新能源電動汽車傳統(tǒng)試驗系統(tǒng)分析

段敏

摘 ?要：我國環(huán)境和能源問題不斷加劇，人們更多關注和注重新能源電動汽車，同時國家相繼出臺電動汽車優(yōu)惠補償政策，促進更多汽車廠家加大電動汽車的開發(fā)。電動汽車和傳統(tǒng)內燃機汽車相比，電力驅動和控制系統(tǒng)形成了電動汽車的核心，通過電動機動力有效代替?zhèn)鹘y(tǒng)內燃機動力。新能源是目前汽車技術發(fā)展的一個主要方向，每年不斷增加新能源電動汽車產量，進而對新能源汽車傳動系統(tǒng)的實驗分析需求日益增加。

關鍵詞：新能源;電動汽車;傳統(tǒng)試驗系統(tǒng)

新時代發(fā)展背景下，人們生活條件、生活理念等多個方面發(fā)生較大轉變，改善生活質量，對汽車的需求量不斷增加，進一步促進汽車行業(yè)的迅速發(fā)展。汽車的普及應用逐漸促進人類社會經濟和現代文明迅速發(fā)展，同時產生嚴重的能源問題和自然生態(tài)環(huán)境問題，節(jié)能和環(huán)保是汽車技術發(fā)展的主題之一，需要人們加大研究力度，更加滿足現代人們的實際需求。

1新能源電動汽車傳統(tǒng)試驗系統(tǒng)研究意義

新能源汽車面對日益嚴重的能源和環(huán)境問題，提出了一種解決的可能，成為世界上技術發(fā)展的一個熱門方向。當前，新能源汽車的技術路線差異主要展現在能力供給上，包含氫燃料和鋰電池兩種技術路線。

氫燃料電池汽車主要運行原理是氫原料和空氣中的氧結合，最后形成水，借助該化學變化將氫動力轉化成電力，同時用于驅動，屬于電動汽車的一種變化。氫能源呈現出燃料添加快、續(xù)航時間長等多種優(yōu)勢，同時氫燃料電池汽車具有明顯缺點[1]。如：氫加注站工程技術難度較大，網點難以實現;呈現出較高成本，氫的制備和儲運，或者氫動力汽車的制造，相比較于商業(yè)應用門限較高;安全問題，氫氣屬于易燃易爆氣體，在加注站或者汽車上，氫都是進行高壓存儲，容易受到多方面因素的影響，產生一定的安全性問題。

鋰電池屬于目前發(fā)展的主要方向，主要包含三元鋰、磷酸鐵鋰，前者能夠在低溫性能和單位電池的電容量上體現出優(yōu)勢，能力密度能夠實現179Wh/kg，價格降低到了1.3元/Wh，呈現出良好的商業(yè)應用價值。國內外的部分廠家致力于鋰電新能源汽車技術發(fā)展，如比亞迪、蔚來汽車等。鋰電新能源汽車屬于目前新能源汽車行業(yè)的主要發(fā)展方向。

2系統(tǒng)主要類型

2.1單電機傳動系統(tǒng)

市場上大部分純電動汽車的傳動系統(tǒng)屬于單電機傳動系統(tǒng)，配置和內燃機汽車結構存在一定的相似性，一般情況下需要一個電動機、電源、變速器和控制器有效完成整個工作，呈現出一定的安全穩(wěn)定性，操作便捷。但是，該系統(tǒng)對功率具有較高要求，設計過程中需要綜合考量電機尺寸和質量。單電機傳動系統(tǒng)的制造技術相對比較成熟，隨著時代不斷進步和發(fā)展，新能源汽車技術更加符合社會發(fā)展要求，全面提高汽車整體性能，滿足人們應用需求，進一步推進社會發(fā)展。

2.2主電機、輪轂電機傳動系統(tǒng)

該系統(tǒng)和單電機傳動系統(tǒng)相比較，結構設計更加繁雜，主要包含2個輪轂電機、1個電機控制器、變速箱和主減速器構成。該系統(tǒng)控制的新能源汽車主電機時期順利形式的關鍵，主電機能夠無限為新能源汽車提供功率。汽車進行超負荷運行的情況下，輪轂電機能夠有效保護主電機，避免主電機受到損壞。該系統(tǒng)主要以前軸哪位主要驅動力，輪轂電機屬于輔助驅動力，有效保證功率的穩(wěn)定性，同時能夠在惡劣環(huán)境下具有良好的適應性，有效解決輪轂電機的散熱問題。

2.3雙電機雙軸驅動純電汽車驅動系統(tǒng)

電機雙軸驅動純電汽車驅動系統(tǒng)屬于一種新型驅動，主要工作原理是應用電機結合的形式有效組合前橋和后橋，包含電動機、減速器和驅動橋三部分，這些部分的軸之間關系密切，在很大程度上能夠有效維護驅動系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性。另外，該系統(tǒng)中的兩臺發(fā)動機能夠有效保證車輛承載更多符合，全面提升工作質量和效率。雙軸驅動設計能夠有效提升汽車性能，進一步保證汽車運行過程中出現再生制動，進而有效減少電動汽車制動距離的作用，全面提高汽車能量收回率。

