新能源汽车驱动系统及动力总成技术发展分析
摘要:近些年来,随着社会经济的飞速发展,世界汽车产业也随之形成快速发展,汽车产业的发展促使当今人类生活更加快捷和方便,但随之而来的问题就是出现了环境污染,以及能源危机方面的问题。基于此,如若想要实现汽车产业的可持续发展,改善人类赖以生存的环境,有效解决能源危机和环境污染的问题,新能源汽车就成为未来世界汽车产业的主要发展方向。经过数年的不断研究和发展,当今已经顺利进入到低碳经济时代,在这样的时代背景下,新能源汽车产业也实现了突飞猛进的发展和进步。基于此,文章首先对新能源汽车的概念进行阐述,结合对新能源汽车及相关技术的分析,就新能源汽车驱动系统及动力总成技术的发展进行探讨,以期可以为我国新能源汽车发展和相关研究提供参考。
关键词:新能源汽车;驱动系统;动力总成技术
前言:随着科学技术的快速发展,汽车行业也取得了非常积极的发展硕果,汽车给人们的旅游带来了极大的出行便利,可以满足人们的工作和生活代步需求,伴随着当前人们生活水平和质量的不断提高,汽车早已经从奢侈品慢慢转变为生活的必需品,并开始逐渐的流入所有家庭之中。汽车的增加引起了许许多多的问题。首先,它消耗大量的能源,减少了储存在地
球上的石油和天然气的数量。其次,环境污染、交通拥堵、噪音和尾气污染一直在侵蚀着自然和人类。要解决这些问题,就必须寻新技术、新能源,以促进汽车工业的可持续发展。
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新能源汽车概述
所谓新能源汽车,其与传统能源汽车存在明显差别,也可以说除了传统能源为动力的汽车以外称之为新能源汽车。它集成了当今车辆的更加先进技术。对新能源汽车进行分类,主要可以分为三个类别,分别为纯电动力、电池动力、混合动力的三种电动汽车。
燃料电池车辆是通过化学反应产生驱动电流的车辆。这具有以下优点:废气几乎为零,对环境几乎没有任何污染。运行振动小,无噪音污染。混合动力车辆是使用内燃机和电驱动器组合的车辆。因为可以针对不同的驾驶环境,所以可以利用两种驾驶方法的优点使用不同的驾驶方法。纯电动汽车指的是电力电池提供动力的车辆。只要有足够的功率,技术就比较简单和成熟。但是,开发纯电动汽车仍然存在许多瓶颈。例如,存储在电池中的能量太小,制造电池的成本很高,并且电池需要频繁地充电。
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新能源汽车及技术特点简介
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我国电动汽车确定了发展“三纵”通用技术。多能源动力总成、电动汽车驱动电机和电动汽车动力电池是它们的“三水平”共同技术。
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纯电动车
动力电池为驱动电机提供电能,驱动系统将电能转换为机械能作为驱动汽车的动力源。 汽车的行驶条件主要由控制驱动电机的控制器来实现。 纯电动汽车是“零排放”汽车。当前开发中的主要技术瓶颈是: 动力电池受到阳极材料,低容量密度和短驱动范围的限制。电源管理系统技术覆盖的电池具有较长的充电时间,较短的寿命和较低的性价比。 图1示出了纯电动车辆的结构的示意图。
图1 纯电汽车结构示意图
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混合动力车
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概念及优缺点
车辆配备有两个动力源,一个是内燃发动机,另一个是电驱动器,它们在彼此之间切换使用。内燃机的动力用作辅助动力,关闭后为纯电动汽车。混合动力汽车的优势在于它具有两种动力源的双重优势。大功率储能设备(飞轮,超级电容和蓄电池)的使用可立即为汽车提供大量能量,从而减小了内燃机的尺寸,提高了效率并减少了排放。混合动力汽车只能减少排放,而不能完全消除排放。因此,在当前的电动汽车技术中,它是最容易开发的电动汽车,但最终成为过渡模型和排除模型。
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混合动力车分类
汽车动力系统1.
按联接方式分类
第一种为串联式混合动力车,这种方式主要是通过内燃机发电机给电池充电,然后通过电池给驱动电机提供电量,最后达到驱动车行驶的目的。
第二种为并联式混合动力汽车,这种汽车与其他联接方式的汽车的区别在于,无论是电驱动系统,还是内燃发动机系统,都可以完成独立运行,并且根据需要还可以进行协调性运作。
第三种为混联式汽车,这种方式在电驱动和内燃发动机两种系统之间,需要通过非常复杂的机械结构形成互联互通,主要目的在于可以实现两者之间的速度调节。
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按混合度分类
弱混:电机输出占比小于20%。 它属于ISG集成式启动器电动机,它控制发动机的启动,发动机以恒定速度运行,在减速和制动过程中回收能量,为电池充电,驱动车辆并节省充电能量并且进行自动调节。
中混:电机功率约占30%,使用高压电机ISG系统。电动机在加速和高负载期间协助车辆运行。
强混:电动机功率> 50%,ISG系统使用更高电压的电动机(通常为数百伏)。
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燃料电池车
燃料电池汽车产生的能量与其说是燃烧产生的电,不如说是一种氢的化学性质燃料。燃料电池分为纯燃料电池、燃料电池+蓄电池、燃料电池+蓄电池+超级电容器混合电源等。
燃料电池车效率更高,燃料来源丰富且可再生,但它们系统更复杂,更难以存储和运输,更难以维护且价格更高。由于技术和成本等因素,其工业化仍需要很长时间。
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驱动系统及动力总成相关技术
新能源车辆的动力路线主要由电力系统和驱动系统组成。电力系统的性能是车辆行驶距离和车辆运行成本的关键。驱动系统是决定汽车电力性能的汽车核心。因此,开发新能源车辆的关键在于提高驾驶和电力系统的性能。
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电源系统
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电池
电池一直是制约新能源汽车的关键问题。尽管当今电动汽车的发展相对较快,但电池技术尚未取得任何突破,导致了电动汽车需要不断充电。汽车单次充电后车辆行程较短。当前使用许多类型的电池,包括镍镉电池,镍金属氢化物电池和锂离子电池。但是,这些电池的比功率相对较低。作为响应,已经开发了超级电容。它具有常规电容和电池的两项优点。它可以与电池以及电源并联使用,以增加电池的比功率。
功率密度是指每单位质量或单位体积动力电池输出的能量。单位为W/kg或W/L。当功率密度高时,可以输出高电流。功率密度由电池材料的特性决定,并且随环境而变化,比如极冷或极热的环境。功率密度又称比功率。比功率是评估电池是否可以应对电动汽车的加速和爬升能力的重要指标。
实现电动汽车的大规模推进和运行的条件之一是开发具有高比能量,高比输出,长寿命和
低成本的电池。目前电池的主要问题是低能量密度、高质量、有限的行驶距离和电力性能、长时间充电、高价格、有限的服务寿命和高运营成本。根据发展趋势,有两种主要的电池充电方法。 一种是进行车载电池充电。另一种是从汽车中取出电池,将其交给专门的充电站充电,然后更换已经充好的电池将继续行驶。充电站和充电桩等基础设施的发展以及快速充电技术和电池比能量的突破必将加速电动汽车的采用和应用。 目前,国产万向集团电动汽车一次充电可行驶380公里,电池组的循环寿命可达1500次。