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      純電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)

      2019-08-16 06:56:54吳俊鋒
      智富時(shí)代 2019年7期
      關(guān)鍵詞:純電動(dòng)汽車

      吳俊鋒

      【摘 要】隨著傳統(tǒng)燃油車不斷增加,能源的資源問(wèn)題不斷凸顯,發(fā)展新能源汽車就成為了各汽車制造企業(yè)的關(guān)鍵發(fā)展。純電動(dòng)汽車是新能源汽車的一員,與燃油汽車對(duì)比,它具有節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn),有利于緩解能源稀缺、減輕大氣污染。而電機(jī)以及控制器技術(shù)、電池及其管理技術(shù)、整車控制技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的突破將會(huì)推動(dòng)純電動(dòng)汽車的進(jìn)一步發(fā)展。

      【關(guān)鍵詞】純電動(dòng)汽車;電機(jī)及控制器技術(shù);電池及管理技術(shù);整車控制技術(shù)

      1.電機(jī)及控制技術(shù)

      純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)屬于特種電機(jī),是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵零部件之一。為了使純電動(dòng)汽車能夠擁有良好的驅(qū)動(dòng)性能,應(yīng)使驅(qū)動(dòng)電機(jī)具有較寬的調(diào)速范圍以及較高的轉(zhuǎn)速,具有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,質(zhì)量輕、體積小、效率高并且能夠有動(dòng)態(tài)制動(dòng)性能強(qiáng)和能量回饋的性能。純電動(dòng)汽車所使用的電機(jī)正在朝著高轉(zhuǎn)速、大功率、高效率以及小型化方向發(fā)展。

      隨著電機(jī)以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)的不斷更新和發(fā)展,控制系統(tǒng)不斷地趨于數(shù)字化和智能化。模糊控制、變結(jié)構(gòu)控制、自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,以及專家系統(tǒng)、遺傳算法等等非線性智能控制技術(shù)都在逐步應(yīng)用在純電動(dòng)汽車的點(diǎn)擊控制系統(tǒng)上面。它們的應(yīng)用將會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)迅速、抗干擾能力強(qiáng),參數(shù)變化也具有了魯棒性,可以大大地提高整個(gè)控制系統(tǒng)的綜合性能。

      純電動(dòng)汽車的再生制動(dòng)控制系統(tǒng)可以節(jié)約能源、提高續(xù)航行駛里程,具有較為顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。與此同時(shí),再生制動(dòng)還能夠減少汽車制動(dòng)片的磨損,降低車輛的故障率以及使用成本。

      2.電池及其管理技術(shù)

      電池是純電動(dòng)汽車的動(dòng)力源,也是一直制約著純電動(dòng)汽車發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵性因素。純電動(dòng)汽車所使用的電池要求比能量高、比功率大、使用壽命長(zhǎng),但是就目前的電池而言,能量密度較低、電池組過(guò)重、續(xù)航行駛里程短、價(jià)格高昂、循環(huán)壽命有限。

      純電動(dòng)汽車車用動(dòng)力蓄電池經(jīng)歷了三代的發(fā)展,在現(xiàn)如今也已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展。第一代是鉛酸電池,由于其比能量高、價(jià)格低廉和能高倍率放電,因此是目前唯一能夠大批量生產(chǎn)的純電動(dòng)汽車車用電池。第二代是堿性電池,主要有鎳鎘、鎳氫、鈉硫、鋰離子以及鋅空氣等多種電池,其比能量和比功率都比鉛酸電池高,因此堿性電池大大提高了電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能和續(xù)航行駛里程,但是堿性電池的價(jià)格卻比鉛酸電池的價(jià)格高。只要采用材料成本降低,電動(dòng)汽車使用鋰離子電池就能夠獲得長(zhǎng)久的發(fā)展,但是目前的關(guān)鍵是要降低量化生產(chǎn)的成本,提高電池的安全可靠性、一致性以及壽命。第三代是以燃料電池為主的電池。燃料電池能量轉(zhuǎn)變效率、比能量和比功率都比鉛酸電池和堿性電池都高,并且能夠控制反應(yīng)的過(guò)程,能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程能夠連續(xù)地進(jìn)行,因此是理想的電動(dòng)汽車車用電池。