3試驗分析

專用的電氣試驗系統(tǒng)能夠在整車裝備之前有效獲得電氣傳動系統(tǒng)的性能和特征。試驗系統(tǒng)需要有效模擬實際的運行工況，試驗電氣傳動部分。針對電氣傳動系統(tǒng)而言，電池系統(tǒng)是能力供給裝置，同時電池充放電過程比較緩慢，對試驗效率產生直接影響。因此，電池系統(tǒng)通常情況下不被歸納到試驗范圍之中，驅動器和電機組成的子系統(tǒng)，主要輸入直流電壓和電流，輸出的是轉速和轉矩[2]。試驗系統(tǒng)能夠有效提供對應的接口，實現模擬試驗的需求。試驗系統(tǒng)和系統(tǒng)投資、工作質量及效率具有直接關系。因此，我們要分析和探討優(yōu)越的新能源電機試驗系統(tǒng)，主要包含電氣和機械部分、軟件，提供相適應的試驗解決方案。

3.1方案

被試驗系統(tǒng)主要包含驅動器和被試驗電機，在驅動器輸入側配置有直流電量測量，同時測量輸入的直流電壓和電流，是系統(tǒng)的輸入功率計算點。電機機械軸端妹紙相應的轉速轉矩儀，能夠有效測量系統(tǒng)輸出的轉速和轉矩，屬于系統(tǒng)的輸出功率計算點，通常情況下，驅動器和電機之間增加交流電量測量，同時測量電機輸入側的交流電壓和電流，經過該點的功率計算，進而有效獲得兩個單體設備的實際功率。

3.2機械部分分析

新能源電機的轉速和普通電機相比較高，通常情況下最高轉速一萬兩千轉，由于是電機轉速達到了一萬八千轉，甚至達到兩萬轉，在這么高的轉速下，更加凸顯出機械部分設計的重要性。試驗系統(tǒng)的機械部分主要包含底座、旋轉軸系、安裝工件，這三部分有機結合能夠有效組成一套機械測試臺架，呈現出良好的安全穩(wěn)定性，旋轉軸系是試驗系統(tǒng)的主要部分，主要包含被試電機、陪試電機和轉速轉矩儀三部分。電機在高速旋轉的情況下，充分展現出軸系安全穩(wěn)定性的重要作用。軸系不穩(wěn)定的條件下，造成試驗不能順利進行，甚至對設備產生一定程度的損壞。另外，試驗系統(tǒng)完整的進行3D建模設計和模態(tài)分析機械工裝設計，經歷多個實物版本演變升級之后，形成一套可靠的機械方案。同時，設計人員在實際工作中按照電機試驗的實際需求，全面考慮了更換測試電機的便捷性，系統(tǒng)該綜合考慮了過渡工裝連接方式，有利于不同類型的電機測試安裝（如圖1所示）。

3.3電氣部分分析

試驗系統(tǒng)相比較于被試系統(tǒng)來說，需要提供直流電源和機械負載。試驗系統(tǒng)框架（如圖2所示），被廣泛應用，選定一個整流器，將電網的交流電有效轉換成直流電源，為驅動器供電。設計人員要綜合考慮迅速響應性和能力回收工況的實際要求，通常情況下整流器需要綜合考量應用全可控器構建成的四象限有源前端。陪試變頻器需要呈現出良好的四象限運行能力，和車上布置相比來說，試驗系統(tǒng)對空間要求相對不高，綜合考慮綜合成本，陪試電機通常選擇異步機。

常規(guī)的試驗系統(tǒng)在加載過程中，回饋能量的交互點在交流側，需要兩個全功率的四象限整流設備設施。試驗系統(tǒng)應用共直流母線方案，主要是在加載測試過程中，能量在直流母線側循環(huán)，整流器僅僅需要對系統(tǒng)的損耗進行補充即可[3]。滿功率負載時整流器的容量有效減少到了20%，大大降低了試驗系統(tǒng)投資。試驗系統(tǒng)方案中增加了一臺DC/DC直流電源，能夠有效匹配不同驅動器的電壓等級。AFE整流器的最低輸出電壓受到交流進線值的限制，為了更加適應不同驅動器，進線電壓需要保持較低，但是為了更加符合功率需求，整流器電流需要進行適當的加大，進而導致整流器的非標制造，同時在很大程度上增加設備成本。該直流電源的增設，更好的解決了電壓匹配的問題，促進整流器和陪試變頻器能夠有效應用標準產品。另外，該直流電源的基礎上，能夠有效定制電流模擬功能，更加全面、真實的模擬實際運行工況。

