染問題，汽車尾氣是污染環(huán)境的主要因素之一，為了能夠最大化地降低汽車尾氣給環(huán)境帶來的損害，開發(fā)與運用新能源汽車是非常迫切的。近幾年，國家大力支持新能源汽車項目的開發(fā)，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能、減排、降耗，逐步推動汽車行業(yè)向綠色方向發(fā)展。與此同時，新能源汽車是集機械、智能控制及電子技術等為一體的產(chǎn)物，其是衡量國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。在當前時代，新能源汽車的發(fā)展階段處于純電動或者油電混合的階段。而在新能源汽車中，電子技術發(fā)揮著不可估量的作用與價值，推動著新能源汽車取得更好的發(fā)展。

1 新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀分析

新能源汽車是指采用非常規(guī)車用燃料作為動力源（或采用常規(guī)車用燃料和新型車載動力裝置），在汽車動力控制和駕駛方面集成先進技術的具有先進技術原理、新技術和新結構的汽車。新能源汽車包括純電動汽車、增程電動車、混合動力汽車、燃料電池電動車、氫動力汽車等。

在19 世紀中葉，歐美國家開始關注新能源汽車，并進行了一系列的研究和探索。在氫燃料、生物燃料等技術方面也推出了很多產(chǎn)品。特別是在金融危機的影響下，節(jié)能環(huán)保新能源成為各國首要的戰(zhàn)略選擇。在擴大市場方面，新能源汽車產(chǎn)銷進入了快速發(fā)展的新階段。從政策規(guī)劃方面，相繼出臺包括混合動力汽車在內(nèi)的新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有美、日、德等汽車產(chǎn)業(yè)大國。在美國，奧巴馬政府實施了一項綠色新政，目標是到2015 年普及100 萬輛插電式混合動力汽車。日本已將發(fā)展新能源汽車作為其“低碳革命”的核心部分，并計劃在2020 年前擁有1350 萬輛“下一代汽車”，包括混合動力汽車。2008 年11月，德國政府提出在未來10 年內(nèi)普及100 萬輛插電式混合動力汽車和純電動汽車，并宣布實施這一計劃，標志著德國將進入新能源汽車時代。可見，美、日、歐國家成為新能源汽車技術發(fā)展最早、最先進的國家，成為新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的風向標。

近年來，中國新能源汽車發(fā)展勢頭強勁，在車型匹配、技術研發(fā)、新能源汽車消費市場等方面發(fā)展迅速，在企業(yè)、技術、市場等領域取得突破。中國從“十五”期間開始實施新能源汽車技術規(guī)劃，“十五”和“十一五”期間，我國已投入科研經(jīng)費20.4 億元，實施“863”計劃，電動汽車制造重大研發(fā)項目、節(jié)能與新能源汽車重大項目，10 年來，設立了500 多個本課題，繼續(xù)鼓勵自主研發(fā)電動汽車等節(jié)能新能源汽車發(fā)展，形成了純電動汽車、混合動力、燃料電池三條“三縱并進”的技術路線。電動汽車的研發(fā)模式是基于三種常用技術：多能源動力總成控制系統(tǒng)、驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)、動力電池及其管理系統(tǒng)。經(jīng)過兩個五年科技攻關計劃，我國在新能源汽車領域取得了長足進步。建立了具有自主知識產(chǎn)權的電動汽車動力系統(tǒng)技術平臺和整車集成技術，開發(fā)了系列規(guī)模化應用產(chǎn)品，在全球處于領先地位。在推動電動汽車發(fā)展的同時，中國也在積極推進“人才、專利、技術標準”三大戰(zhàn)略，力爭在未來的競爭中獲得話語權。僅在實施科技計劃方面，就申請專利2881 項，其中專項發(fā)明1635 項，發(fā)布電動汽車國家標準和行業(yè)標準42 項。然而，在新能源技術方面，中國和國外的起點并不相同。在鋰電池、驅(qū)動電機、動力控制系統(tǒng)等關鍵部件方面，中國仍遠遠落后于發(fā)達國家。我國在新能源汽車領域發(fā)展過程中，尤為重視電子技術的應用，對提升新能源汽車行業(yè)水平非常有利。

2 新能源汽車領域中電子技術應用的重要性分析

隨著我國信息科技發(fā)展速度與水平的不斷提高，汽車行業(yè)逐漸向電子化的方向發(fā)展，電子控制裝置及電氣設備在汽車領域中的運用越來越廣泛和普遍。在以前，汽車只是一種純機械化的產(chǎn)品，后逐漸向機電一體化、電氣化的方向發(fā)展與演變，在汽車發(fā)展過程中電子技術的作用不可小覷。對新能源汽車領域中電子技術應用重要性的分析與探討如下：

