新能源汽车技术原理及相关技术要点

潘石峰

（广东省肇庆市广东理工学院，广东 肇庆 526060）

0 引言

传统的汽车主要以常规燃料为主要动力来源，其利用内燃机燃烧汽油等燃料，从而产生推动汽车行驶的动力，而新能源汽车应用了最新的驱动技术和动力控制技术，从而保障汽车内部能源与动力之间的转化。新能源汽车的应用能够有效减少二氧化碳及其他有害气体的排放，从而促进环境的优化，为社会的健康可持续发展提供动力，所以要加大对新能源汽车技术的研究力度，为汽车行业的发展提供技术支持。

1 新能源汽车技术概况

1.1 新能源汽车概念分析

新能源汽车的概念主要是从能源的角度来解释，由于起步比较晚，所以具体的概念并没有确定，需要通过总结的方式来进行解释，其主要包括两个方面： 首先是从狭义的角度来解释，依照中国新能源汽车生产规范标准的相关规定，新能源汽车主要是以非常规能源为动力，并且能够正常行驶的一种汽车类型，其中主要涉及了最新的驱动技术和动力控制技术。其次是从广义的角度来解释，新能源汽车指的是不需要柴油和汽油为动力源的汽车类型，比如汽车行业当中常见的油电混合、电气混合等汽车类型，同时也包括以甲醇或二甲醚为动力源的汽车类型。

1.2 新能源汽车技术分析

随着汽车行业的快速发展以及环境污染的日益严重，新能源汽车已经成为当下汽车行业的主要发展领域，新能源汽车技术主要是以传统的汽车技术为基础，将系统动力传输模式、驱动模式进行转变，从整体的角度来分析，其主要包括以下两部分，分别为外部驱动部分和内部驱动部分，首先，外部驱动部分主要指的是汽车的操作程序，与传统的汽车相比，新能源汽车驱动逐渐朝着自动化操作模式发展，能同步监控汽车的动力供应系统和运作操作系统，从而降低汽车的损失，而传统的汽车应用的单项程序，汽车的不同零件设备要通过驾驶人员来实施控制和操作。其次，内部驱动部分主要指的是汽车行驶所要的动力来源，传统汽车在行驶过程中，主要是依靠发动机气缸做功来实现运行，其动力来源是汽油、柴油燃烧所产生的能量，而新能源汽车是依靠电池来代替汽油，利用单片机磁场设备来将电力转化为动力，从而促使汽车的行驶。

2 混合动力汽车的技术原理及相关技术要点

2.1 串联式混合动力汽车技术原理及相关技术分析

从机械原理的角度来分析，串联式混合动力汽车的车辆行驶系统直接与电动机相连，而发动机并没有和汽车的驱动相连，即发动机通过运行来促使发电机发电，然后将发出的电能传输给电动机，促使其工作运行，而汽车的电池在该系统运行当中主要调节电量，从而对汽车电动机的发电机的输出功率和电动机的输入功率进行调节与平衡，例如汽车的发电机带动电动机所发的电功率要大于汽车的需求功率，则电池会将多出的电能储存下来，即电池处于充电的状态，而如果汽车电动机发电功率的输出功率小于汽车所需求的功率，则电动机需要从电池中获取剩余的电能，而电池此时处于电能输出状态，无论是那种情况的运行系统，都需要利用汽车的动力控制系统实施全方位的管理与控制。

根据串联式混合动力汽车的技术原理分析，其主要具有以下几方面优势，首先，该类型的动力汽车能促使发动机处于持续稳定的工作状态，和传统的汽车相比，其能源利用效率相对比较高，其次，汽车的车轮与发动机不需要实施机械连接，所以大大提升了汽车系统的规划范围，最后是该类型汽车在一些公交汽车当中比较适用。

2.2 并联式混合动力汽车的技术原理及相关技术分析

并联式混合动力汽车包括电动机驱动系统和发动机驱动系统，其主要通过耦合装置来实现并有效来接汽车的驱动系统，在实际的应用过程中，电动机系统和发动机系统不仅能够单独运行并驱使汽车行驶，同时能过共同协作来为汽车提供动力，在汽车正常行驶过程中，通过控制系统的调节，保障汽车发动机能够高效运转，提升燃油的效率，如果汽车行驶的驱动需求功率降低，则燃油效率下降，则汽车的发动机系统会自动关闭，然后利用电动机来提供行驶动力，如果发动机没有关闭，则其动力会转化为电能储存在汽车电池当中。同时，并联式混合动力汽车的驱动系统与发动机直接相连接，从而有效提升能源的利用效率，如果汽车处在爬坡或加速的状态下，则需要电动机和发动机一起提供动力，当汽车处于低速行驶的状态下，则汽车只需要电动机单独提供动力。该类型汽车因为需要融入变速装置和扭矩耦合装置，因此整体结构的复杂程度比较高，所以其整体的成本相对比较高。

