機電一體化技術在新能源汽車中的應用與發展趨勢

中圖分類號：U469.72 文獻標識碼：A 文章編號：1003-8639（2025）08-0053-02

【Abstract】This paper systematicall analyzes the specific applications of mechatronics technology in the power system， control system，andauxiliarysystemofnewenergyvehicles，exploresitsimportantroleinimprovingvehicleperformance， safety，and inteligence level，predictsthe directionof mechatronics technology inthe future developmentof newenergy vehicles，andaims toprovide theoreticalandpracticalreferencesfortheresearchanddevelopmentof new energyvehicle technology and industrialupgrading，and promotethe high-quality development of the new energy vehicle industry.

【Key words】 mechatronics; new energy vehicles；application

0 引言

機電一體化技術集機械、電子、計算機和自動控制等多個學科的知識于一體，對新能源汽車的性能提升和功能拓展起到至關重要的支持作用。在動力驅動和整車控制方面，機電一體化技術始終貫穿于新能源汽車的設計、制造和應用過程。深入研究應用現狀和發展趨勢，對于促進新能源汽車技術創新、加快產業變革具有現實意義。

1機電一體化技術需求

新能源汽車技術特性和發展需求要求機電一體化技術多維度應用。在動力系統層面，新能源汽車采用電力驅動代替傳統燃油發動機，需要機電一體化技術在動力轉換和能量管理方面高效協同]。純電動汽車的動力電池、驅動電機與電控系統需通過精密的機電耦合設計，提升能量轉化效率與續航里程；混合動力汽車需要解決燃油發動機和電機之間的動力耦合問題，通過實施機電一體化控制策略來優化能量分配，從而降低能源消耗。例如，在插電式混合動力汽車的應用中，機電集成技術需要精確地調整發動機和電機之間的工作模式轉換，確保車輛在純電、混動、純燃油和其他模式之間無縫切換，兼顧動力性能和經濟性，整車智能化和網聯化的趨勢給機電一體化技術集成控制能力帶來了更高的挑戰。新能源汽車需要通過機電一體化的架構來實現數據的交互和功能的協同。

2 機電一體化技術的應用

2.1 動力系統集成應用

將機電一體化技術應用于新能源汽車動力系統的核心是對“三電”系統進行有效集成和協同控制，在驅動電機的設計中，采用優化電機結構和控制算法來提高能量轉換的效率。例如，通過結合永磁同步電機和矢量控制技術，可以精確地控制電機的轉矩，從而減少銅和鐵的損耗；輪轂電機的設計特點是將電機直接集成到車輪中，減少傳動部分的數量，從而提高空間的使用效率和動力的響應速度2。同時機電一體化技術通過熱管理系統確保電機和電池工作性能，并采用液冷和風冷散熱方式，配合溫度傳感器和電子控制器對散熱系統進行智能化調節。再如，主動均衡技術是利用機電控制電路來轉移電池單體的能量以避免單體電壓相差過大而造成容量衰減，在電池充電的過程中，電池管理系統會根據電池的荷電狀態和健康狀況來動態地調節充電電流，以確保充電的安全性和效率。

2.2整車智能協同控制

將機電一體化技術應用于整車智能協同控制是為了實現多系統之間數據交互和功能聯動。自動駕駛輔助系統被視為關鍵的應用領域，通過傳感器的整合、算法的決策以及與機電執行機構的合作，以達到車輛智能駕駛的目的。例如，自適應巡航控制系統采用毫米波雷達和攝像頭來實時監控前方車輛的距離和速度，而電子控制單元則根據預先設定的參數來計算目標車速和跟隨車輛的距離，由電機帶動傳動系統對車速進行調整，控制制動系統達到減速或者停止的目的，全程需要毫秒級機電響應速度和精準控制，車身電子穩定系統利用機電集成控制來增強車輛的行駛穩定性。該多系統智能協同控制依靠機電一體化技術，將傳感器信號處理、控制算法優化和執行機構響應深度融合，車聯網技術和機電一體化技術的融合促進了整車控制向著智能化和網聯化的方向發展。車輛可以通過車載通信模塊與云端服務器、其他車輛和基礎設施進行數據交互，從而獲取實時的交通信息、道路狀況等數據，并結合自身的傳感器信息做出決策。這種跨系統、跨平臺的智能協同控制顯示出機電一體化技術對新能源汽車智能發展的關鍵性作用。

