新能源汽车驱动系统及动力总成技术发展分析

新能源汽车驱动系统及动力总成技术发展分析
摘要：汽车的增多导致了很多问题的出现，首先是能源的大量消耗，地球上储
存的石油和天然气变得越来越少；然后是环境的污染，堵车、噪音、尾气污染等
都在不断的侵蚀自然和人类。

为了解决上述问题，我们需要寻找新的技术和新的
能源，促使汽车行业的可持续发展。

基于此，本文主要对新能源汽车驱动系统及
动力总成技术发展进行分析探讨。

关键词：新能源汽车；驱动系统；动力总成技术；发展分析
1、新能源汽车概述
新能源汽车是指动力来源除了使用传统能源之外的所有汽车。

它是将现今汽
车方面比较先进的技术进行综合。

新能源汽车主要可以分为燃料电池电动汽车、
混合动力电动汽车、纯电动汽车等三类。

燃料电池汽车是利用化学反应产生电流
来驱动的汽车。

它具有以下优点：燃油经济性好；尾气排放近似为零，对环境污
染小；运行振动小、没有噪声污染。

混合动力汽车，是指使用内燃机和电驱动两
种驱动方式相混合的汽车。

它能够针对行驶环境的不同，从而使用不同的驱动方式，可具有两种驱动方式的优点。

纯电动汽车是指依靠动力电池进行驱动的汽车，该技术相对来说比较简单成熟，只要有足够的电力供应就行。

但纯电动汽车发展
仍存在很多瓶颈，比如蓄电池储存的能量太少，电池生产成本贵，需要经常充电
等等。

2、驱动系统及动力总成相关技术
新能源汽车动力总成主要由电源系统和驱动系统组成。

电源系统的性能是汽
车行驶里程、运行成本的关键所在；驱动系统是汽车的核心部件，它决定了汽车
的动力性能。

所以发展新能源汽车的关键就是要提升驱动系统和电源系统的性能。

2.1电源系统
电源系统是动力总成的另一个关键部件，也是电动汽车的核心部件之一。

电
源系统主要包括电池及电源管理系统。

2.2.1电池
电池一直是制约电动汽车发展的主要因素之一。

电池的主要性能指标是：能
量密度、功率密度、容量、自放电率、循环使用寿命及成本等，前两项是电池最
主要的性能指标。

能量密度是指电池组单位质量或单位体积的电池所能储存或输
出能量，通常又将质量能量密度定义为电池的比能量，体积能量密度定义为电池
的能力密度。

其中比能量影响整车质量及续驶里程，是评价电动车性能的主要指
标之一；体积能量密度只影响电池的空间布局。

功率密度是指单位质量或单位体积的电池所具有输出能量的速度。

功率密度大，才能输出大电流。

功率密度又分为比功率和功率密度。

比功率是评价电池能
否满足电动汽车加速、爬坡能力的重要指标。

电动汽车要实现大规模推广运行，
其条件之一必须研制出比能量高、比功率大、寿命长、成本低的电池。

目前电池
存在的主要问题是：能量密度低、质量过大、续驶里程和动力性能有限、充电时
间长、价格贵、寿命有限、运行成本高等。

目前，应用于电动汽车的电池主要有：铝酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂
离子电池、铁电池等。

近年出现的超级电容是介于传统电容器与电池之间的一种
新型电化学储能器件，它兼有传统电容和电池的优点，即可单独作为电动汽车的
动力电源，也可与电池并联使用，能有效弥补电池的低比功率，但它仍不支持大
电流放电。

根据发展趋势，电池的充电主要有两种实现方式：一种是电池在车上进行车
载充电；另一种是将电池从车上取下交给专业充电站进行充电，而车再换上已充
好的电池继续行驶。

随着充电站、充电桩等基础设施建设的发展及快速充电技术、电池比能量的突破，必将加快电动汽车的推广应用进程。

目前，斯特拉电动轿车
一次充电续驶里程已达805km，电池组的循环寿命可达2000次。

2.2.2电源管理系统
电源管理系统直接检测和管理电池运行的全过程，包括电池充放电过程、电
池温度、电量估计、单体电池间的均衡、电池故障诊断等，它是监控电池运行和
保护电池安全的一个智能综合系统。

