新能源汽车关键技术及其难点分析

内燃机与配件

0引言

随着我国汽车保有量的持续上升，

由于汽车尾气所带来的空气污染现象也越加严重，同时为了降低我国面临的能源危机，相关部门开始对新能源汽车行业的发展给与大力支持，我国新能源汽车行业进入了飞速发展时代。我国在新能源汽车方面的研究已经有了一定的成果，并且这些研究成果也在逐渐转化成产品，但是在新能源汽车发展的过程中，仍然有一些关键技术无法攻克，这一点对我国新能源汽车行业的发展造成了阻碍，因此对新能源汽车的技术难点进行分析具有非常重要的现实意义。1新能源汽车概述

所谓新能源汽车就是采用环保新能源作为动力的汽车，新能源汽车在动力控制、汽车驱动方面与常规汽车不同，新能源汽车应用的技术更加先进。新能源汽车的出现对于我国生态、经济的可持续发展都有非常重要的作用。首先，在环保方面，新能源汽车在运行过程中的污染排放量非常少，纯电动的新能源汽车甚至可以做到污染物的零排放，及时将其电量损耗换算为发电厂的污染排放量，其污染排放量也远远低于常规汽车，这是由于发电厂不仅能量转换的效率比较高，而且其在进行污染物排放时会进行相应处理[1]。其次，新能源汽车不仅运行成本低于常规汽车，而且其噪音较小。以纯电动汽车为例，由于其动力系统

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————————————————作者简介：李靖（1991-），男，河北沧州人，助教，硕士，研究方向为

汽车电子技术。

新能源汽车关键技术及其难点分析

李靖

（山东劳动职业技术学院，济南250000）

摘要：随着可持续发展观念的深入人心，各行各业都开始寻求自身的可持续发展道路，而对于汽车产业来说，新能源汽车的出现

就是其未来可持续发展道路的一个必然选择。本文对新能源汽车进行了简要介绍，探索了新能源汽车的类型和特点，最后对新能源汽

车关键技术及其难点进行了简要分析，希望有助于工作人员加深对新能源汽车的了解，并且对关键技术进行重点研究，攻克其中存在的难点，从而促进新能源汽车行业的长期稳定发展。

关键词

：新能源汽车；关键技术；难点分析

（2）带入计算可得Fs=365.+9152N/kg

因此可得外涵产生的总推力为F 外=Fs ×Q =164158.72N

对高压压气机进行热力计算，与风扇计算过程相同，

可得压气机出口总温

出口总压kPa 。

根据工质在压气机前后总焓的变化，可以求得压气机压缩过程中对工质做工J/kg/s 。

工质经过反应堆后，在理想情况下将被加热到

1700K ，并且忽略总压损失，则在工质与反应堆换热出口

处总温K 出口总压kPa 。对于涡轮计算时，

由于涡轮耗散的机械功主要用于压气机，可近似认为涡轮输出功w 2=w 1=h *4-h *3=548894J/kg/s ，通过查表可得h *

3=1884511，

因此可得h *

4=1335617，并且获得涡轮出口处总温T *

4=1085.87K 出口总压P *

4=226.6kPa 。最终燃气通过尾喷管离开发动机，并产生一部分推力，根据推力计算公式可得Fs=1013.76N/kg ，因此可得内涵产生的总推力为F 内=Fs ×Q=50688N

综上所述，F 总=F 外+F 内=214846.72N ，符合现代大型飞机推力需求。

5可行性分析

由上文结论知，

质量符合航空要求的高温气冷堆热功率不低于100兆瓦，换热器效率70%。可得飞机可用功率不低于70兆瓦。设飞机巡航速度200ms -1，则上文发动机

功率约为P=Fv=200000×200=40000000，即40兆瓦，因此安装该反应堆的飞行器可以使两台该发动机工作，总推力

约400000牛顿，即40t 。

若将核反应堆作为动力来源则应以大型客货机为平

台，其升阻比近似于大型客机，参考波音747，其升阻比为17。在匀速状态下飞机所受阻力与推力相等，则升阻比K

的计算可推导如下：

K=L/Q=G/F （3）

其中L 代表升力，Q 代表阻力，G 代表飞机重力，F 代

表飞机推力。

因此根据推力可估算得飞机最大起飞重量M=G/g ≈

680t ，符合实际要求（反应堆及换热器质量约170吨），结合以上分析认为该方案可行。

参考文献：

[1]工程热物理学报，

2010，31（2）：235-238.[2]兵器知识，2013（8）.[3]科技展望，2017，27（20）.[4]核动力工程，1995（5）：401-406.[5]工程热物理学报，2016，37（5）：1076-1084.[6]中国科学，1995（2）.