2.1 新能源汽車行業(yè)的發(fā)展需要電子技術

傳統(tǒng)汽車領域中，電子控制裝置及傳感器技術是其應用最為普遍的技術載體，其能夠更好地監(jiān)測汽車行駛的整個過程，對于尾氣排放及能源消耗的減少或者降低非常重要。當前，在汽車主流產(chǎn)品中，先進的網(wǎng)絡技術、電子控制單元、電子傳感器、智能控制等電子技術的應用將成為新能源汽車領域發(fā)展的重要技術基礎與條件。

在傳統(tǒng)汽車基礎上運用電子技術，能夠加快新能源汽車的研發(fā)與應用。在現(xiàn)有的新能源汽車類型當中，純電動汽車、混合動力汽車都是以傳統(tǒng)汽車為基礎和前提的。與此同時，在生產(chǎn)新能源汽車過程中，控制單元、電子傳感器的應用都是以電子技術為基礎和支撐的，其不僅能夠便利新能源汽車的生產(chǎn)工作，同時也能夠簡化很多生產(chǎn)工序和流程，對于提升新能源汽車生產(chǎn)效率與水平非常有利。由此可見，電子技術在一定程度上推動了新能源汽車行業(yè)的更好發(fā)展。

2.2 新能源汽車中電子技術具有很強的利用優(yōu)勢

在當前，新能源汽車的類型多與電子技術有著密不可分的關系。很早以前，混合動力或者電動汽車就被研發(fā)出來，但新能源電子技術很長時間都沒有得到突破與發(fā)展，且處于停滯不前的狀態(tài)，這主要由于受到電子控制技術或者電池技術約束與限制。一直到2000 年以后，電子技術的發(fā)展速度與水平持續(xù)提高，電子控制裝置與電池的性能越來越高，給電動汽車的發(fā)展注入新鮮血液與活力。電子技術的發(fā)展，能夠監(jiān)測每個電池單體或者電池組的性能，并及時地了解控制器的實際情況，對整個散熱系統(tǒng)、電池組的輸出進行整體控制，延長電池使用壽命，促進電池組應用效率得到更好提升。此外，在新能源動力系統(tǒng)的控制方面，電子技術也發(fā)揮著重要作用。新能源汽車的三相交流電機能夠更好地回收能量，通過高效率的控制器來對電能的轉(zhuǎn)化與流向進行控制，同時通過高性能傳感器、快速運算的控制單元、大功率的電子器件等的應用，不斷推動新能源汽車持續(xù)發(fā)展。通過對電子技術優(yōu)勢的分析與把握，能夠快速、有效地提升新能源汽車行業(yè)的發(fā)展水平。

3 電子技術應用在新能源汽車領域中的方略探究

在新能源汽車構造中，電力驅(qū)動系統(tǒng)是其核心與關鍵，主要包含電源管理裝置、電池及電機組等等。與傳統(tǒng)的汽車比較，電動汽車應用的電子技術主要體現(xiàn)在電力驅(qū)動系統(tǒng)上，主要包括充電器、轉(zhuǎn)換器、電池管理裝置、逆變裝置、電機驅(qū)動裝置等等。由于新能源汽車具有較為復雜的電子系統(tǒng)，且其需要面對更加復雜多變的使用工況和環(huán)境，電子技術的應用重要性愈發(fā)凸顯出來，推動新能源汽車得以更好研發(fā)、投產(chǎn)、銷售與應用。下面對新能源汽車領域中電子技術應用的具體策略和方法進行探討與研究：

3.1 電機及其裝置的合理使用

電機是新能源汽車研發(fā)過程中不可缺少的重要構成內(nèi)容，其具有較強的過載能力、較大的瞬時功率、較高的能量轉(zhuǎn)換效率及較長的使用壽命，其調(diào)速的范圍也比較寬泛、可靠性很高，能夠很好地適應較為惡劣的工作環(huán)境，且工作時間較為持續(xù)和長期。由此可見，電機比較適用于價格便宜、維修便利、低運行噪聲、結構簡單且能夠批量生產(chǎn)等條件。例如，開關磁阻電機、交流異步電機、永磁同步電機等等，這些都具有整車小批量配套能力。與此同時，逆變器的電流輸出能力決定著電機的輸出轉(zhuǎn)矩，因而在設計新能源汽車時，設計驅(qū)動控制器是其重難點之一。新能源汽車要求電機驅(qū)動控制器具有較小的電磁干擾度和較高的效率，能夠很好地適應不同的惡劣環(huán)境，要求體積小且可靠性高，從而更好地滿足新能源汽車的研發(fā)與生產(chǎn)需求。

3.2 鏗電池管理系統(tǒng)的合理應用

當前，新能源汽車應用最為普遍的動力電源就是鏗電池，重視對鏗電池管理系統(tǒng)的合理使用能夠有效提升新能源汽車的研發(fā)效率與水平。在鏗電池管理系統(tǒng)當中主要包含數(shù)據(jù)報警、數(shù)據(jù)顯示、均衡管理、熱管理、荷電狀態(tài)估計、數(shù)據(jù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)通信等功能。近幾年，我國非常重視鏗電池的有效應用，并已經(jīng)取得了很好的研究成果，很多車企都已經(jīng)開始研發(fā)自己的鏗電池管理系統(tǒng)，并不斷進行電動汽車市場的有效開拓。如常見的上汽、哈飛、奇瑞、比亞迪等等，都非常重視新能源汽車鏗電池管理系統(tǒng)的開發(fā)與應用，并取得了很好的成效。

