低排放导向下新能源汽车节能控制技术及优化

2018-11-19杨朋

中国设备工程 2018年20期

杨朋

（中通建设工程管理有限公司，北京 100089）

随着近年来人均汽车拥有量的不断上涨，能源紧张现象和环境压力的不断增大都是不容忽视的问题。为了能够有效解决这些问题，新能源汽车得到了大力的推广和使用，它不仅能够有效的降低能耗，还可以在一定程度上减少汽车尾气的排放，有效的缓解环境污染问题。所以，对新能源汽车的节能控制技术进行细致的研究并对其进行优化是非常重要的。

1 新能源汽车节能技术的应用

就新能源汽车的节能技术而言，它主要可以应用于以下几个方面。

首先，它可以对环境的质量带来很大的提升。比如人们可以选择电动汽车来替换汽油汽车，这样会使环境质量得到极大的改善。在社会发展的新潮流下，人们越来越看重电力能源的无污染性，并将其极大程度的应用于日常生活之中。虽然电动汽车被大家广泛的使用，但是它在具体的应用过程中也存在着一些不可避免的问题和不足之处，比如电动车的动力无法比拟汽油汽车或者柴油汽车。所以，随着科学技术的不断发展，研究出具有更大动力且无污染的电动汽车将成为必然趋势。

其次，它比较符合我国的可持续发展战略要求。所以，为了积极相应国家的要求，大力发展新能源汽车节能技术刻不容缓。目前，世界范围内的能源危机情况越来越严重，所以要不断扩大对新能源汽车节能技术的应用。

2 新能源汽车技能控制技术

2.1 电池系统控制技术

因为锂离子电池一般产生能量比较高，具有高储存能量密度，大约是普通电池的6～7倍。使用期限长，一般情况下它的使用寿命可达到6年或6年以上，磷酸亚铁锂为正极的电池用1CDOD充放，有可以使用10000次的记录。额定电压也较普通电池高，可以将其组成电池电源组。且它的自身质量比较低，大约是相同体积下铅酸电池的五分之一或者六分之一。锂离子电池也较普通电池来说更加生态环保，在它的生产、使用和报废等一系列过程中，都没有产生或散放出任何铅、汞、镉等有毒有害重的金属元素和物质。而且锂离子电池的整个生产过程基本不会对水产生消耗，这对于水资源稀缺的我们国来说，具有十分重要的意义。所以对整个汽车的使用性和经济成本以及环保角度等因素全面分析可以得出结论：使用锂离子电池于新能源汽车的生产制造之中是最佳选择。

2.2 汽车可变排量技术

因为传统的燃油汽车中会排放大量的污染物，一般污染物中会含有很多不同种类的有毒有害物质，如一氧化碳、二氧化硫、含铅化合物等。这些污染物自汽车尾气排出并会一直排放至大气中，同时会严重影响人们的身体健康，同时对自然环境造成极大的污染，带来不可逆转的危害。而且在当前我国的新能源汽车应用和推广工作进行的都比较快，符合世界发展趋势。所以，继续推广和应用新能源节能汽车符合我国现阶段可持续发展的战略要求。传统的旧能源一般以煤炭、石油为等污染性较大的能源为主，传统的燃油汽车一般使用也是汽油或者柴油等污染性燃料。燃油汽车的大量使用在过去很长一段时间内对全球的自然环境带来了很多不良的影响。如酸雨、大气臭氧层遭到破坏，大量排放温室气体造成的全球变暖等，对全球自然环境造成了极为严重的污染。综上，积极研发汽车的可变排量技术十分有必要，它能够有效的减轻对自然环境的污染，切实保障人类的身体健康。这种技术还能有效减少汽车尾气污染物的排放量，减轻对能源的大量消耗，起到保护自然环境的作用。

2.3 电驱动系统效率和优化控制技术

低排放导向下新能源汽车主要由电动机为其提供动力，电机驱动系统的性能会对整个汽车的使用性能起到直接的影响。电动汽车系统要能够支撑多次的停车、启动、转换速度、紧急制动等一系列使用过程，还需要对汽车正常运行时复杂多变的道路交通进行综合考虑，包括雷雨天、盛夏、雨雪冰雹等一系列恶劣天气的影响，还有坑洼、崎岖等比较恶劣的道路状况。另外，在可以达到一系列的行驶条件之后还需要在最大程度上有效地保证汽车驾驶操作人员以及车上乘客的人身安全和良好的乘车体验。合理优化永磁同步电机驱动系统的效率，一般可以分为三个部分：从电机自身关于电磁的一系列设计、它的制造技术和制造所应用的原材料进行分析，不断研发具有高效率和高能量的电机。然后对脉宽调制技术进行不断地完善，有效的减轻大功率开关构件上的能量消耗，最终达到有效加强逆变器的整体效率的目的。减轻电机变频器产生电压的谐波含量，例如可以应用空间矢量脉宽调制技术，可以减轻电压中的谐波含量，促使电机驱动系统的整体效率得到一定程度的提升。最后，需要开发适用电机本身的的控制系统，在能够有效满足电机正常运行的情况下极大程度的降低直流侧的功率的引入，成功实现电机驱动系统的运行效率的提升。

关于新能源汽车电驱动系统的电路图一般如图1所示。电路系统中，电力电子控制器（PEU）它包括两部分：DCDC变化器（又称直流变化器）和它的逆变部分。逆变部分又包括两个分支：DCAC变换器和ACDC变换器。如果想要有效提高电驱动系统的工作效率，需要使电驱动系统保持在高速度运转和低负荷的情况下。所以，一般会采用多个电机共同使用的方法，使得每一个电机所承受的负荷都比较小，从而使电驱动系统的使用效率得到提升。

图1 新能源汽车电驱动系统电路示意图

3 低排放导向下新能源汽车的未来展望和优化策略

大力发展和使用新能源汽车可以有效的达到节能减排的目的。升级前的能源汽车关于能源的有效使用率一般较低，大概在30%～40%之间。而新能源汽车升级之后的电驱动系统对能源的有效使用率远远高出传统能源汽车，在正常情况下一般可以达到85%及以上。所以，我国的新能源汽车的有效利用率要远高于一般的燃油汽车，高出使用效率大概在45%～55%范围内。其中，关于环保方面，新能源汽车对二氧化碳的排放量可以减少至40%及以上。新能源汽车自身对环境污染非常小、对能源的有效利用率比较高以及政府的大力支持等因素，使得新能源汽车的转型之路顺利。下面开始对新能源汽车在推广和应用中遇到的几个问题进行思索。

第一点，关于新能源汽车人工成本较高且呈现不断上涨状态的问题，现阶段，还无法有效的降低人工成本。

第二点，在现阶段我国的新能源汽车车型有限。这就需要我国的相关企业不断引用先进技术，对新能源汽车的车型进行进一步研究和设计，促使产品可以不断地升级，使得新能源汽车可以广泛的应用于人们的日常生活之中，并且未来也继续不断地开发和应用。

第三点，对于新能源汽车的造价成本过高的问题，可制定一系列的政策或措施来有效减轻相关费用，降低人们的经济负担，使得新能源汽车可以被更多的人民群众应用到日常生活之中。

最后一点，相关部门应尽快出台相关政策，鼓励新能源汽车的发展和使用。对于一些积极引进新能源汽车的城市给予政策和资金上的大力支持，提高这些城市对引进新能源汽车的积极性。