新能源汽车动力系统的优化设计研究

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互补式新能源汽车的动力系统设计

作者：李帅

来源：《科技资讯》2017年第03期

摘 要：设计了一种基于风光互补发电的新型新能源汽车动力系统，适用于各种如旅游观光车、邮政运输车、城市垃圾车等轻型车辆。配备该系统的新能源汽车可以由车主控制实现自动充电，解决了当下新能源汽车续航里程较短与汽车充电设施建设缓慢充电桩比例不协调等问题，同时大大减轻了汽车对化石燃料的依赖，也很大程度上减缓了我国生态环境的持续恶化。在我国提倡清洁能源的背景下此种动力系统的设计对我国新能源汽车的发展有着重要意义。

关键词：风光互补 新能源 自动温度测量系统 设计原理

中图分类号：TM92 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）01（c）-0031-03

温室气体的主要来源就是化石燃料燃烧时排放的二氧化碳，占化石燃料使用比例最大的就是能源供应与交通。[1]全国汽车消耗的石油占到了世界石油消耗总量的80%，而我国汽车工业的迅速发展和汽车保有量的不断增加使得环境污染问题日益严重[2]。新能源汽车的出现也成为一个新的转折点，然而由于新能源汽车是近几年才发展的新型产业所以面临着造价高、充电桩数量与汽车数量不成比例、续航里程较短等问题，使之无法全面代替传统汽车成为市场上的主流产品[3-4]。由于充电桩的建设成本高、利用率低、电池成本高，技术短板明显而且产能不足，现阶段新能源汽车的续航里程都不能突破300 km，这是直接导致消费者无法接受新能源汽车的原因，在此背景下可以自主充电的新能源汽车便应运而生。

1 设计原理

风光互补发电系统主要由发电系统、控制系统、整流器、逆变器和储能系统构成，风电和光伏发电系统在储能和逆变器环节是通用的，控制系统依照日照强度，风力大小和负载的变化，相应调节蓄电池的工作状态，把多余的电能储存，日照强度弱的时候释放，当发电量不能满足用电器所需求时控制器直接将蓄电池的电能输送到用电器，确保了整个系统的连续工作性同时也大大提高了汽车的续航里程能力。风光互补联合发电技术的工作原理为利用控制器将太阳能电池方阵和风力发电机发出的交流电转化成为直流电，存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转化为交流电，通过输电线路送达用户负载处。一般来说风能与太阳能在季节上有较大的互补性，即冬天风大而阳光弱，夏天风小而阳光强。（如图1）

混合动力电动汽车控制系统设计与能量 管理策略研究

摘要：随着能源危机以及能源问题日益严重，混合动力汽车成为了目前世界上的新一代清洁汽车研究重点。混合动力借助的是以往的汽油引擎以及电动机输出动力的相互配合，在工作的时候借助引擎可以对蓄电池进行充电，将电动机和引擎产生的动力不断切换和转化，达到双动能推动。这样的配合以电动机驱动为主，引擎驱动为辅，达到预期为减少耗油和废气排放的环保效益。鉴于此，本文就混合动力电动汽车控制系统设计与能量管理展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。

关键词：混合动力电动汽车；能量管理策略；深度强化学习

1混合动力电动汽车的定义及驱动类型

1.1串联式混合动力电动汽车（SHEV）

串联式混合动力汽车动力系统有三大部件组成：发动机、发电机和驱动电机，三大部件采用“串联”的方式构成动力系统。动力系统的工作原理是：发动机首先将燃料燃烧产生的能量转换为机械能，然后驱动发电机将机械能转化为电能，再由整流器将产生的电能进行整流并存储在蓄电池中，最后由蓄电池为驱动电机供电，电机驱动车轮行驶。串联式的混合动力系统结构具有以下优点：驱动电机和发动机不直接进行机械连接，发动机的转速可独立于车速之外单独运行，因此发动机的转速可以保持在稳定、高效率、低污染的区间，从而达到提升燃油利用效率、降低污染物的排放的目的。

1.2并联式混合动力电动汽车（PHEV）

并联式混合动力汽车的发动机和电机分属两套动力系统，均可以独立的向车轮传递动力，发动机和电机以转矩或转速的方式耦合后与驱动系统连接其中，电机的作用有两个：一是作为电动机向外提供动力，二是回收车辆制动产生的能量或部分发动机产生的能量，作为发电机给蓄电池充电。并联式混合动力系统的主要优点：电机系统和发动机系统分别独立驱动车轮，降低了能量转化的损失；动力系统结构紧凑，仅需使用一个电机，即可实现驱动和回收滑行或制动过程的能量。其缺点是：为了调节发动机的工作点需要采用多档传动装置，由于驱动系统和发动机之间仍存在机械连接，导致发动机的工作点无法在理论上工作于任意低油耗或者低排放区。

