新能源电动汽车的先进技术以及发展前景研究

来源: 发布时间:2019-04-19 11:27:14

  摘要:近年来,我国汽车行业发展迅速,在推动社会经济发展的同时,也带来了一系列问题。汽车尾气排放使得环境污染持续增加,对能源的快速消耗导致能源安全存在隐患。新能源电动汽车的出现有效缓解了这些后果,科学技术的进步为新能源电动汽车的发展提供了技术支撑。本文以新能源电动汽车的先进技术为中心,介绍目前常见技术并提出发展方向。

  关键词: 新能源; 先进技术; 电动汽车

  传统的汽车行业主要以汽油、柴油为动力,随着汽车普及程度的增加,汽车保有量大幅上涨,导致了两个直接后果:石油资源过度开采和汽车尾气严重污染环境。新能源汽车的出现有效缓解了汽车行业的困境。新能源汽车也成为未来汽车行业的发展方向,在发展过程中,新技术的使用和创新是不竭动力。

  一、新能源电动汽车介绍

  新能源汽车区别于传统的以石油、柴油为动力的汽车,以新能源作为汽车的动力源。常见的新能源汽车有电动汽车、气体燃料汽车、生物燃料汽车等,这几类汽车的燃料和动力装置各有不同,但是都已进行研发和推广。目前,气体燃料汽车已作为汽油燃料的辅助动力加以推广。本文以电动汽车为对象,介绍常见的技术。

  电动汽车在燃料和动力装置上的差异可分为纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池电动汽车。

  二、常见的电动汽车技术介绍

  (一)增程式电动汽车动力系统

  增程式电动汽车动力系统共由四部分组成,分别是动力电池、动力驱动、增程器和整车控制系统。电机驱动系统的动力由动力电池系统提供,动力电池系统同时为增程器发动机的启动提供反拖电流;取东西东驱动由电机控制器、驱动电机、传动系统组成,为车辆提供动力输出,控制车辆行驶;增程器将发电机的电为动力电池充电;整车控制系统包括驾驶信息输入接口、整车控制接口、动力控制界都等部分组成。四部分共同构成了增程式电动汽车的动力提供系统。

  目前,通用volt采用1.4L四缸发动机,16(kW•h)电池,111kW电机,车重1700kg;传祺REEV采用1 L四缸发动机,13(kW•h)电池,40kW电机,车重1635kg;奇瑞M1采用转子发动机,20(kW•h)电池,30kW电机,车重1270kg;北汽E150采用0.8L二缸发动机,13(kW•h)电池,20kW电机,车重1419kg;

  (二)充电效率与热管理

  混合动力电动汽车有多重工作模式,在一般情况下,可选择将增程器关闭,只保留电池提供动力。这种情况下,既可以提高增程器功率输出,又能根据功率补偿方式延长电池使用寿命。不同操作下,各部件的协调可以通过手动实现,也可以通过模式的状态识别实现。

  在电池SOC、动力输出产生变化时,充电效率也会发生变化。在驱动机充放电、APU充电的双重作用下,动力电池的充放电频率明显增加,电池老化明显。同时,不同荷电情况下,温度对电池的效率也存在明显影响。

  考虑到频繁充放电和温度对电池的影响,控制系统在设计时,需要特别注意电池组能效的管理。电池均衡设备和混合储能系统是可选的方案。部分研究学者对最优控制、遗传算法等整车能力控制提出了设想,Richter等人已通过实验证明,在充分考虑动力电池特性的情况下,增程器的存在能有将系统进行优化,续驶历程和电池性均可得到相应提升,合适的优化策略能够将系统效率提升10%-15%。

  三、下一步研究方向

  目前汽车厂商已投入大量精力对新能源汽车进行研发创新,在研究过程中,以下几个方面的问题的解决将大大推进新能源汽车的发展进程,应得到特别关注:

  (一)如何进一步提升能源转换率。在纯电动汽车的研发中,增程式电动汽车的经济性要优于其他混合动力汽车,但是在充电工况下,电流耦合的增程式电动汽车还不能达到机械耦合混合动力车型的水平。能源转换率的提升仍存在很大空间,如何进一步提升能源转换率是新能源电动汽车发展的核心问题。不仅对车辆操作损耗产生影响,也关系到能源消耗、车辆运行成本等问题。

  (二)应加强可拆卸式单元的应用研究。

  安全、高效、通用性好的增程模块涉及到增程单元通信的通用化,加强对增程单元的研究,可以提高车辆的自适应性、动力操控稳定性等。对汽车行驶过程中的安全性、驾驶体验具有较大影响,加强对增程单元的研究可增强新能源电动汽车的市场竞争力,具有非常大的价值。

  (三)各项技术之间的整合

  目前新能源汽车的研发正稳步推进,但是核心技术与微网、智能电网、车路协同等新技术的结合仍然存在较大的上升空间。增程式电动汽车本身是一个微网系统,由于存在充电需求,因此对电力的接入和控制都存在多种选择,有助于汽车实现个性化和灵活性。。在微网和大电网相结合的大背景下,各项技术与智能电网和车路协同控制的结合也是研究方向之一。

  四 结语

  随着研究力度的不断加大,技术水平的不断提高,新能源汽车成本将不断降低,能源利用率将持续提高,新能源电动汽车代替传统然后车将是主流所向。然而,在此过程中,新能源电动汽车的电池容量、充放电时间还不能完全满足需要的阶段,采用纯电驱动的增程式电动汽车更加符合现实要求。我们要对新能源电动汽车的各个系统进行深入研究,限制车载充电的不良影响,持续提高电动汽车的安全性、能源利用率和操作性,充分发挥充电能量的控制,使新能源电动汽车更适应驾驶,从而推动新能源电动汽车的普及。

  参考文献:

  [1] 童淳强 . 电动汽车的未来发展趋势 [J]. 中国公共安全 .2016(08).

  [2] 刘坚 . 电动汽车+能源互联网:万物一体的未来 [J]. 变频器世界.2016(06).

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