新能源汽車電控技術應用與發展研究

摘 要：與時代共同進步的是科學技術，不同時期對科技有著不同程度的要求，改革開放后我國對科技的要求曾經是工業生產力的強大，然而隨著不斷發展，我國的經濟實力和工業生產力獲得長足提升，對環保問題有了更多考慮，其中汽車行業作為國家重要的經濟支柱和國民的主要出行方式，其排放問題成為了環保問題的重點之一，新能源汽車的全面普及應用和技術改革呼聲廣泛。新能源汽車的出現和相應技術的不斷發展有兩方面因素，一是環保要求，二是科技進步，新能源汽車的重點技術之一正是電控，如何在保證充分運用清潔能源以降低排放的同時提升汽車性能正是新能源汽車研究的重要內容，作者也正是基于這樣的思路展開論述。

關鍵詞：新能源 電控技術 發展現狀

Abstract：Science and technology have progressed together with the times. Different periods have different requirements for science and technology. After the reform and opening up， my country's demand for science and technology used to be the strength of industrial productivity. However， with continuous development， China's economic strength and industrial productivity have gained great progress， and more consideration has been given to environmental protection issues. Among them， the automobile industry is an important economic pillar of the country and the main mode of travel for citizens. Its emission problem has become one of the focuses of environmental protection. The comprehensive popularization and application of new energy vehicles and technological reforms are widespread. There are two factors for the emergence of new energy vehicles and the continuous development of corresponding technologies. One is environmental protection requirements and the other is technological progress. One of the key technologies of new energy vehicles is electronic control. How to ensure the full use of clean energy to reduce emissions？ At the same time， improving vehicle performance is an important part of new energy vehicle research， and the article is based on this idea.

Key words：new energy， electronic control technology， development status

國家和民族不斷發展、自強不息的動力正是創新精神，創新對國家經濟發展和科技進步具有不可忽視的重要作用，但是值得一提的是，如今國際的發展大背景是可持續發展和共同進步，因此任何國家在發展經濟和科技的同時都要注重環境保護問題，絕不能為了一時的眼前利益忽視長期發展。汽車行業從誕生之初就一直飛速進步，如今已經非常普及，但是隨著汽車的使用人數不斷增加，其尾氣排放帶來的溫室效應等嚴重威脅到了我們的生存環境，因此繼以汽油為燃料的傳統汽車后，新能源汽車的概念被提出并迅速落實到應用，雖然如今還無法全面替代傳統汽車，但是這一趨勢已經出現。對于這種未來必然普及化的技術，世界各國都投入了大量精力進行開發，試圖找到最符合新能源汽車發展的途徑，其中汽車的電控系統會在很大程度上影響其舒適性和功能性，因此，也就成為了研究中的熱門話題，本文由此展開。

1 新能源汽車電控系統關鍵技術概述

新能源汽車和傳統的以汽油為主要驅動力的汽車的區別并不僅僅體現在能源供給上，新能源汽車代表的除了汽車能源的變革外也是電子技術的全面進步，兩種不同類型的汽車的電控系統差異巨大，傳統汽車將電控系統作為汽車的輔助系統，而電氣傳動裝置則成為了新能源汽車的主要動力源[1]，現就汽車電控系統的四大主要技術進行簡述：

1.1 新能源汽車電池管理系統概述

電池的一致性是新能源汽車電控技術發展的關鍵，也是車載動力電車能夠驅動汽車的根本原因，電控系統中的電池管理系統能夠實現這一目標，實現車載動力電池和汽車動力電池組的聯動，讓新能源汽車具有不輸傳統汽車的動力系統。電池管理系統的原理是將各個不同的個體電池的溫度、電壓與電流等數據收集并同步管理，通過實時監督的方式確保電池組之間的協同合作，避免電池過載的情況的發生[2]。

在新能源汽車的電控系統中，電池管理系統的制造和運行成本相對較高，但和傳統汽車中的內燃機電力系統等相比其仍然具備優勢，在電池管理系統中最重要的組成部分就是蓄電池，因為這是新能源汽車唯一的動力系統，如果蓄電池發生問題新能源汽車將無法驅動，鉛酸電池、鎳鉻電池、鎳氫電池、鋰離子電池等均是比較常見的系能源蓄電池，在新能源汽車的開發中具有不同程度的應用。其中鋰離子電池的應用最廣泛，由于其電壓平臺高求儲能較大的優勢，因此很多新能源汽車品牌都喜歡用鋰電池作為主要功能技術[3]。當然，作為一種還沒有完全成熟的技術，鋰離子電池的使用壽命還不夠長，不能完全滿足汽車的長期使用要求，更何況其儲能大的同時也帶來一定的安全隱患，因此，新能源汽車的電池管理系統和電池技術仍然在不斷研發中。