3.3 雙向變換器的轉(zhuǎn)換與應用

在電動汽車行駛時，經(jīng)過反復的加速、減速后，電機端的電壓也會隨著電動汽車的加減速而產(chǎn)生持續(xù)的變化，但是由于電動汽車中的燃料電池或者蓄電池的比率指標存在較大的限制，如果直接運用驅(qū)動或者接收電機回流的電能，容易損傷電機的驅(qū)動性。如果運用雙向變換器來對電池與電機端的電壓進行平衡，能夠更好地穩(wěn)定住超級電容器的電壓或者動力電池組電壓的數(shù)值，能夠有效地提升電機的驅(qū)動性能，這樣就需要雙向轉(zhuǎn)換器的效率必須夠高、容量必須夠大，才能夠更好實現(xiàn)這一目標。

3.4 電動充電器的運用

在新能源汽車不斷發(fā)展過程中，電動充電器的應用是非常有必要的。通過電動充電器，能夠?qū)⒔涣麟娋W(wǎng)中的電能補充到電動汽車的蓄電池中，給電動汽車補充充足的電能，便于電動汽車的持續(xù)續(xù)航與使用。為了推動新能源汽車更好普及與應用，重視蓄電池充電站的建立與應用，給每個充電站配備多套蓄電池自動充電器是新能源汽車普及與發(fā)展的趨勢與必然。充電器的作用和功能主要是通過電子技術將交流電轉(zhuǎn)化成直流電，然后發(fā)揮出電動充電器的作用與價值。與此同時，新能源汽車在運用充電器時，人們通常會要求充電器能夠恒壓、恒流二段式充電，還要求充電器具備輕量、高效、自動充電和自檢等多種功能。同時電動充電器要能夠?qū)﹄姵氐臏囟冗M行實時監(jiān)控、電網(wǎng)污染進行監(jiān)測、合理設定充電時間曲線等等，實現(xiàn)這些功能都離不開電子技術的支持與應用。

3.5 電子技術在新能源汽車附屬裝置中的運用

目前，發(fā)動機是大多數(shù)傳統(tǒng)汽車所需的動力裝置，如水泵、空調(diào)壓縮機、真空制動助力器、轉(zhuǎn)向助力油泵等。而新能源汽車也具備這些附屬裝置，但是其也不能夠完全依靠發(fā)動機來進行驅(qū)動，必須要進行新型附屬裝置的開發(fā)與應用，如電動真空泵、電動轉(zhuǎn)向助力、電動水泵、電動壓縮機、電動剎車控制系統(tǒng)等等，這些都有賴于電子技術的應用，這樣才能夠推動電動汽車運行的電氣化。

3.6 汽車點火節(jié)能系統(tǒng)中電子技術的運用

通常情況下，普通汽車的汽油機都通過電火花對混合氣體進行點燃，以此來驅(qū)動發(fā)電機，但是這樣的方式對汽車的損傷比較大，也會影響發(fā)動機的運行效率，經(jīng)常長時間的使用，其發(fā)動機性能會大大降低，汽車使用壽命也會大大降低，如果操作不當還會出現(xiàn)失火的重大問題，對人們的生命財產(chǎn)安全產(chǎn)生很大的威脅。基于此，在新能源汽車研發(fā)與生產(chǎn)過程中，運用電子技術來建立汽車的點火節(jié)能系統(tǒng)，從而對新能源汽車減排、節(jié)能需求進行更好地滿足。通過運用電子技術，能夠研發(fā)出新型的斷電器，其能夠有效地減少發(fā)動機的磨損程度，使得發(fā)動機的性能有更好地提高，減少或者消除不必要的風險發(fā)生，提升新能源汽車整體運行的可靠性與安全性。同時新型的斷電器還能夠減少汽車尾氣的排放，對于空氣質(zhì)量的提升非常有利，是發(fā)展新型綠色新能源汽車的重要技術。

4 結束語

綜上所述，在新能源汽車研發(fā)、生產(chǎn)與應用過程中，電子技術占據(jù)著不可或缺的地位、發(fā)揮著不可替代的作用與價值。電子技術的應用，能夠更好地對新能源汽車的整體進行提升與把控，還能夠有效地降低能源消耗，實現(xiàn)經(jīng)濟效益與環(huán)保效益的兼顧與統(tǒng)一。在電子科技持續(xù)發(fā)展的大環(huán)境下，新能源汽車的技術水平也在不斷提升，能夠為新能源汽車領域提供更加可靠的電子技術支撐，推動新能源汽車更好、更持續(xù)發(fā)展。