3.4軟件部分分析

新能源電動汽車試驗過程繁雜多樣，試驗系統(tǒng)的信息自動化程序對系統(tǒng)性能、工作效率產生直接影響。試驗系統(tǒng)采樣全自主開發(fā)的測試軟件系統(tǒng)，有效控制設備，全過程試驗自動控制，試驗數據采集，進行有機整合，全面提高試驗質量和效率。被試系統(tǒng)需要在多種不同運行工況下開展效率云圖測試，通常是在直流供電電壓不同的條件下，同時在不同轉速轉矩點，提高測試系統(tǒng)的效率。一般情況下，一套專用的試驗系統(tǒng)試驗下來，需要試驗上萬個工作點，當應用人工方式進行試驗時，消耗大量的人力和時間，同時容易受到試驗人員自身專業(yè)知識和技術水平等多種因素的影響，出現漏點漏記的現象。另外，部分特殊工作點進行試驗過程中，對溫度具有較高要求，需要保證溫度變化較小，采用人工方式不能有效滿足試驗的實際要求[4]。試驗系統(tǒng)充分考慮該需求，設置相應的參數之后，系統(tǒng)能夠自動高效的完成整個試驗過程。測試系統(tǒng)包含DBC文件配置功能，能夠更加便利的接入不同廠家的驅動器進行測試，有效提高系統(tǒng)試驗的適用性。

4新能源汽車混合動力優(yōu)化探析

新能源汽車按照動力來源可以分成混合動力電動汽車，主要結合傳統(tǒng)燃料和電力，高效改善傳統(tǒng)電動車損耗油量較多的問題;純電動汽車，主要憑借電力為汽車提供驅動力，普遍應用電機驅動，部分汽車是在發(fā)動機艙中安裝電動機，操作靈活便捷，但是電力儲存技術需要不斷改進和完善。燃料電池電動汽車主要借助電流產生動力，電流經過特殊化學反應之后，能夠有效發(fā)揮控制汽車驅動的作用。該種汽車的優(yōu)勢以電力為主，實現尾氣零排放量，不會形成較大噪聲污染，對自然生態(tài)環(huán)境損壞較低。

4.1串聯式混合動力系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要以發(fā)動機為驅動，借助電動機控制器將產生的電能有效儲存在電動機中或者電池中，進一步保證電動車運行的安全穩(wěn)定性。蓄電池能夠為發(fā)電機、電動機不間斷供能，同時能夠有效平衡功率。該系統(tǒng)更加符合多次停車之后起步，同時行駛速度較慢的情況，在電動公交車中被廣泛應用。該系統(tǒng)在實際工作運行中，不斷優(yōu)化發(fā)電機系統(tǒng)，促進其始終保持優(yōu)良的運行狀態(tài)，進而能夠間接地合理調節(jié)車速。

4.2并聯式混合動力系統(tǒng)

該系統(tǒng)的發(fā)電機和電動機主要以并聯形式存在，屬于兩個不同的體系，能夠分別從不同位置為新能源汽車提供運行動力，同時可以單方面提供動力[5]。汽車運行過程中，遇到較大上坡的情況時，發(fā)電機、發(fā)動機能夠同時為汽車提供充足的動力，當汽車爬坡結束之后，可以通過發(fā)動機進行單方面的為汽車提供動力，有效保持汽車原速度行駛。汽車行駛過程中，保持速度穩(wěn)定不變的情況下，該系統(tǒng)發(fā)電機的利用效率較高，在快速車道行駛過程中，能夠有效管控燃油的損耗。

4.3混聯式混合動力系統(tǒng)

該系統(tǒng)有效結合串聯、并聯式混合動力系統(tǒng)，高效綜合了兩個系統(tǒng)的特點和優(yōu)點，更好的整合優(yōu)化發(fā)電機和電動機，同時不斷改進和完善其結構，促進其在實際工作中保持良好的穩(wěn)定狀態(tài)，獲得良好的節(jié)能環(huán)保效果。

結束語：

人們對新能源電動汽車加大研究和應用力度，但是針對試驗系統(tǒng)發(fā)展的研究需要進一步完善。本文提出新式的新能源電動汽車試驗系統(tǒng)，能夠有效減少試驗投資，提高工作質量和效率。

參考文獻：

[1]米陽， 倫雪瑩， 孟凡斌，等.基于無模型算法和電動汽車輔助調節(jié)的新能源電力系統(tǒng)頻率協(xié)調控制[J].電力系統(tǒng)保護與控制， 2021， 49（24）：8-8.

[2]陶文勇.新能源電動汽車高壓安全系統(tǒng)分析及優(yōu)化方案[J].電子產品世界， 2020， 27（6）：3-3.

[3]陳清， 羅華， 彭天玲.新能源電動汽車傳動試驗系統(tǒng)[J].防爆電機， 2019， 54（5）：3-3.

[4]錢若愚.新能源電動汽車高壓系統(tǒng)斷電測試的教學設計[J].汽車維護與修理， 2020（24）：3-3.