分析新能源汽车机电耦合技术的发展

姜琳

摘 要：伴随我国当前社会、经济的飞速发展，汽车已经成为人们出行的最重要的一种交通工具。当前我国民众汽车家庭拥有量在不断提升，但整体车辆数量大幅度提升的同时，国内当前有越来越多的环境及能源方面的问题出现，从而新能源汽车应运而生。在使用新能源汽车的过程中，可以有效降低环境污染。基于此，文章概述新能源汽车机电耦合技术，分析新能源汽车机电耦合前沿技术发展，提出新能源汽车机电耦合前沿技术的发展与突破。

关键词：新能源汽车 机电耦合技术 发展

近些年来，随着当前我国能源危机的发展，以及日益严重的环境污染问题，从而国家在战略新兴产业中，将新能源汽车产业作为其中重要的组成部分，出台多种政策、投入极大力度积极推进我国汽车工业转型升级，而新能源汽车机电耦合系统的高档生产装备、生产线的国产化、自动化有着非常重要的影响和作用。

1 新能源汽车机电耦合技术概述

当今时代，新能源汽车已经成为当前社会主推的汽车消费主体之一，通过使用新能源汽车，不仅可以满足出行、交通的基本需求，在保护环境的同时，还可以有效节约能源。当前新能源汽车其中有很多都是采用混合式动力，从而实现内燃机和电动机的混合驱动，如此必然会需要应用机电耦合技术，并且我国在新能源汽车市场方面，还没有完全发展成熟，很多消费者依然抱有怀疑的态度。因此，如若想要实现新能源汽车的长效可持续发展，必然需要突破机电耦合技术，实现突破的同时，为新能源汽车更充足的动力支持提供技术支撑。在当今的新能源汽车市场生产中，新能源汽车很多都是混合动力的车型，在动力系统方面，主要是由电动机和内燃机构成，通过混合动力为汽车提供行驶的动力，而混合动力系统的两种动力之间，需要通过交互和转换为汽车提供动力，其中主要是通过机电耦合技术实现。新能源汽车机电耦合动力系统，可以将混合动力即HEV的不同动力进行合理化的组合，从而在整体动力系统中，不同动力之间才可以实现良好的动力分配，从而将相应的动力输送给汽车，而在渠道桥接收到相应的动力之后，再对汽车的其他驱动设备进行传输。可以说机电耦合系统是整体混合动力的核心所在，通过机电耦合技术的有效应用，对于HEV的整车动力性能将产生非常明显的影响。

当前我国社会发展的过程中，新能源汽车已经在我国有较高的普及程度，并且也得到了广大用户的一致好评，不仅可以满足民众在日常的出行方面的需求，并且在车辆行驶的过程中，因为新能源没有污染，从而可以有效起到环保的效果。在新能源汽车实际运行的过程中，基本上多以混合动力的方式进行形式，从而就可以实现内燃机、电动机形成混合的使用方式。因此，如若想要实现这样的效果，就需要合理化地应用机电耦合技术。并且在当今我国新能源汽车市场之中，始终没有成熟的市场环境，从而在未来的发展过程中，需要深入研究机电耦合技术，从而有效推动新能源汽车发展。

机电耦合技术的深入研究和有效应用，是顺应今我国新能源市场的发展情况的一种先进技术，同时对于当前我国混合动力型的车辆来说，机电耦合技术符合其实际需求。在具体运行的过程中，将电动机与内燃机形成有效的混合，从而可以为汽车的行驶提供混合式的有效动力，基于混合动力系统的研究，其中会产生两种动力之间的不断交互和切换，如此就形成了良好的机电耦合技术。

在当今时代的我国新能源汽车市场发展的过程中，机电耦合技术得到了良好的应用，主要是将混合动力与不同的动力之间进行合理化的组合。并且需要在动力系统中让不同的动力可以进行动力的合理分配，如此才可以将不同的动力进行传输。与此同时，在渠道桥接收到动力之后，从而就可以将动力传送给其他的驱动设备。而在机电耦合系统中，一般都是混合动力为核心，通过该项技术的应用，可以对混合动力新能源汽车产生较大的影响。

2 新能源汽车机电耦合前沿技术相关研究

2.1 国外研究发展

在当今世界的范围内，HEV在技术发展覆盖面来说，可以说混合动力技术方面，日本的丰田公司相关技术最为先进。日本在20世纪90年代末就推出了混合动力的汽车。丰田公司在2005年研发的第三代机电混合动力汽车，命名为PRIUS在2005年横空出世，PRIUS采用的为THS混联式结构，并且其中还采用了非常精密的行星排，从而就可以发挥发动机输出功率的重新分配功能，继而就可以实现发动机负荷形成良好的平衡状态。该车型的整体混合动力系统中，主要是以行星齿轮机构为基础核心，促使汽车整体的行星架与动力分离装置之中的发动机形成有效连接，从而在该车型的电动机MG1与该车的太阳轮形成有效连接，而另外齿圈则与电动机MG2相连接，在整体动力分离装置之中，对于发动机需要采取合理化、科学化的控制策略来分配相应的动力，在此之后，动力分配给有所需要的电动机，电动机MG2和中间齿轮、传动链、主减速器齿轮减速后驱动车轮。