2.3 混联式混合动力汽车的技术原理及相关技术分析

在实际的应用过程中，混联式混合动力汽车涵盖着并联式和串联式两种类型结构，汽车在正常的行驶过程中，首先发动机输出一定的功率，然后利用动力系统中的行星齿轮机将其功率传输给发动机和汽车驱动系统，从而促使汽车有效的形式，同时，混联式混合动力汽车的结构在运行时，能够有保障汽车整个系统处于最优运行状态，其中主要涉及电动机和发动机，并且能依照汽车的运行状态来实施调节，主要的调节对象是电机的运转和发动机的功率，从而保障在不同行驶状态下，不仅保障整体效率达到最高，同时让汽车能够以最优的状态行驶，但是混联式混合动力汽车整体的运行结构复杂程度较高，因此在研发和生产方面的成本比较高。

3 纯电动汽车技术原理及技术要点分析

3.1 纯电动汽车技术原理分析

纯电动汽车的全部动力源来自于电池，不再需要传统汽车当中的发动机。根据纯电动汽车的技术原理分析，其整体的动力系统中的电力主要依靠电池的更换和电网充电来完成，然后通过电池来驱动电动机转动，从而驱动汽车行驶，当汽车处于减速和制动的状态下，纯电动汽车的电机不在提供动力，而是以发电机的形式来进行发电，并将发出的电能储存到电池当中，进而保障汽车动力流动的双向，大大促进汽车能效的提升。综合来分析，纯电动汽车具有低噪声、零排放等优势，并且可以在区域电网属于低谷的状态下，通过充电来填平峰谷，因为纯电动汽车仅仅应用了一种驱动方式，所以，整体的控制技术与驱动系统比较简单，但是其主要劣势在于电池技术，因此在日常的应用过程中需要大量的充电设施，并且后期的维护费用相对比较高。

3.2 纯电动汽车电池技术分析

作为纯电动汽车的全部动力能量来源，汽车电池的电能从电网当中获取，并通过充电和电池更换的方式保障汽车的正常行驶，因此，电动汽车要想进一步扩大其商业化应用的范围，需要向传统汽车性能水平靠近，所以对汽车电池的要求会比较高，需要电池达到以下几项要求，其中包括爬坡能力、汽车加速能力以及汽车的行驶里程，同时电池的价格也是纯电动汽车的劣势之一，纯电动汽车的大部分成本要花在电池上，所以，电池的价格对纯电动汽车的价格有决定性作用，为了进一步开发高效的汽车电池，很多发达国家都投入了大量的人力、物力、财力，并且将研究中心放在了锂电池上，主要是因为锂电池具有以下几方面优势，分别包括循环特性好、无记忆效应、自放电小以及功率密度高等，同时锂电池对环境产生的污染程度比较小，能够在温度比较低的情况下工作。当下大部分纯电动汽车主要以磷酸铁锂电池为主。

3.3 纯电动汽车的驱动与控制技术分析

因为纯电动汽车主要依靠电机来提供动力，不需要发动机，而为了保障纯电动汽车的各项指标能够达到传统汽车的标准，其各项指标需要进行不同程度的调整，比如驱动机要保障能量回馈、效率高、启动力矩大以及调速范围宽等，当下市场中的纯电动汽车驱动电机主要包括以下几种，分别是管磁阻电动机、感应电动机、永磁无刷电动机、直流电动机，其中永磁无刷电动机的驱动形式分为两种，一种是正弦波驱动，另外一种是由方波驱动，由正弦波驱动的电机系统具有相应快、惯性低、体积小、高效率、高能量密度等优势，因此在未来发展当中应用比较广泛。同时，应用的电机不同，则使用的控制技术也存在差异。如果应用的是感应电动机驱动系统，则其控制技术主要为直接转矩控制技术和矢量控制技术，以上两种技术因为控制简单、方法直接，所以整体的动态性具有优势。所以，针对该技术的研究投入力度比较大。同时随着不同技术原理的优化，以及相关技术的创新，驱动系统和电动机系统必定会朝着数字化、智能化的方向发展，同时会有大量的新型技术应用到纯电动汽车当中，比如非线性先进智能控制技术，其中主要涉及遗传算法、专家控制、自适应控制、神经网络以及模糊控制等。

结语

综上所述，随着科学技术的不断创新与发展，汽车领域的各项技术水平得到快速提升，通过对电子技术、计算机技术等技术的应用，使得汽车在安全驾驶、底盘以及发动机方面得到了突破，大大提升了汽车的各项性能，但随着新能源汽车概念的提出，相关的技术已经充分应用到新能源汽车当中，大大促进了新能源汽车的发展，因此，要加强对新能源汽车技术的研究和发展，从而解决新能源汽车技术中存在的弊端，从而促进新能源汽车朝着无人驾驶、智能操作等方向发展。