1.2 新能源汽車電機驅動控制系統概述

汽車的驅動系統主要包括機械和電器兩大方面，而電器系統中又有電動機、功率轉換器和控制器這三個主要組成，三者共同決定了汽車的起步速度和最高時速，是將能源直接應用于驅動的汽車中樞系統。從技術角度來看，如今的新能源汽車在在電氣技術方面遇到的主要問題是直流電機散熱速度不足，且發動機的店刷工作過程中會產生一定程度的電磁輻干擾，導致電控系統的控制力度短暫降低。直流電機的散熱問題本身難以解決，因此不同國家的研究者紛紛另辟蹊徑，其中美國、日本和意大利等國家重點研究在新能源汽車驅動中交流發動機對直流電機的替代[4];我國將重點放在多態電機驅動的研發及其在汽車控制系統中的應用上;還有國家選擇通過開發永磁電機的方式全面提升新能源汽車驅動系統的性能，利用永磁電刷強化原本的直流電機，從而實現汽車的無級變速功能，應用這種技術的汽車在起步速度和速度調節方面更加靈活，更受歡迎，隨著IGBT等功率模塊的出現，永磁直流電機得到進一步強化，其速度調控能力再次得到增強[5]。

1.3 新能源汽車能源回饋系統概述

能源回饋系統的研究是新能源汽車開發的能源再利用的必要環節，目前在考慮汽車動力學特性、電機動力特性的方面，通過變頻器的作用達到95%以上的再生能量回收利用，這里筆者簡要敘述制動能量回饋系統。相對于傳統汽車的制動能量轉化為熱量散發到周圍環境中去，制動能量回饋系統可在汽車制動過程中，將牽引電機轉換為發動機，依靠車輪拖動電機產生電能和車輪制動力矩，從而將制動能量轉化為電能儲存起來，達到提高汽車續航里程的目的。能量回饋系統在新能源汽車的發展中發揮著不可或缺的作用，未來的應用領域也是非常可觀的[6]。

1.4 新能源汽車電動助力轉向系統EPS概述

動力助力轉向系統經過了常規液壓動力轉向系統、電子控制液壓動力轉向系統、電動助力轉向系統三個發展階段，并有繼續向電子化和智能化發展的趨勢。電動助力轉向系統的工作原理是在機械轉向系統基礎上加入電機作為動力源，以電動助力代替液壓助力;具有節能環保、高性能化、可控性高、重量輕、工作可靠性好、制造成本低等特點。電動助力轉向系統最先于1988年日本鈴木公司投入應用，此后此技術得到了迅速的發展，美國和德國相繼研制出各自的EPS系統。經過數十年的發展，EPS的各項技術都日趨成熟，在控制方式和助力方式方面得到優化，其應用范圍和影響力不斷擴大。我國在動力助力轉向系統的研究與開發比較關注，但國內部分大學、研究機構、汽車系統公司在這方面的研究限于理論分析和仿真模擬[7]。

2 新能源汽車電控技術在我國的發展機遇

我國國務院曾經下發文件對我國汽車總體排放量做出規劃，要求我國所有汽車擁有者和使用者節制適用汽車，呼吁購買汽車的人更多的選擇新能源汽車以實現節能減排目標。在新能源汽車還沒有投入使用的時候，我國際已經開始大力推廣混合能源汽車作為傳統汽車向新能源驅動的過渡，雖然世界其他國家對此的呼吁力度并不都像我國一樣強烈，但是新能源汽車全面普及的必然趨勢還是顯而易見的。

除了國家層面的廣泛呼吁外，從客觀角度來看，新能源汽車也是對能源的高效利用方式，將原本用于驅動汽車的能源替換為可以通過清潔生產方式獲得的電能，即使是混合動力依然可以節省部分資源，從而提升國家的資源儲備量和綜合實力。而且除了國家的要求和科技發展對能源的高效利用外，隨著生活水平的不斷提升所有人的環保意識也得到了增強，大家意識到了保護環境不僅是國家的號召，更是關乎到每個人的生存環境，因此對哪怕新能源驅動技術沒有完全成熟且比較昂貴，但民眾對新能源汽車的應用還是有了更高的接受[8]。

3 新能源汽車電控技術的發展趨勢

3.1 混合動力汽車對新能源汽車的過渡作用

顧名思義，混合動力汽車是一種將內燃機技術和新能源驅動技術共同運用的汽車驅動方式，在分類上混合動力汽車屬于電動汽車，但是從實際角度來其更應該被稱之為“半電動汽車”，不過即使沒有完全實現電力驅動，但是其環保的理念和對資源的節約與傳統汽車相比依然優勢明顯。在新能源汽車相關技術完全成熟以前，混合動力汽車很有可能替代傳統內燃機汽車占領廣闊的汽車市場，這種現象不僅是新能源汽車到來前的鋪墊，更是技術革新過程的具象化體現之一。