2.3輔助系統的交互優化

將機電一體化技術運用到新能源汽車輔助系統，重點是提高用戶駕乘體驗和功能交互便捷性。智能座艙系統采用機電一體化設計，實現了多模態交互功能，比如座椅調節系統將電動推桿、角度傳感器和控制模塊整合在一起，使用者可以通過觸控屏、語音指令或者手勢識別來準確地調整座椅的位置、靠背角度和頭枕的高度；氛圍燈系統采用LED光源和電子控制單元相結合的方式，智能調節顏色、亮度及動態效果，創造個性化駕乘環境。實現上述功能有賴于對機械結構的精密設計和電子控制算法的優化。

空調系統機電一體化運用表現為智能溫控、節能控制，電動壓縮機、電子膨脹閥和溫度傳感器共同組成了一個閉環控制系統。如熱泵空調技術采用機電控制來實現制冷和制熱模式之間的有效轉換，冬季采用電機余熱回收來提高制熱效率和減少電池能耗等。自動空調系統與空氣質量傳感器相結合，能夠實時檢測車內的PM2.5和 CO₂ 濃度等關鍵指標，并自動調整風量和凈化方式，以確保車內空氣的高品質。車門和車窗系統通過機電一體化改造，實現了智能化控制和安全防護。電動門鎖和無鑰匙進入系統采用電機驅動和無線通信技術，實現了汽車遠程解鎖、上鎖和自動落鎖等功能。車窗升降系統通過防夾手傳感器和電機的閉環控制，實現在發現障礙物的情況下自動停車和反向操作，確保了使用者的安全。

3機電一體化技術發展趨勢

在新能源汽車技術不斷進化的過程中，機電一體化技術出現了集成化、智能化、輕量化以及綠色化等趨勢。隨著集成化的趨勢，動力系統將朝著多合一的深度集成方向發展。例如，將驅動電機、減速器、控制器整合為電驅動總成，這樣可以進一步減小體積，減輕質量并提高系統的效率。同時整車電子電氣架構朝著域集中式方向發展，并通過中央計算單元集成了多種功能域控制器以降低線束的數量和成本，增強了系統的可靠性和可擴展性。智能化的趨勢促使機電一體化技術朝著自主決策和學習的方向發展，在人工智能算法和邊緣計算技術結合的情況下，新能源汽車會達到更高的自動駕駛水平。比如，將深度學習感知算法與機電一體化執行機構相結合，使得車輛可以對復雜交通場景進行獨立識別和決策。智能座艙系統利用生物識別技術和情感計算來捕捉用戶情緒狀態并做出反應，進而提供個性化服務。另外預測性維護技術還會利用機電一體化傳感器和大數據分析，對系統故障進行預判和維修提醒的自動觸發，從而提高車輛的安全性和可靠性。

輕量化、綠色化已經成為機電一體化技術發展的一個重要創新方向，從材料應用的角度而言，輕質材料如高強度鋁合金和碳纖維復合材料會被更多地用于機械結構設計中，以減輕車輛自重和提高續航里程；在制造工藝方面，將3D打印技術和精密加工技術相結合，使復雜機電部件一體化成形，減少了裝配環節和材料浪費。與此同時，機電一體化技術有助于新能源汽車全生命周期綠色化發展，例如通過優化能量管理策略來減少能耗以及設計可拆解可回收的機電部件等，促進產業可持續發展。未來機電一體化技術會不斷為新能源汽車產業賦能，加快推動交通領域電動化和智能化變革。

4結束語

機電一體化技術是促進新能源汽車科技進步和行業發展的核心動力，經過不斷地創新和運用，對提高新能源汽車的性能、擴展功能和加強安全性起到了至關重要的作用。今后，在科技不斷進化的過程中，機電一體化技術會朝著智能化、集成化和融合化的方向發展，這給新能源汽車行業提供了全新的機遇和變革，有利于綠色交通和可持續發展等目標的實現。

參考文獻

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（編輯楊凱麟）