      電池組的性能能夠直接影響整車的加速性能、續(xù)航行駛里程以及制動(dòng)能量的回收效率等方面。電池的成本和循環(huán)的壽命會(huì)直接影響車輛的成本以及可靠性,所有影響電池性能的參數(shù)都必須得到優(yōu)化。純電動(dòng)汽車的電池在使用過(guò)程當(dāng)中發(fā)熱量很大,電池的溫度會(huì)影響電池的電化學(xué)系統(tǒng)運(yùn)行、循環(huán)壽命和充電的可接收性、功率和能量、安全性以及可靠性。所以為了達(dá)到最佳的性能和使用壽命,需要將電池包的溫度控制在一定的有效范圍內(nèi)。減小包內(nèi)不均勻的溫度分布以避免模塊之間的不平衡,以此來(lái)避免電池性能的下降,而且可以消除相關(guān)的潛在危險(xiǎn)。由于電池包的設(shè)計(jì)既要密封、防水、防塵、絕緣等,又要考慮空氣氣流流場(chǎng)的分布、均勻散熱,所以電池包的散熱通風(fēng)設(shè)計(jì),成為純電動(dòng)汽車研究的一個(gè)重要的領(lǐng)域。

      3.整車控制技術(shù)

      隨著電動(dòng)汽車整車以及關(guān)鍵零部件技術(shù)地不斷提高,電動(dòng)汽車正在朝著整車優(yōu)化控制的方向發(fā)展。近幾年所推出的純電動(dòng)汽車當(dāng)中有很多都帶有整車控制器,使得整車的控制技術(shù)正在日漸趨于完善,實(shí)現(xiàn)了對(duì)車輛個(gè)系統(tǒng)的綜合控制。

      純電動(dòng)汽車的整車控制器是純電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)的核心部件,它對(duì)汽車的正常行駛性能、安全性能、再生能量回饋性能、網(wǎng)絡(luò)管理性能、故障診斷與處理能力、車輛狀態(tài)的監(jiān)視等方面起著決定性的作用。傳統(tǒng)的燃油汽車中,發(fā)動(dòng)機(jī)的管理系統(tǒng)是為了使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在所有行駛工況下都可以產(chǎn)生低的排放污染物、良好的燃油經(jīng)濟(jì)性以及良好的驅(qū)動(dòng)性能。同樣的,純電動(dòng)汽車也需要一個(gè)整車管理系統(tǒng)來(lái)增加其續(xù)航行駛里程,優(yōu)化能量的分配。

      純電動(dòng)汽車的整車控制系統(tǒng)由整車控制器、電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)、電動(dòng)汽車組合儀表、車內(nèi)控制器局域網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)等部分組成。整車控制器根據(jù)汽車的實(shí)際運(yùn)行工況,通過(guò)CAN總線或者常規(guī)的線束發(fā)送和接受信息,實(shí)現(xiàn)車內(nèi)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)通信,并對(duì)整車進(jìn)行相應(yīng)的控制。純電動(dòng)汽車的整車控制器應(yīng)具備以下的動(dòng)能:

      1.整車控制器根據(jù)車輛運(yùn)行工況以及控制的策略,協(xié)調(diào)控制下層控制器工作,使整車性能指標(biāo)能夠得到改善。

      2.整車控制器可以實(shí)現(xiàn)駕駛員的駕駛意圖,并采用相應(yīng)的控制策略,實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)、再生制動(dòng)功能。

      3.根據(jù)動(dòng)力電池組荷電狀態(tài)和形式工況,整車控制器可以協(xié)調(diào)電機(jī)控制器與電池管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池組各種保護(hù)措施,提高動(dòng)力電池的安全性和使用壽命。

      4.整車控制器負(fù)責(zé)整車高壓防護(hù)、漏電檢測(cè)、故障診斷以及處理等等功能。

      純電動(dòng)汽車的整車控制器除了以上的四個(gè)基本功能以外,還可以控制電動(dòng)附件、低壓電器等相關(guān)部件。除了整車控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)意外,要有系統(tǒng)控制策略的制定、控制程序編寫、調(diào)試等方面的工作??刂谱映绦虬ǎ候?qū)動(dòng)控制、制動(dòng)控制、駕駛員意圖識(shí)別、能量?jī)?yōu)化控制、安全控制以及故障診斷等等。

      整車控制器也是衡量整車控制系統(tǒng)性能以及功能等級(jí)的主要部件。整車控制器的性能優(yōu)良會(huì)直接影響到整個(gè)純電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)的控制效果。無(wú)論純電動(dòng)汽車的其他總成性能完好,但是整車控制器出現(xiàn)了問(wèn)題,車輛就無(wú)法正常地形式,無(wú)法實(shí)現(xiàn)能量回饋,甚至有可能會(huì)出現(xiàn)安全事故。因而開發(fā)出功能完備的整車控制器是純電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)產(chǎn)品化過(guò)程中必不可少的工作任務(wù)。

      【參考文獻(xiàn)】

      [1]彭光旭. 純電動(dòng)汽車的發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)[J]. 科技視界, 2017(2):101-102.

      [2]蘇文芝, 秦國(guó)防. 純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 電腦知識(shí)與技術(shù), 2016, 12(33):234-235.

      [3]古毅. 純電動(dòng)汽車基本結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 汽車實(shí)用技術(shù), 2017(7):3-4.

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