段敏

摘 ?要：我國環(huán)境和能源問題不斷加劇，人們更多關(guān)注和注重新能源電動汽車，同時國家相繼出臺電動汽車優(yōu)惠補償政策，促進更多汽車廠家加大電動汽車的開發(fā)。電動汽車和傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車相比，電力驅(qū)動和控制系統(tǒng)形成了電動汽車的核心，通過電動機動力有效代替?zhèn)鹘y(tǒng)內(nèi)燃機動力。新能源是目前汽車技術(shù)發(fā)展的一個主要方向，每年不斷增加新能源電動汽車產(chǎn)量，進而對新能源汽車傳動系統(tǒng)的實驗分析需求日益增加。

關(guān)鍵詞：新能源;電動汽車;傳統(tǒng)試驗系統(tǒng)

新時代發(fā)展背景下，人們生活條件、生活理念等多個方面發(fā)生較大轉(zhuǎn)變，改善生活質(zhì)量，對汽車的需求量不斷增加，進一步促進汽車行業(yè)的迅速發(fā)展。汽車的普及應(yīng)用逐漸促進人類社會經(jīng)濟和現(xiàn)代文明迅速發(fā)展，同時產(chǎn)生嚴(yán)重的能源問題和自然生態(tài)環(huán)境問題，節(jié)能和環(huán)保是汽車技術(shù)發(fā)展的主題之一，需要人們加大研究力度，更加滿足現(xiàn)代人們的實際需求。

1新能源電動汽車傳統(tǒng)試驗系統(tǒng)研究意義

新能源汽車面對日益嚴(yán)重的能源和環(huán)境問題，提出了一種解決的可能，成為世界上技術(shù)發(fā)展的一個熱門方向。當(dāng)前，新能源汽車的技術(shù)路線差異主要展現(xiàn)在能力供給上，包含氫燃料和鋰電池兩種技術(shù)路線。

氫燃料電池汽車主要運行原理是氫原料和空氣中的氧結(jié)合，最后形成水，借助該化學(xué)變化將氫動力轉(zhuǎn)化成電力，同時用于驅(qū)動，屬于電動汽車的一種變化。氫能源呈現(xiàn)出燃料添加快、續(xù)航時間長等多種優(yōu)勢，同時氫燃料電池汽車具有明顯缺點[1]。如：氫加注站工程技術(shù)難度較大，網(wǎng)點難以實現(xiàn);呈現(xiàn)出較高成本，氫的制備和儲運，或者氫動力汽車的制造，相比較于商業(yè)應(yīng)用門限較高;安全問題，氫氣屬于易燃易爆氣體，在加注站或者汽車上，氫都是進行高壓存儲，容易受到多方面因素的影響，產(chǎn)生一定的安全性問題。

鋰電池屬于目前發(fā)展的主要方向，主要包含三元鋰、磷酸鐵鋰，前者能夠在低溫性能和單位電池的電容量上體現(xiàn)出優(yōu)勢，能力密度能夠?qū)崿F(xiàn)179Wh/kg，價格降低到了1.3元/Wh，呈現(xiàn)出良好的商業(yè)應(yīng)用價值。國內(nèi)外的部分廠家致力于鋰電新能源汽車技術(shù)發(fā)展，如比亞迪、蔚來汽車等。鋰電新能源汽車屬于目前新能源汽車行業(yè)的主要發(fā)展方向。

2系統(tǒng)主要類型

2.1單電機傳動系統(tǒng)

市場上大部分純電動汽車的傳動系統(tǒng)屬于單電機傳動系統(tǒng)，配置和內(nèi)燃機汽車結(jié)構(gòu)存在一定的相似性，一般情況下需要一個電動機、電源、變速器和控制器有效完成整個工作，呈現(xiàn)出一定的安全穩(wěn)定性，操作便捷。但是，該系統(tǒng)對功率具有較高要求，設(shè)計過程中需要綜合考量電機尺寸和質(zhì)量。單電機傳動系統(tǒng)的制造技術(shù)相對比較成熟，隨著時代不斷進步和發(fā)展，新能源汽車技術(shù)更加符合社會發(fā)展要求，全面提高汽車整體性能，滿足人們應(yīng)用需求，進一步推進社會發(fā)展。

