混合動力電動汽車關鍵技術探析

時間:2022-09-27 08:54:48

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混合動力電動汽車關鍵技術探析

摘要:在新能源汽車高速發展的大背景下,電動汽車的關鍵技術已經成為國內外新能源汽車公司研究的熱點。本文分析了混合動力汽車的核心和技術,其驅動電機與控制技術、電池及其管理技術和車輛控制技術,指出了新能源電動汽車在發展過程中可能出現的情況及未來發展趨勢,僅供參考。

關鍵詞:新能源;電動汽車;混合動力汽車

未來發展的三大趨勢,即“智能、環保、安全”,在其影響下,國內外正在積極的開發電動汽車及其技術。與傳統汽車相比,電動汽車正越來越成為國內外研究的主要熱點。

1電動汽車電機及其控制技術

1)在汽車行駛過程中電機的類型和性能比較,工作條件復雜多變,常伴有頻繁的啟動、加速、減速、怠速等。因此,電動汽車的驅動電機應具有高速和大速度范圍,高功率密度,強過載能力。四種主要驅動電動機:直流電動機、交流電動機、永磁同步電動機和開關磁阻電動機。直流電機控制簡單,早期廣泛用于電動汽車的開發[1]。然而,當它以高速運行時,在刷子和轉向裝置之間產生火花,可靠性大大降低,并且使用壽命也很短。目前主要用于低速、低成本的小型電動汽車。交流電動機結構簡單,易于操作,可靠性好,成本低,在大功率應用中優于直流電動機,但控制器成本太高,調速性能差。目前,歐洲和美國市場上的電動汽車有很多應用。開關磁阻電機結構簡單,調速范圍寬,電機響應速度快,控制靈活。然而,在實際應用中存在諸如大扭矩波動和大噪聲的缺點。目前,電動汽車領域的應用范圍是永磁同步電動機。其功率密度高,扭矩穩定性強,速度范圍寬,運行可靠性好。2)混合制動系統建模與仿真方法。為了驗證所設計的混合制動系統的有效性,考慮到應用成本和工作量等,通常建立所涉及的每個子系統的數學模型,識別駕駛員的制動意圖,并在既定的控制策略下使用它。針對不同條件的仿真軟件數值模擬,車輛制動性能和能量回收利用率[2]。

2混合動力電動汽車動力系統選型與分析

1)串聯式。串聯結構簡單,比較好控制,容易開發。不過它的負荷能力受電動機的制約,因此電動機的體積就會很大,這樣才能保證汽車的正常啟動、爬升和它的提速性能[3]。從中國開發的試驗車輛數據來看,大多數串聯電動汽車都減少了排放。燃料消耗量與傳統燃料汽車基本相同。爬升和提速功能差一般它們只適合近距離并且載重量小的運輸用途。如何提高發動機運作效率以及如何提高車輛爬升和提速性能,是串聯混合動力汽車下一步要重點研究的工作。2)并聯式。并聯式混合動力汽車適用于各種工況,不僅可以在市中心實現零污染,而且可以實現在郊外和傳統的內燃機車輛聯合完成工作,并聯式與串聯式相比較而言,并聯式的電動機是直接驅動到驅動軸上的,所以就沒有太多的動力損耗,效率也就大大提高了;電動機發動與傳統發動機發動不同,它做到了揚長避短,避免了一些缺點,效率區減少了車輛燃料消耗和排放;并聯控制策略采用電源維護方式,SOC控制在有效安全范圍內,使電池壽命變長,波動變小,系統經濟性也變得更好。由于車輛包括兩個單獨的驅動結構,整體車輛質量已經增加。3)混聯式。雖然混合型在理論上容易實現最佳燃料消耗和低排放,但是難以掌握具體的發展。一方面,由于混合動力型需要更高功率的復合裝置,行星齒輪動力復合裝置的機械框架只能以固定的比例分配動力,難以滿足系統更復雜的動力復合要求。另一方面,為了滿足混合動力車輛在各種工況下的低排放和低油耗,必須將控制策略設計得大而復雜。目前,混合控制的控制策略普遍較差,開發難度較大。開發成本很高。高性能動力復合裝置的發展,控制策略的優化和成本降低是混合動力電動汽車未來發展的重中之重[4]。4)電動輪式。驅動控制系統從傳統的機械連接變為電連接,省略了傳統車輛所需的一整套機械部件。該車結構簡單,傳動效率高,可通過現代計算機控制技術直接控制電動輪實現電子差異。速度已成為電動汽車發展的獨特方向。目前,電動輪混合動力汽車存在的問題主要集中在電動機和整車的結構上,新型大功率,高密度電機的開發以及電動輪系統中各種功能部件的集成設計需要進一步深化。

3結束語

綜上所述,中國在汽車領域的科技技術與發達國家比還較落后,現在主要存在高排放量和低燃油性的問題。大力發展混合動力汽車是解決城市空氣污染問題的最積極有效的途徑,對中國汽車工業實現飛速發展具有重大的意義。然而,目前的混合動力汽車技術并不成熟,還存在眾多的弊端,需要我們做更加深入的研究和開發。本文介紹了四種不同形式的混合動力汽車結構和控制策略,希望能夠極大地幫助混合動力汽車技術研究人員。

參考文獻:

[1]雷汝婧.混合動力電動汽車關鍵技術研究[J].時代汽車,2017(6):17-18.

[2]許約翰.試論混合動力電動汽車技術[J].電子測試,2017(11):108+103.

[3]吳昊鵬,王雅坤.新能源汽車技術原理及關鍵技術研究[J].南方農機,2017,48(6):84.

[4]李明杰.混合動力電動汽車關鍵技術[J].信息記錄材料,2017,18(3):11-13.

作者:李心月 單位:遼寧裝備制造職業技術學院