新能源汽車電控技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展研究

摘 要：與時(shí)代共同進(jìn)步的是科學(xué)技術(shù)，不同時(shí)期對(duì)科技有著不同程度的要求，改革開放后我國(guó)對(duì)科技的要求曾經(jīng)是工業(yè)生產(chǎn)力的強(qiáng)大，然而隨著不斷發(fā)展，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和工業(yè)生產(chǎn)力獲得長(zhǎng)足提升，對(duì)環(huán)保問題有了更多考慮，其中汽車行業(yè)作為國(guó)家重要的經(jīng)濟(jì)支柱和國(guó)民的主要出行方式，其排放問題成為了環(huán)保問題的重點(diǎn)之一，新能源汽車的全面普及應(yīng)用和技術(shù)改革呼聲廣泛。新能源汽車的出現(xiàn)和相應(yīng)技術(shù)的不斷發(fā)展有兩方面因素，一是環(huán)保要求，二是科技進(jìn)步，新能源汽車的重點(diǎn)技術(shù)之一正是電控，如何在保證充分運(yùn)用清潔能源以降低排放的同時(shí)提升汽車性能正是新能源汽車研究的重要內(nèi)容，作者也正是基于這樣的思路展開論述。

關(guān)鍵詞：新能源 電控技術(shù) 發(fā)展現(xiàn)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(guó)家和民族不斷發(fā)展、自強(qiáng)不息的動(dòng)力正是創(chuàng)新精神，創(chuàng)新對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步具有不可忽視的重要作用，但是值得一提的是，如今國(guó)際的發(fā)展大背景是可持續(xù)發(fā)展和共同進(jìn)步，因此任何國(guó)家在發(fā)展經(jīng)濟(jì)和科技的同時(shí)都要注重環(huán)境保護(hù)問題，絕不能為了一時(shí)的眼前利益忽視長(zhǎng)期發(fā)展。汽車行業(yè)從誕生之初就一直飛速進(jìn)步，如今已經(jīng)非常普及，但是隨著汽車的使用人數(shù)不斷增加，其尾氣排放帶來(lái)的溫室效應(yīng)等嚴(yán)重威脅到了我們的生存環(huán)境，因此繼以汽油為燃料的傳統(tǒng)汽車后，新能源汽車的概念被提出并迅速落實(shí)到應(yīng)用，雖然如今還無(wú)法全面替代傳統(tǒng)汽車，但是這一趨勢(shì)已經(jīng)出現(xiàn)。對(duì)于這種未來(lái)必然普及化的技術(shù)，世界各國(guó)都投入了大量精力進(jìn)行開發(fā)，試圖找到最符合新能源汽車發(fā)展的途徑，其中汽車的電控系統(tǒng)會(huì)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(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)概述

新能源汽車和傳統(tǒng)的以汽油為主要驅(qū)動(dòng)力的汽車的區(qū)別并不僅僅體現(xiàn)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(shù)的全面進(jìn)步，兩種不同類型的汽車的電控系統(tǒng)差異巨大，傳統(tǒng)汽車將電控系統(tǒng)作為汽車的輔助系統(tǒng)，而電氣傳動(dòng)裝置則成為了新能源汽車的主要?jiǎng)恿υ碵1]，現(xiàn)就汽車電控系統(tǒng)的四大主要技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)述：

1.1 新能源汽車電池管理系統(tǒng)概述

電池的一致性是新能源汽車電控技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，也是車載動(dòng)力電車能夠驅(qū)動(dòng)汽車的根本原因，電控系統(tǒng)中的電池管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)車載動(dòng)力電池和汽車動(dòng)力電池組的聯(lián)動(dòng)，讓新能源汽車具有不輸傳統(tǒng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)的原理是將各個(gè)不同的個(gè)體電池的溫度、電壓與電流等數(shù)據(jù)收集并同步管理，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)督的方式確保電池組之間的協(xié)同合作，避免電池過(guò)載的情況的發(fā)生[2]。