2.2主電機、輪轂電機傳動系統(tǒng)

該系統(tǒng)和單電機傳動系統(tǒng)相比較，結(jié)構(gòu)設(shè)計更加繁雜，主要包含2個輪轂電機、1個電機控制器、變速箱和主減速器構(gòu)成。該系統(tǒng)控制的新能源汽車主電機時期順利形式的關(guān)鍵，主電機能夠無限為新能源汽車提供功率。汽車進行超負荷運行的情況下，輪轂電機能夠有效保護主電機，避免主電機受到損壞。該系統(tǒng)主要以前軸哪位主要驅(qū)動力，輪轂電機屬于輔助驅(qū)動力，有效保證功率的穩(wěn)定性，同時能夠在惡劣環(huán)境下具有良好的適應(yīng)性，有效解決輪轂電機的散熱問題。

2.3雙電機雙軸驅(qū)動純電汽車驅(qū)動系統(tǒng)

電機雙軸驅(qū)動純電汽車驅(qū)動系統(tǒng)屬于一種新型驅(qū)動，主要工作原理是應(yīng)用電機結(jié)合的形式有效組合前橋和后橋，包含電動機、減速器和驅(qū)動橋三部分，這些部分的軸之間關(guān)系密切，在很大程度上能夠有效維護驅(qū)動系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性。另外，該系統(tǒng)中的兩臺發(fā)動機能夠有效保證車輛承載更多符合，全面提升工作質(zhì)量和效率。雙軸驅(qū)動設(shè)計能夠有效提升汽車性能，進一步保證汽車運行過程中出現(xiàn)再生制動，進而有效減少電動汽車制動距離的作用，全面提高汽車能量收回率。

3試驗分析

專用的電氣試驗系統(tǒng)能夠在整車裝備之前有效獲得電氣傳動系統(tǒng)的性能和特征。試驗系統(tǒng)需要有效模擬實際的運行工況，試驗電氣傳動部分。針對電氣傳動系統(tǒng)而言，電池系統(tǒng)是能力供給裝置，同時電池充放電過程比較緩慢，對試驗效率產(chǎn)生直接影響。因此，電池系統(tǒng)通常情況下不被歸納到試驗范圍之中，驅(qū)動器和電機組成的子系統(tǒng)，主要輸入直流電壓和電流，輸出的是轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩[2]。試驗系統(tǒng)能夠有效提供對應(yīng)的接口，實現(xiàn)模擬試驗的需求。試驗系統(tǒng)和系統(tǒng)投資、工作質(zhì)量及效率具有直接關(guān)系。因此，我們要分析和探討優(yōu)越的新能源電機試驗系統(tǒng)，主要包含電氣和機械部分、軟件，提供相適應(yīng)的試驗解決方案。

3.1方案

被試驗系統(tǒng)主要包含驅(qū)動器和被試驗電機，在驅(qū)動器輸入側(cè)配置有直流電量測量，同時測量輸入的直流電壓和電流，是系統(tǒng)的輸入功率計算點。電機機械軸端妹紙相應(yīng)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩儀，能夠有效測量系統(tǒng)輸出的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，屬于系統(tǒng)的輸出功率計算點，通常情況下，驅(qū)動器和電機之間增加交流電量測量，同時測量電機輸入側(cè)的交流電壓和電流，經(jīng)過該點的功率計算，進而有效獲得兩個單體設(shè)備的實際功率。