在此之后，日本本田公司生产的INSIGHT车型，也是一款混合动力汽车，其中所应用的混合动力系统较比之前的车型又融入了新興技术进行改造，在这个混合动力系统中，需要通过电动机、发动机两者进行各自的扭矩进行叠加，从而才可以实现混合动力充足的目的。

在混合动力系统中，发动机的输出轴需要经过离合器，从而才可以在电动机之间形成转子轴的连接，从而在控制器的作用下，电池组与电动机之间形成良好的动力保持控制关系，同时将电池组、电动机两者的动力进行叠加，在此之后，通过输出轴实现，在这里所采用的变速器主要是单轴输入的模式。在INSIGHT这款混合动力的车型中，在整体动力系统之中，发动机的动力提供是首要重点工作，而电动机则需要在形式的过程中发挥出自身的辅助性动力的作用和功能，这种动力系统的应用，其本质则为等速的公路叠加，从而该动力系统，属于并联式的混合动力中的单轴联合式结构。

在INSIGHT混合动力汽车问世以后，其所使用的动力系统与传统的动力系统有着很大的优势，这种动力系统具有更为紧凑的结构，同时布局也更为简洁，如此就不仅可以提升整体动力系统的动力供给效率，但是在这种动力系统中，如若想要实现良好的动力效果，必然需要对相关元件、电机实现控制系统的有效优化和转换。在此款混合动力汽车的动力系统中，采用的是IMA混合动力模式，这种混合动力系统的结构，需要通过对电动、同曲轴进行固定的情况下，在CVT无级变速箱之中，以及在汽车的汽油发动机两者之间完成安装工作，从而才可以对变速器自身的优势形成良好的利用，汽车在形式的过程中，系统可以根据油门所产生的变化，可以在第一时间进行判断，为汽车提供快速且有效地传动比，继而就可以有效实现无级变速的实际操作需求。但是该车型的混合动力系统在实际使用的过程中，必须要注意传动比在变化过程中的最大范围，传动效率不高，对于扭矩较大的情况下，则无法有效实现传递的目的。

而如若想要在混合动力系统中，实现紧凑、高效、可靠的优势，同时还想大幅度降低整体混合动力系统在技术方面的成本，当前很多发达国家都已经侧重于机电一体化的新能源汽车机电耦合技术，并积极进行深入研究，明确具体的研究防线。基于此，在当今世界范围内，很多国家的新能源汽车制造工作过程中，都已经开始积极进行机电耦合技术的相关研究，从而就可以有效利用机电耦合技术和结构的优势，优化和改革混合动力系统。

2.2 国内技术研究

较早时间我国广汽集团就在其传祺车系列中，推出了GA3S新能源量产的汽车，这款汽车搭载的是G-MC机电耦合系统，这是在之前已经有大众高尔夫GTE所搭载的P2单电机耦合系统，以及在丰田凯美瑞混动版汽车中搭载的THS-Ⅱ行星齿轮室机电耦合系统中，以及在本田雅阁混动版汽车上搭载的i-MMD固定轴式机电耦合系统等等，在这些系统之后，广汽传祺推出的又一套具有较高效率和质量的电机系统和传动系统，离合器集成于一体的动力分配系统。

对该系统进行分析，G-MC系统是广汽机电耦合系统，具体来说，可以将该系统理解为混动车型的动力分配系统，所谓混合动力车型，其主要是将电动机、内燃机两种系统的动力进行混合驱动，而在G-MC几点耦合系统之中，需要将“油”与“电”两种动力进行混合的基础上，还需要根据具体的工况，对相应的动力部件进行分配，G-MC在混合动力的汽车中，可以犹如人类脊椎一般的存在，没有G-mc机电耦合系统的有效动力分配，则混合动力系统就必然会处于瘫痪的状态无法运行。