在新能源汽車的電控系統(tǒng)中，電池管理系統(tǒng)的制造和運(yùn)行成本相對(duì)較高，但和傳統(tǒng)汽車中的內(nèi)燃機(jī)電力系統(tǒng)等相比其仍然具備優(yōu)勢(shì)，在電池管理系統(tǒng)中最重要的組成部分就是蓄電池，因?yàn)檫@是新能源汽車唯一的動(dòng)力系統(tǒng)，如果蓄電池發(fā)生問題新能源汽車將無(wú)法驅(qū)動(dòng)，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(fā)中具有不同程度的應(yīng)用。其中鋰離子電池的應(yīng)用最廣泛，由于其電壓平臺(tái)高求儲(chǔ)能較大的優(yōu)勢(shì)，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(shù)[3]。當(dāng)然，作為一種還沒有完全成熟的技術(shù)，鋰離子電池的使用壽命還不夠長(zhǎng)，不能完全滿足汽車的長(zhǎng)期使用要求，更何況其儲(chǔ)能大的同時(shí)也帶來(lái)一定的安全隱患，因此，新能源汽車的電池管理系統(tǒng)和電池技術(shù)仍然在不斷研發(fā)中。

1.2 新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)概述

汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括機(jī)械和電器兩大方面，而電器系統(tǒng)中又有電動(dòng)機(jī)、功率轉(zhuǎn)換器和控制器這三個(gè)主要組成，三者共同決定了汽車的起步速度和最高時(shí)速，是將能源直接應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)的汽車中樞系統(tǒng)。從技術(shù)角度來(lái)看，如今的新能源汽車在在電氣技術(shù)方面遇到的主要問題是直流電機(jī)散熱速度不足，且發(fā)動(dòng)機(jī)的店刷工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定程度的電磁輻干擾，導(dǎo)致電控系統(tǒng)的控制力度短暫降低。直流電機(jī)的散熱問題本身難以解決，因此不同國(guó)家的研究者紛紛另辟蹊徑，其中美國(guó)、日本和意大利等國(guó)家重點(diǎn)研究在新能源汽車驅(qū)動(dòng)中交流發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)直流電機(jī)的替代[4];我國(guó)將重點(diǎn)放在多態(tài)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的研發(fā)及其在汽車控制系統(tǒng)中的應(yīng)用上;還有國(guó)家選擇通過(guò)開發(fā)永磁電機(jī)的方式全面提升新能源汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能，利用永磁電刷強(qiáng)化原本的直流電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)汽車的無(wú)級(jí)變速功能，應(yīng)用這種技術(shù)的汽車在起步速度和速度調(diào)節(jié)方面更加靈活，更受歡迎，隨著IGBT等功率模塊的出現(xiàn)，永磁直流電機(jī)得到進(jìn)一步強(qiáng)化，其速度調(diào)控能力再次得到增強(qiáng)[5]。

1.3 新能源汽車能源回饋系統(tǒng)概述

能源回饋系統(tǒng)的研究是新能源汽車開發(fā)的能源再利用的必要環(huán)節(jié)，目前在考慮汽車動(dòng)力學(xué)特性、電機(jī)動(dòng)力特性的方面，通過(guò)變頻器的作用達(dá)到95%以上的再生能量回收利用，這里筆者簡(jiǎn)要敘述制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)。相對(duì)于傳統(tǒng)汽車的制動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱量散發(fā)到周圍環(huán)境中去，制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)可在汽車制動(dòng)過(guò)程中，將牽引電機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)動(dòng)機(jī)，依靠車輪拖動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生電能和車輪制動(dòng)力矩，從而將制動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存起來(lái)，達(dá)到提高汽車?yán)m(xù)航里程的目的。能量回饋系統(tǒng)在新能源汽車的發(fā)展中發(fā)揮著不可或缺的作用，未來(lái)的應(yīng)用領(lǐng)域也是非常可觀的[6]。

1.4 新能源汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS概述

動(dòng)力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了常規(guī)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子控制液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)三個(gè)發(fā)展階段，并有繼續(xù)向電子化和智能化發(fā)展的趨勢(shì)。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上加入電機(jī)作為動(dòng)力源，以電動(dòng)助力代替液壓助力;具有節(jié)能環(huán)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(diǎn)。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最先于1988年日本鈴木公司投入應(yīng)用，此后此技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，美國(guó)和德國(guó)相繼研制出各自的EPS系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，EPS的各項(xiàng)技術(shù)都日趨成熟，在控制方式和助力方式方面得到優(yōu)化，其應(yīng)用范圍和影響力不斷擴(kuò)大。我國(guó)在動(dòng)力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究與開發(fā)比較關(guān)注，但國(guó)內(nèi)部分大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、汽車系統(tǒng)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(shù)在我國(guó)的發(fā)展機(jī)遇