3.2機械部分分析

新能源電機的轉(zhuǎn)速和普通電機相比較高，通常情況下最高轉(zhuǎn)速一萬兩千轉(zhuǎn)，由于是電機轉(zhuǎn)速達到了一萬八千轉(zhuǎn)，甚至達到兩萬轉(zhuǎn)，在這么高的轉(zhuǎn)速下，更加凸顯出機械部分設(shè)計的重要性。試驗系統(tǒng)的機械部分主要包含底座、旋轉(zhuǎn)軸系、安裝工件，這三部分有機結(jié)合能夠有效組成一套機械測試臺架，呈現(xiàn)出良好的安全穩(wěn)定性，旋轉(zhuǎn)軸系是試驗系統(tǒng)的主要部分，主要包含被試電機、陪試電機和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩儀三部分。電機在高速旋轉(zhuǎn)的情況下，充分展現(xiàn)出軸系安全穩(wěn)定性的重要作用。軸系不穩(wěn)定的條件下，造成試驗不能順利進行，甚至對設(shè)備產(chǎn)生一定程度的損壞。另外，試驗系統(tǒng)完整的進行3D建模設(shè)計和模態(tài)分析機械工裝設(shè)計，經(jīng)歷多個實物版本演變升級之后，形成一套可靠的機械方案。同時，設(shè)計人員在實際工作中按照電機試驗的實際需求，全面考慮了更換測試電機的便捷性，系統(tǒng)該綜合考慮了過渡工裝連接方式，有利于不同類型的電機測試安裝（如圖1所示）。

3.3電氣部分分析

試驗系統(tǒng)相比較于被試系統(tǒng)來說，需要提供直流電源和機械負載。試驗系統(tǒng)框架（如圖2所示），被廣泛應(yīng)用，選定一個整流器，將電網(wǎng)的交流電有效轉(zhuǎn)換成直流電源，為驅(qū)動器供電。設(shè)計人員要綜合考慮迅速響應(yīng)性和能力回收工況的實際要求，通常情況下整流器需要綜合考量應(yīng)用全可控器構(gòu)建成的四象限有源前端。陪試變頻器需要呈現(xiàn)出良好的四象限運行能力，和車上布置相比來說，試驗系統(tǒng)對空間要求相對不高，綜合考慮綜合成本，陪試電機通常選擇異步機。

常規(guī)的試驗系統(tǒng)在加載過程中，回饋能量的交互點在交流側(cè)，需要兩個全功率的四象限整流設(shè)備設(shè)施。試驗系統(tǒng)應(yīng)用共直流母線方案，主要是在加載測試過程中，能量在直流母線側(cè)循環(huán)，整流器僅僅需要對系統(tǒng)的損耗進行補充即可[3]。滿功率負載時整流器的容量有效減少到了20%，大大降低了試驗系統(tǒng)投資。試驗系統(tǒng)方案中增加了一臺DC/DC直流電源，能夠有效匹配不同驅(qū)動器的電壓等級。AFE整流器的最低輸出電壓受到交流進線值的限制，為了更加適應(yīng)不同驅(qū)動器，進線電壓需要保持較低，但是為了更加符合功率需求，整流器電流需要進行適當(dāng)?shù)募哟?，進而導(dǎo)致整流器的非標(biāo)制造，同時在很大程度上增加設(shè)備成本。該直流電源的增設(shè)，更好的解決了電壓匹配的問題，促進整流器和陪試變頻器能夠有效應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。另外，該直流電源的基礎(chǔ)上，能夠有效定制電流模擬功能，更加全面、真實的模擬實際運行工況。