关于纯电动汽车动力传动系统匹配与整体优化

摘要：发展新能源汽车成为未来汽车行业的主要趋势，纯电动汽车已经成为社会关注的重点问题。但是当前纯电动汽车在关键技术等方面还是存在不足，主要集中在续航和充电等两个方面，而如何处理好纯电动汽车动力传动系统匹配，做好系统参数的设置，使汽车在规定电量当中最大限度地提升动力性，保障有效的续航里程成为主要目标。解决纯电动汽车动力传动系统参数匹配与整体优化具有现实意义。

关键词：纯电动汽车；动力传动系统匹配；整体优化

我国汽车尾气排放严重，能源消耗不断地加快，导致传统汽车节能环保问题突出。而纯电动汽车在结构上更为简单，能源选择多样，与传统汽车相比不会产生加大的噪声，能够更好地控制尾气的排放，逐渐的受到了不同汽车企业的关注，加大了对纯电动汽车的研发力度。

1纯电动汽车结构原理

动力系统、电气设备等共同构建成为纯电动汽车的基本结构，并且与内燃机在结构上进行比较，两者最大的差异主要集中在动力系统上，特别是纯动力汽车主要有电力驱动系统、电源管理系统以及辅助系统。在电力驱动系统运行当中将电池化学能之间的转换为汽车动能，同时还能够在汽车减速等状态下降动能转换为电能直接的存储到电池当中。功率转换器、机械传动系统、电子控制器等共同构建成为电力驱动系统，对于纯电动汽车整体动力与经济状况等有着直接的影响。电源系统能够为汽车的行驶提供驱动能源，主要有能量管理系统、充电装置、蓄电池等。并且能够检测电池的运行状态，开展及时的充电管理。纯电动汽车辅助功能主要有照明系统、空调系统等。同时还具有辅助动力源，能够为空调系统等提供及时的电源。 2纯电动汽车动力系统参数匹配设计

2.1电机参数设计

对于驱动电机纯电动汽车有着较高的要求，与传统电机相比在技术规范上更为严格，这是由于驱动电机关系到汽车的频繁起动和停车的过程有效性，将会承受较大的制动力，特别是纯电动汽车在电机使用上要凸显出瞬时功率、过载能力等特点，需要拥有较为突出的加速性能，要保障其使用寿命较长。恒转矩区当中汽车会实施低速运行，这时候就需要保障启动加速等条件能够得到满足，而电机要具有加大的转矩。在恒功率区当中，汽车进入到高速运行的状态，电机实施的低转矩要保障加大的转速，这样才能够使汽车在高速状态下运行的稳定性。在保障车载能量最大化应用时，驱动系统全范围运行效率也就会更高，这样充电续航效果突出。纯电动汽车在恶劣环境中也能够保障可靠性能不受到影响。

新能源汽车动力电池的管理系统研究

摘要：随着我国经济的不断发展，人们对出行的要求不断提高，对新能源汽车的需求不断增加，因此要重视新能源汽车能否保持安全稳定的连续运行，保证电池能够持续使用，延长使用寿命。本文主要对新能源汽车动力建设的管理系统进行主要说明，对其类型以及优缺点进行概述，并提出管理系统研究方法，希望相关部门能够得到一些借鉴。

关键词：新能源汽车；动力电池；管理系统；研究

引言：中国新能源汽车产业的发展应该与时俱进，大力发展新能源汽车可以有效缓解社会能源消费压力，提高环境保护水平，所以必须对新能源动力电池进行妥善管理，促进其使用效率的提高，进一步提高其创新性以及研发成果，不断使其整体水平得到有效提高。

一、新能源汽车动力电池主要类型

1.1铅酸电池

在如今的新能源动力汽车研发过程中，电池是非常重要的一个环节，铅酸电池是其中一种重要的电池类型，也是较为成熟的一种类型，虽然很多人认为这种类型的电池在使用过程之中可能会存在对环境造成污染的严重问题以及技术水平不高等特点，但是在如今的新能源汽车使用过程之中，铅酸电池仍然占据着重要的地位，并且发展空间十分广阔，能够不断对其性能进行进一步优化，初始放电性能从20W H/kg提高到40W H/kg，进一步使电池使用时间有所延长，另外各种电池的回收技术也得到了一定的突破，在回收率上可以达到较高的水平，甚至能达到90%，使该种类型电池能够得到更好的应用和研究。

1.2镍氢电池

该种类型的电池也是一种较为完善的电池，其功率较高，能够保证汽车的正常运行，主要类型包括高压和普通的电池。在新能源汽车应用的过程中能够具有一定的优点：使用寿命长，并且其耗能也较为较低，目前市场上有许多汽车制造商使用镍氢电池，我国对其原材料的开发技术也不断提高，并且其使用也日趋成熟，在利用的方向上获得了更多关注。

1.3锂电池

如今我国电子技术不断发展，锂电池也进入到大规模生产应用过程中，其电池是采用锂金属和合金作为正极材料，而负极材料采用电解质溶液，该种电池能够在汽车等新能源汽车应用中作为电池得到使用，并有一定优势。如今我国锂电池科技不断进步，其参数也在相应提高，技术水平不断发展，动力电池性能差异小，通常用于制造新能源汽车，该种电池也是重要能源。