我國(guó)國(guó)務(wù)院曾經(jīng)下發(fā)文件對(duì)我國(guó)汽車總體排放量做出規(guī)劃，要求我國(guó)所有汽車擁有者和使用者節(jié)制適用汽車，呼吁購(gòu)買汽車的人更多的選擇新能源汽車以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。在新能源汽車還沒有投入使用的時(shí)候，我國(guó)際已經(jīng)開始大力推廣混合能源汽車作為傳統(tǒng)汽車向新能源驅(qū)動(dòng)的過(guò)渡，雖然世界其他國(guó)家對(duì)此的呼吁力度并不都像我國(guó)一樣強(qiáng)烈，但是新能源汽車全面普及的必然趨勢(shì)還是顯而易見的。

除了國(guó)家層面的廣泛呼吁外，從客觀角度來(lái)看，新能源汽車也是對(duì)能源的高效利用方式，將原本用于驅(qū)動(dòng)汽車的能源替換為可以通過(guò)清潔生產(chǎn)方式獲得的電能，即使是混合動(dòng)力依然可以節(jié)省部分資源，從而提升國(guó)家的資源儲(chǔ)備量和綜合實(shí)力。而且除了國(guó)家的要求和科技發(fā)展對(duì)能源的高效利用外，隨著生活水平的不斷提升所有人的環(huán)保意識(shí)也得到了增強(qiáng)，大家意識(shí)到了保護(hù)環(huán)境不僅是國(guó)家的號(hào)召，更是關(guān)乎到每個(gè)人的生存環(huán)境，因此對(duì)哪怕新能源驅(qū)動(dòng)技術(shù)沒有完全成熟且比較昂貴，但民眾對(duì)新能源汽車的應(yīng)用還是有了更高的接受[8]。

3 新能源汽車電控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 混合動(dòng)力汽車對(duì)新能源汽車的過(guò)渡作用

顧名思義，混合動(dòng)力汽車是一種將內(nèi)燃機(jī)技術(shù)和新能源驅(qū)動(dòng)技術(shù)共同運(yùn)用的汽車驅(qū)動(dòng)方式，在分類上混合動(dòng)力汽車屬于電動(dòng)汽車，但是從實(shí)際角度來(lái)其更應(yīng)該被稱之為“半電動(dòng)汽車”，不過(guò)即使沒有完全實(shí)現(xiàn)電力驅(qū)動(dòng)，但是其環(huán)保的理念和對(duì)資源的節(jié)約與傳統(tǒng)汽車相比依然優(yōu)勢(shì)明顯。在新能源汽車相關(guān)技術(shù)完全成熟以前，混合動(dòng)力汽車很有可能替代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車占領(lǐng)廣闊的汽車市場(chǎng)，這種現(xiàn)象不僅是新能源汽車到來(lái)前的鋪墊，更是技術(shù)革新過(guò)程的具象化體現(xiàn)之一。

3.2 新能源汽車對(duì)傳統(tǒng)汽車的全面替代

用傳統(tǒng)的眼光來(lái)看，電力并不屬于清潔能源，因?yàn)樵谶^(guò)去只能通過(guò)燒煤等有限手段發(fā)電，再將電力應(yīng)用于其他活動(dòng)中，這一過(guò)程中不但有不低的能源浪費(fèi)，而且發(fā)電過(guò)程嚴(yán)重污染環(huán)境。但是，如今隨著各種清潔發(fā)電技術(shù)的出現(xiàn)，電力成為了清潔能源的代表，水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、潮汐發(fā)電與太陽(yáng)能發(fā)電等都不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生任何污染且非常節(jié)約資源，因此，以電力驅(qū)動(dòng)的汽車當(dāng)然是清潔的新能源汽車，基于環(huán)保的大背景，新能源汽車對(duì)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的代替只是時(shí)間問題。新能源汽車的優(yōu)勢(shì)不僅在于零排放，其電力驅(qū)動(dòng)的特性也帶來(lái)了低噪音的優(yōu)點(diǎn)，無(wú)論是尾氣污染還是噪音污染都幾近于無(wú)，且能量轉(zhuǎn)化率非常高，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能要求。不僅如此，新能源汽車的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，在控制和維修方面更加容易，從各個(gè)角度來(lái)看都是汽車未來(lái)發(fā)展的必然取向，唯一的問題是新能源汽車的蓄電池技術(shù)還不過(guò)硬，以鋰電池為主的蓄電池續(xù)航能力較差，需要頻繁充電維持汽車運(yùn)行，但科技的不斷發(fā)展一定會(huì)解決這一問題，從而令市面上的汽車都成為新能源驅(qū)動(dòng)，為節(jié)能和環(huán)保工作做出貢獻(xiàn)[9]。