3.2 新能源汽車對傳統汽車的全面替代

用傳統的眼光來看，電力并不屬于清潔能源，因為在過去只能通過燒煤等有限手段發電，再將電力應用于其他活動中，這一過程中不但有不低的能源浪費，而且發電過程嚴重污染環境。但是，如今隨著各種清潔發電技術的出現，電力成為了清潔能源的代表，水力發電、風力發電、潮汐發電與太陽能發電等都不會對環境產生任何污染且非常節約資源，因此，以電力驅動的汽車當然是清潔的新能源汽車，基于環保的大背景，新能源汽車對傳統內燃機汽車的代替只是時間問題。新能源汽車的優勢不僅在于零排放，其電力驅動的特性也帶來了低噪音的優點，無論是尾氣污染還是噪音污染都幾近于無，且能量轉化率非常高，實現了節能要求。不僅如此，新能源汽車的內部結構相對簡單，在控制和維修方面更加容易，從各個角度來看都是汽車未來發展的必然取向，唯一的問題是新能源汽車的蓄電池技術還不過硬，以鋰電池為主的蓄電池續航能力較差，需要頻繁充電維持汽車運行，但科技的不斷發展一定會解決這一問題，從而令市面上的汽車都成為新能源驅動，為節能和環保工作做出貢獻[9]。

3.3 通過燃料電池技術對新能源技術進行補充

在完全實現可再生清潔能源的全面應用之前，可以將燃料電池技術作為新能源汽車的主要驅動力，雖然這一技術并不能實現零排放，但是卻能夠實現“節能環保”戰略中的“節能”，因為燃料電池的分支之一為生物燃料技術，而生物燃料具有高度可再生性，農村生產活動中價值較低的秸稈等即可加工燃料的原材料使用，甚至草根、樹葉等也是潛在的能源。從技術角度來看，燃料電池技術仍然屬于內燃機技術的衍生之一，也就是說并沒有脫離傳統汽車能源系統制造技術的桎梏，依然會存在汽車尾氣排放從而污染環境的問題，但是與以汽油為主要燃料的傳統汽車相比，這種技術最起碼在能源消耗方面更低，因此，在清潔能源短期內無法完全替代傳統汽車的情況下，電池燃料在汽車制造中的應用依然有可預期的大好前景[10]。不過，我國當前主要致力于新能源汽車的全面開發，在燃料電池研究方面并不突出，基于市場需要，可以考慮適當將研究精力向燃料電池方面偏移，以期在汽車制造領域獲得更高的市場競爭力。

4 結語

汽車作為現代科技的重要成果，為運輸活動和人們的日常出行提供了很大便利，但是隨著使用人數的不斷增加，也成為了大氣污染的主要來源之一，但想要限制汽車的數量是很困難，所謂“由儉入奢易，由奢入儉難”，當享受到了科技帶來的便利后就很難坦然接受曾經的各種不便，因此，只能從清潔能源的角度入手緩解汽車污染，并隨著清潔能源的不斷開發和普及逐漸將這一類型的污染消弭于無形，由于環保是國際社會的廣泛呼聲，從中也不難看出新能源汽車對傳統汽車的全面代替是國際化趨勢。雖然各國科學家對新能源汽車各項關鍵技術已經有了比較深入的研究，但是蓄電技術作為汽車電控的核心依然沒有取得理想的突破，其實際應用能力有待加強，文中論述了幾種當前新能源汽車的關鍵電控技術，對新能源汽車的未來發展機遇和趨勢做出了客觀評價，作者也由衷希望其對傳統汽車的全面替代能盡快完成，為節能環保理念下的可持續發展觀的踐行添磚加瓦。

參考文獻：

[1]曹海燕，戴旭東，凌銳.淺談新能源汽車故障檢修現狀及發展措施[J].汽車實用技術，2022，47（3）：203-206.

[2]蔣明泰.零售商的銷售努力行為對閉環供應鏈決策的影響——以新能源汽車供應鏈為例[J].時代經貿，2022，19（1）：17-21.

[3]陳凌宇，劉敏，錢洲亥，等.新能源汽車動力電池模組智能制造裝配技術研究[J].制造業自動化，2022，44（1）：187-190.

[4]毛玲，鄧思文，趙登輝，等.新能源汽車監測平臺在行駛和充電場景中的應用與思考[J].電工技術學報，2022，37（1）：48-57.

[5]邱晨曦.新能源汽車檢測與維修現狀及發展對策分析[J].黑龍江科學，2021，12（24）：145-146.

[6]劉明巖，丁芳.新能源汽車車身維修流程優化仿真研究[J].太原學院學報（自然科學版），2021，39（4）：48-52.

[7]史龍飛，王兵維.電子診斷技術在新能源汽車檢測與維修中的應用[J].電視技術，2021，45（12）：154-156.

[8]楊鑄鑫.我國新能源汽車發展與動力電池綜合測試技術[J].科技創新與應用，2021，11（36）：101-103+109.

[9]宋玉聰.太原市新能源汽車產業發展分析[J].產業與科技論壇，2021，20（23）：23-24.

[10]蘇利陽.我國新能源汽車發展政策實施評估及啟示[J].環境保護，2021，49（22）：41-47.

作者簡介

趙福利：（1979.5—），女，貴州金沙人，大學本科，講師。研究方向：汽車技術。