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Interna l Combustion Engine&Parts

为电动机，与传统的内燃机相比，在怠速和慢速运行的情况下，电动机的噪音和振动明显较小，因此纯电动汽车的行车舒适性也相对较高，只有在速度达到一定水平后，由于胎噪和风噪成为噪音的主要来源，两者的噪音才相差无几。

2新能源汽车的类型及特点

新能源汽车的类型非常多，主要根据其动力来源进行划分，包括混合动力电动汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车、氢动力汽车等，具体介绍如下。

2.1混合动力电动汽车

顾名思义，混合动力电动汽车就是其动力来源不唯一，它通常装配有燃油动力系统和电池动力系统两种动力来源。这种新能源汽车在启动和停止时，由电池动力系统提供动力，因此具有起步快、噪音低、污染物排放少的特点。而在高速巡航或者额定工况下运行时，则是由燃油动力系统提供动力，因为在这种状态下只要消耗少量的燃油就能提供充足的动力，而且在这种状态下可以为蓄电池进行充电。混合动力电动汽车是当前新能源汽车市场的主流产品，这种汽车在两个动力系统之间进行切换，根据具体的行车情况来选择合适的动力系统，因此很受消费者的喜爱，但是这种新能源汽车只能算是一种过渡型的汽车。

2.2纯电动汽车

纯电动汽车是一种依靠电池动力系统提供动力的单一能源的汽车，它是在混合动力汽车的基础上发展而来的。纯电动汽车不仅噪音小，而且不用消耗任何常规能源，同时也不会排放任何污染物，这种汽车是新能源汽车发展的一个主流趋势[2]。当前，纯电动汽车由于行驶里程不及常规汽车、电池充电时间比较长、寿命比较短等方面的原因，并未能获得快速的普及和发展。但是，国家已经陆续推出了一些新能源汽车的优惠政策，逐渐降低了普通民众购买纯电动汽车的成本，因此纯电动汽车的未来发展还是非常可期的。

3新能源汽车关键技术及其难点分析

新能源汽车的模块构架可以划分为三个级别，第一级为执行系统模块，包含电动机、发动机、充放电设备等部件，第二级为控制和二级执行系统模块，包含继电器、永磁同步电机等，第三级模块包含电机冷却、三级控制系统等。在整个模块架构体系中，电池管理系统、电机控制器、整车控制器这三个模块是关键模块，我们对其技术和难点进行分析。

3.1整车控制器技术

整车控制技术是新能源汽车中的一项关键技术，整车控制模块的作用主要包括对汽车的速度、温度等信息进行监测，并且通过传感器收集到的档位、油门踏板等方面的信息来预测驾驶员的操作意图。整车控制模块将相关信息汇总处理后，回想车辆的电池、动力、电力控制这几个系统传达相应的控制指令。

整车控制模块中包含了硬件电路、底层驱动系统、应用层软件系统这三个关键技术。其中，硬件电路由处理芯片、电源、存储器和CAN接口这几部分共同组成，此电路具有可移植、可扩展以及兼容性好的特点。随着新能源汽车技术水平的提升，当前硬件电路中所使用的处理芯片逐渐升级为32位处理芯片。底层驱动系统需要使用专业的开发软件进行开发，而且采用的是模块化的软件开发模式，通过软件复用来减少开发时间，同时提升软件的开发水平[3]。应用层软件系统的开发主要采用V型模式，这种模式可以比较方面的进行拓展，有利于提高开发团队的效率。应用层软件系统的性能对新能源汽车的动力性和稳定性有着比较大的影响，因此受到技术人员的重点关注。

3.2电机控制器技术

电机控制器模块也是电动汽车中的关键模块，它在整车控制模块的指令下，对电动机进行相关的控制。电动机的运转需要使用正弦交流电，而车载电池一般只能提供直流电，电机控制器模块可以完成电流形式的转换从而保证电动机的正常运行。电机控制器模块的主要作用是电动机的各种故障进行诊断，并对电动机进行保护，同时还要负责相关数据的存储，其主要构成部件包含底层驱动系统、控制电路、应用层控制算法软件等。其中，底层驱动系统与整车控制器的底层驱动系统一样，采用模块式的开发方式，并且同样应用软件复用原则。底层驱动系统在进行系统开发时与车用微机控制器（ECU）采用同样的开发平台。应用层控制算法软件主要包含矢量算法、状态控制、需求转矩计算以及故障诊断这几个部分。

3.3电池管理系统

电池系统是新能源汽车的主要动力来源，而电池系统中最为关键的就是电池管理系统，它通过监控电池的运行状态，对其进行合理的状态调控，从而达到提升电能利用效率的目的，它还可以在电池过压、欠压状态时对其进行保护，以达到减少电池损耗并延长期寿命的目的。电池管理系统与整车控制器类似，它也包含硬件电路、底层驱动系统以及应用层软件系统这几个模块。与整车控制器中的硬件电路不同的是，电池管理系统的硬件电路由主板和从板构成，主板负责对相关部件进行控制保护，并且进行荷电状态值的评估，而从板主要负责电流和电压的均衡控制。

4结束语

综上所述，新能源汽车是一种采用非常规动力燃料提供动力的汽车，它的出现不仅减少了常规燃料的消耗，而且大大降低了汽车尾气的排放量，为我国环保水平的提升提供了支持。新能源汽车的关键模块包括电池管理系统、电机控制器、整车控制器这三个，在新能源汽车的发展过程中始终存在着一些技术难点，研究人员应当继续加强相关研究，这样才能推动我国新能源汽车行业的快速发展。

参考文献：

[1]孙建.新能源汽车三大关键技术及其难点分析[J].汽车实用技术，2018（19）：20-21，91.

[2]薛明芳.新能源汽车节能关键技术分析[J].内燃机与配件，2018（14）：217-218.

[3]崔小发，王凯.新能源汽车三大关键技术及其难点分析[J].汽车零部件，2018（03）：81-83.

[4]袁尉铭.新能源汽车的故障问题分析与维修关键技术探讨[J].汽车实用技术，2019（03）：21-22.

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