系统的具体作用是：
（1）充放电过程管理：适时监控电池充放电时的温度、电压、电流等参数，发现异常情况时，做断开充电电路、发出报警信息等处置。

（2）温度检测：对单个电池进行温度检测，依据电池类型设定电池的安全温度范围，发现温度超出安全范围时，发出报警信息、提示问题电池位置。

（3）电压电流检测：检测电池各组电压、电流，依据检测参数来通过算法判断电池好坏，并估算SOC。

（4）电量估计：对电池剩余电量SOC进行测量，依据电池电量经验及所测
参数积分计算。

（5）单体故障诊断：依据所测单体电池温度、电压等参数对比正常参数做出判断。

电源系统是由多个单体电池窜联组成的，每个单体电池因其内阻不同等性能
差异，电池组充放电时要均衡每块单体电池使其电量尽可能一致，才能延长电池
组的寿命。

如何实现快速充电，如何采集每块单体电池的电压、温度和充放电电
流的历史数据，并依据采集数据建立每块电池较精的SOC数学模型，这些都是电
源管理系统实现智能、精确管理的难点和关键。

2.2驱动系统
驱动系统主要是由控制器、变速器和驱动电机等组成。

其中，驱动电机是驱
动系统的关键所在。

（1）驱动电机技术。

目前，新能源汽车的驱动电机主要有四大类：直流电机、三相交流异步感应
电机、开关磁阻电机、永磁电机。

直流电机是通过改变电压和电流对转矩进行独
立控制的电机。

它的动态特性好，过载能力强，技术比较成熟，使用成本相对较低；但它的体积质量大，效率低，不适合高速运行。

交流电机是应用了矢量控制
技术。

它的结构相对来说比较简单，效率高，维护起来比较容易；但它的轻载效
率低，仍需解决保持矢量控制下的快速动态响应这一技术难题。

开关磁阻电机主
要是由开关电路控制器和电磁阻电机组成。

它工作的可靠性高，调速性好，成本低；但它的设计过程和控制比较麻烦，噪声污染比较严重。

永磁电机主要是指无
刷直流电机和三相永磁同步电机。

它的结构简单，控制起来比较灵活，体积重量小；但它容易受到温度和振动影响，有可能会导致高温退磁，电机运行受影响。

（2）驱动电机控制技术。

在新能源汽车中，电机控制技术也是比较关键的技术，它能够影响新能源汽
车的性能。

因为驱动电机的种类很多，不同种类电机的原理不一样，所以对每类
电机的控制技术也都是不一样的。

直流电机的控制是控制电枢和励磁来实现的。

交流电机的控制原理是矢量控制技术。

永磁电机常结合多种控制方案进行运行。

近年来，新能源汽车的电机控制技术开始应用模糊控制技术、各种智能控制技术，
从而使驱动电机控制的结构变得简单、响应更加快速、抗干扰性增强，驱动系统的性能得到了极大的提高。

2.3系统集成技术
高度的系统集成是新能源汽车的重要研究和发展方向之一。

电驱动系统集成是将变速箱、电机、控制器集成为一体。

动力系统集成是将电池、电源管理系统以及驱动系统集成为一体。

整车集成是将动力总成系统与整车其余控制系统集成一体，从而实现整车控制集成，提高整车性能。

3、结语
发展新能源汽车是世界汽车工业可持续发展和人类生存发展的必然选择。

各国政府近年来都相继出台了许多鼓励政策和支持计划，推动新能源汽车的研制和产业化。

随着各项技术瓶颈的突破和市场对新能源汽车性能、价格等要素的认可和接受，新能源汽车必将受到人们的青睐。

加强新能源汽车驱动系统以及动力总成相关技术的研发力度，从而实现汽车行业的可持续发展和人类的长久生存。

参考文献：
[1]姚洋.中国新能源汽车的机遇和挑战[J].中国汽车界，2011（01）.
[2]翟丽，张壮志.电动汽车驱动系统牵引电机及其控制技术[J].汽车电器，2003（03）.。