当前我国自主创新的1.5 ATK+G-MC混合计数，也就是阿特金森循环发动机+机电耦合系统的混合动力技术，在动力和油耗方面，整体实力有着非常明显的优势，在其中应用了当今世界范围内，非常先进的永磁同步电机，当在运行的过程中，整体最高功率可以超过130KW，最大扭矩也可以达到300Nm，不仅非常省油，同时具有提速快的特点，还具有较好的平顺性，在实际运行的过程中，从0加速到50km/h仅用时4.9秒，在行驶的过程中，通过纯电续航的方式，总续航里程超过58km，单次总续航里程超过600km，并且该车在运行中，百公里综合油耗仅仅为1.8升，从而对于当今我国汽车市场来说，完全可以满足消费者对于实际用车的需求。G-MC机电耦合系统之中，必然与电动机、内燃机有着不可或缺的关系，而在混合动力车型之中，主要是通过内燃机、电动机两种动力进行混合以后，对汽车进行驱动。广汽集团在选择内燃机的过程中，积极向本田学习，在该车型之中选用了阿特金森循环发动机，此款发动机整体压缩比已經达到13：1的状态。在广汽传祺生产的GA3S车型中，这款新能源汽车搭载的为1.5L自然吸气发动机，并且其中并没有将涡轮增压器和直喷技术配置其中。但是因为GA3S选择使用的是阿特金森循环，从而在运行的过程中，其进气门会更晚关闭，从而这款车型的燃油经济相较比于奥托循环发动机来说，就有更好的节油性能。

机电耦合系统具有明显的技术优势，当前整体在朝着系统效率最优化和集成化的方向发展，其中G-MC的最大优点则为系统效率最优化和集成化，其具有非常简单的结构，同时整体结构布局非常紧凑，从而在实际运行的过程中，可以将双电机系统和传动系统、离合器形成一体化，如此才可以实现在广汽集团的两个平台中进行共同使用。与此同时，通过反复的实验对其进行议案正，G-MC的整体综合效率不会低于90%，并且其最高效率也普遍会超过96%，在该车辆起步的过程中，G-MC会进行自动切换，切换到纯电模式，在此过程中，就可以充分发挥出电机扭矩达的优势，当起步的过程中，峰值扭矩就可以达到300Nm，轮端最大的输出扭矩也可以超过2321Nm，如此在汽车起步的时候，从0到50KM/H，整体的加速时间就会在4秒之内。并且在汽车行驶的过程中如若需要在中高速超车的时候，电池组就会驱动电机为汽车超速提供额外的电能，从而驱动电机就可以在一瞬间为汽车输出最大功率，从而可以与高性能的燃油车有所匹敌。

3 麦格纳eRAD同轴式机电耦合器

麦格纳动力总成的eRAD同轴式电驱动后桥，包括其中的驱动电机、行星齿轮变速器，其中所带有的电机模块、车桥断开装置，拘束于完全集成的状态。在该系统中，还采用了自由旋转怠速模式的高效结构。通过变速器，或者是通过集成电机，都可以最大限度地限度地将轴承的支撑压力减少，而通过后轴断开装置的有效应用，可以最大限度地最大限度地减少旋转所产生的损失。如若是在100ms以下的接合/分离，集成ECU和电机执行器。其中还包括双稳态的牙嵌式样的离合器，可以将车桥连接进行及时的断开。而其中采用的变速器为两级行星齿轮变速器，该变速器的具体速度比为9：16，另外采用了直径为180mm的永磁同步电机，最高峰值功率经测试达到了50kW，额定功率为37kW，峰值扭矩达到了200Nm，额定扭矩为75Nm。另外在液体冷却方面，整体流量可以达到6L/分钟，在流动的过程中，进口温度为65摄氏度。在eRAD同轴电驱动后桥的测量中，其总重量为52kg，其中驱动电机重量为27kg。具体的麦格纳eRAD同轴式机电耦合器如图1所示。

4 结语

综上所述，新能源汽车的机电耦合技术应该是以车辆的动力源的不同的布置方案，进行测量的结构假设的，根据当前国内外不同厂家混合式动力系统的研究中可以发现，涉及机电耦合技术的使用，无论是并联式的混合动力，还是串联式的混合动力，两者都拥有各自的优点、缺点，对两者进行比较可以发现，混联的方式是当前新能源汽车混合动力系统中较为常见的技术实现方法。

传统的混合动力系统相对来说呈现出明显的离散的状态，这种情况会直接导致整体车身出现结构不紧凑、性能不佳的问题，在实际车辆使用的过程中，会出现明显的动力不足的问题，还会存在控制困难等问题，而新兴的混联式混合动力系统，就可以对这些不足形成良好的补足，可以将变速模块、电动机、发电机等多种项目实现良好的链接，从而实现整体混合动力系统朝着集成化的方向发展。而其中所采用的模块化设计理念，针对当前我国新能源汽车机电耦合系统来说，主要是进行集成化的设计，以及提升整体综合控制管理的质量，从而对新能源汽车实现整车的优化设计，这在新能源汽车未来发展过程中，是机电耦合技术的主要发展方向。

参考文献：

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