3.4軟件部分分析

新能源電動汽車試驗過程繁雜多樣，試驗系統(tǒng)的信息自動化程序?qū)ο到y(tǒng)性能、工作效率產(chǎn)生直接影響。試驗系統(tǒng)采樣全自主開發(fā)的測試軟件系統(tǒng)，有效控制設(shè)備，全過程試驗自動控制，試驗數(shù)據(jù)采集，進行有機整合，全面提高試驗質(zhì)量和效率。被試系統(tǒng)需要在多種不同運行工況下開展效率云圖測試，通常是在直流供電電壓不同的條件下，同時在不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩點，提高測試系統(tǒng)的效率。一般情況下，一套專用的試驗系統(tǒng)試驗下來，需要試驗上萬個工作點，當(dāng)應(yīng)用人工方式進行試驗時，消耗大量的人力和時間，同時容易受到試驗人員自身專業(yè)知識和技術(shù)水平等多種因素的影響，出現(xiàn)漏點漏記的現(xiàn)象。另外，部分特殊工作點進行試驗過程中，對溫度具有較高要求，需要保證溫度變化較小，采用人工方式不能有效滿足試驗的實際要求[4]。試驗系統(tǒng)充分考慮該需求，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)之后，系統(tǒng)能夠自動高效的完成整個試驗過程。測試系統(tǒng)包含DBC文件配置功能，能夠更加便利的接入不同廠家的驅(qū)動器進行測試，有效提高系統(tǒng)試驗的適用性。

4新能源汽車混合動力優(yōu)化探析

新能源汽車按照動力來源可以分成混合動力電動汽車，主要結(jié)合傳統(tǒng)燃料和電力，高效改善傳統(tǒng)電動車損耗油量較多的問題;純電動汽車，主要憑借電力為汽車提供驅(qū)動力，普遍應(yīng)用電機驅(qū)動，部分汽車是在發(fā)動機艙中安裝電動機，操作靈活便捷，但是電力儲存技術(shù)需要不斷改進和完善。燃料電池電動汽車主要借助電流產(chǎn)生動力，電流經(jīng)過特殊化學(xué)反應(yīng)之后，能夠有效發(fā)揮控制汽車驅(qū)動的作用。該種汽車的優(yōu)勢以電力為主，實現(xiàn)尾氣零排放量，不會形成較大噪聲污染，對自然生態(tài)環(huán)境損壞較低。

4.1串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要以發(fā)動機為驅(qū)動，借助電動機控制器將產(chǎn)生的電能有效儲存在電動機中或者電池中，進一步保證電動車運行的安全穩(wěn)定性。蓄電池能夠為發(fā)電機、電動機不間斷供能，同時能夠有效平衡功率。該系統(tǒng)更加符合多次停車之后起步，同時行駛速度較慢的情況，在電動公交車中被廣泛應(yīng)用。該系統(tǒng)在實際工作運行中，不斷優(yōu)化發(fā)電機系統(tǒng)，促進其始終保持優(yōu)良的運行狀態(tài)，進而能夠間接地合理調(diào)節(jié)車速。

4.2并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)

該系統(tǒng)的發(fā)電機和電動機主要以并聯(lián)形式存在，屬于兩個不同的體系，能夠分別從不同位置為新能源汽車提供運行動力，同時可以單方面提供動力[5]。汽車運行過程中，遇到較大上坡的情況時，發(fā)電機、發(fā)動機能夠同時為汽車提供充足的動力，當(dāng)汽車爬坡結(jié)束之后，可以通過發(fā)動機進行單方面的為汽車提供動力，有效保持汽車原速度行駛。汽車行駛過程中，保持速度穩(wěn)定不變的情況下，該系統(tǒng)發(fā)電機的利用效率較高，在快速車道行駛過程中，能夠有效管控燃油的損耗。

4.3混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)

該系統(tǒng)有效結(jié)合串聯(lián)、并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，高效綜合了兩個系統(tǒng)的特點和優(yōu)點，更好的整合優(yōu)化發(fā)電機和電動機，同時不斷改進和完善其結(jié)構(gòu)，促進其在實際工作中保持良好的穩(wěn)定狀態(tài)，獲得良好的節(jié)能環(huán)保效果。

結(jié)束語：

人們對新能源電動汽車加大研究和應(yīng)用力度，但是針對試驗系統(tǒng)發(fā)展的研究需要進一步完善。本文提出新式的新能源電動汽車試驗系統(tǒng)，能夠有效減少試驗投資，提高工作質(zhì)量和效率。

參考文獻：

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[3]陳清， 羅華， 彭天玲.新能源電動汽車傳動試驗系統(tǒng)[J].防爆電機， 2019， 54（5）：3-3.

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