3.3 通過(guò)燃料電池技術(shù)對(duì)新能源技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)充

在完全實(shí)現(xiàn)可再生清潔能源的全面應(yīng)用之前，可以將燃料電池技術(shù)作為新能源汽車的主要驅(qū)動(dòng)力，雖然這一技術(shù)并不能實(shí)現(xiàn)零排放，但是卻能夠?qū)崿F(xiàn)“節(jié)能環(huán)保”戰(zhàn)略中的“節(jié)能”，因?yàn)槿剂想姵氐姆种е粸樯锶剂霞夹g(shù)，而生物燃料具有高度可再生性，農(nóng)村生產(chǎn)活動(dòng)中價(jià)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(shù)角度來(lái)看，燃料電池技術(shù)仍然屬于內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的衍生之一，也就是說(shuō)并沒有脫離傳統(tǒng)汽車能源系統(tǒng)制造技術(shù)的桎梏，依然會(huì)存在汽車尾氣排放從而污染環(huán)境的問題，但是與以汽油為主要燃料的傳統(tǒng)汽車相比，這種技術(shù)最起碼在能源消耗方面更低，因此，在清潔能源短期內(nèi)無(wú)法完全替代傳統(tǒng)汽車的情況下，電池燃料在汽車制造中的應(yīng)用依然有可預(yù)期的大好前景[10]。不過(guò)，我國(guó)當(dāng)前主要致力于新能源汽車的全面開發(fā)，在燃料電池研究方面并不突出，基于市場(chǎng)需要，可以考慮適當(dāng)將研究精力向燃料電池方面偏移，以期在汽車制造領(lǐng)域獲得更高的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

4 結(jié)語(yǔ)

汽車作為現(xiàn)代科技的重要成果，為運(yùn)輸活動(dòng)和人們的日常出行提供了很大便利，但是隨著使用人數(shù)的不斷增加，也成為了大氣污染的主要來(lái)源之一，但想要限制汽車的數(shù)量是很困難，所謂“由儉入奢易，由奢入儉難”，當(dāng)享受到了科技帶來(lái)的便利后就很難坦然接受曾經(jīng)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(fā)和普及逐漸將這一類型的污染消弭于無(wú)形，由于環(huán)保是國(guó)際社會(huì)的廣泛呼聲，從中也不難看出新能源汽車對(duì)傳統(tǒng)汽車的全面代替是國(guó)際化趨勢(shì)。雖然各國(guó)科學(xué)家對(duì)新能源汽車各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)有了比較深入的研究，但是蓄電技術(shù)作為汽車電控的核心依然沒有取得理想的突破，其實(shí)際應(yīng)用能力有待加強(qiáng)，文中論述了幾種當(dāng)前新能源汽車的關(guān)鍵電控技術(shù)，對(duì)新能源汽車的未來(lái)發(fā)展機(jī)遇和趨勢(shì)做出了客觀評(píng)價(jià)，作者也由衷希望其對(duì)傳統(tǒng)汽車的全面替代能盡快完成，為節(jié)能環(huán)保理念下的可持續(xù)發(fā)展觀的踐行添磚加瓦。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]蔣明泰.零售商的銷售努力行為對(duì)閉環(huán)供應(yīng)鏈決策的影響——以新能源汽車供應(yīng)鏈為例[J].時(shí)代經(jīng)貿(mào)，2022，19（1）：17-21.

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

[4]毛玲，鄧思文，趙登輝，等.新能源汽車監(jiān)測(cè)平臺(tái)在行駛和充電場(chǎng)景中的應(yīng)用與思考[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2022，37（1）：48-57.

[5]邱晨曦.新能源汽車檢測(cè)與維修現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策分析[J].黑龍江科學(xué)，2021，12（24）：145-146.

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

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

[8]楊鑄鑫.我國(guó)新能源汽車發(fā)展與動(dòng)力電池綜合測(cè)試技術(shù)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2021，11（36）：101-103+109.

[9]宋玉聰.太原市新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2021，20（23）：23-24.

[10]蘇利陽(yáng).我國(guó)新能源汽車發(fā)展政策實(shí)施評(píng)估及啟示[J].環(huán)境保護(hù)，2021，49（22）：41-47.

作者簡(jiǎn)介

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