電動汽車優(yōu)化設(shè)計技術(shù)分析

韓沙和

【摘 ?要】現(xiàn)如今，在社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時，也帶來了一定的環(huán)境污染問題，并且能源也開始呈現(xiàn)出了緊張的發(fā)展趨勢。而新能源汽車的出現(xiàn)得到了人們的廣泛關(guān)注，相關(guān)人員也在不斷加強(qiáng)新能源汽車的研究，希望能夠在日后取代傳統(tǒng)汽車，但目前電動汽車在普遍應(yīng)用過程中，技術(shù)方面仍存在一定的問題。為了能夠保證電動汽車能夠充分發(fā)揮出自身的環(huán)保作用，本文將針對電動汽車優(yōu)化設(shè)計的問題進(jìn)行分析，并提出有效的優(yōu)化設(shè)計方案。

【關(guān)鍵詞】電動汽車;優(yōu)化設(shè)計;設(shè)計參數(shù);蓄電池;系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

通過對電動汽車進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，能夠結(jié)合汽車的加速以及爬坡性能的要求，來合理調(diào)整汽車的零部件和控制系統(tǒng)的參數(shù)，進(jìn)而能夠?qū)ζ嚨男阅苓M(jìn)行優(yōu)化?，F(xiàn)如今，該技術(shù)主要應(yīng)用于傳統(tǒng)汽車設(shè)計以及控制措施的設(shè)計當(dāng)中。其中電動汽車的傳統(tǒng)設(shè)計主要指的就是對燃料轉(zhuǎn)換器以及能源儲存系統(tǒng)等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化匹配，在確保其能夠滿足使用要求的前提下，將某一設(shè)計目標(biāo)實現(xiàn)最優(yōu)化。而控制系統(tǒng)設(shè)計則是對電動汽車中的多能源控制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，以此來使電動汽車更具有經(jīng)濟(jì)性和高效性。

一、電動汽車的基本結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)

（一）基本結(jié)構(gòu)

與常見的普通汽車相比，電動汽車的能量傳遞方式與其存在差異。電動汽車主要是利用導(dǎo)線，通過電流的方式進(jìn)行柔性傳播，與傳統(tǒng)的剛性機(jī)械連接不同，電動汽車內(nèi)部的各部分結(jié)構(gòu)在配置過程中更加靈活，并且系統(tǒng)空間也能夠得到合理的分配，電動汽車普遍分為三種類型，分別為：電動汽車、混動電動汽車以及燃料電池電動汽車[1]。其中，電動汽車通常是由驅(qū)動子系統(tǒng)、主能源子系統(tǒng)以及輔助控制子系統(tǒng)構(gòu)成。電動汽車的核心組成部分就是電力驅(qū)動控制系統(tǒng)，它對于電動汽車而言，決定了其基礎(chǔ)組成結(jié)構(gòu)和性能特點，也就是說該系統(tǒng)將傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)和其他功能，通過機(jī)電一體化的方式結(jié)合在了一起，這也是與傳統(tǒng)內(nèi)燃型汽車之間的最大差別。

（二）電動汽車的主要技術(shù)

電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)是決定電動汽車性能的關(guān)鍵，驅(qū)動電機(jī)的組成具體包括：直流電機(jī)、交流感應(yīng)電機(jī)以及開關(guān)磁阻電機(jī)等等。在具體選擇應(yīng)用過程中，因為驅(qū)動電機(jī)需要滿足電動汽車加速度等動力需求，確保汽車在加速時能夠處于一個較高的功率范圍之內(nèi)。與此同時，驅(qū)動電機(jī)自身的可控性能、動態(tài)性能等方面都面臨著嚴(yán)格的要求。所以在挑選驅(qū)動電機(jī)時需要對比其他驅(qū)動電機(jī)的優(yōu)缺點，從而進(jìn)行綜合分析。除此之外，動力蓄電池也是電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一，蓄電池的性能好壞直接決定著電動汽車的動力性能[2]。

二、電動汽車設(shè)計方案的優(yōu)化體系

在電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)體系當(dāng)中，具體包括著底盤技術(shù)、電氣技術(shù)以及電子信息技術(shù)等，將這些技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行有效結(jié)合是電動汽車成功開發(fā)的關(guān)鍵，電動汽車在發(fā)展過程中經(jīng)歷了從改裝到單獨設(shè)計的轉(zhuǎn)變。當(dāng)今時代的電動汽車大多數(shù)都是為了特定的目標(biāo)而設(shè)計的，這需要相關(guān)開發(fā)人員對各個子系統(tǒng)進(jìn)行靈活搭配，確保整合之后能夠更加高效的完成工作。

隨著當(dāng)前復(fù)雜系統(tǒng)理論不斷地發(fā)展，電動汽車在設(shè)計過程中，總體目標(biāo)也在不斷變化，由以往重點關(guān)注功能轉(zhuǎn)變到了當(dāng)前利用系統(tǒng)功能對總體設(shè)計目標(biāo)進(jìn)行改善。以目標(biāo)分流法為主的多樣化優(yōu)化方案為電動汽車復(fù)雜的產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)提供了足夠的技術(shù)保障，使其能夠在各個子系統(tǒng)以及技術(shù)的協(xié)調(diào)作用下，實現(xiàn)系統(tǒng)的升級優(yōu)化。

（一）設(shè)計參數(shù)方案匹配流程

在電動汽車參數(shù)方案匹配過程中，一般會在特定的工作情況下運(yùn)行[3]。在分析工況的前提下，陳列出行車動力以及經(jīng)濟(jì)能源消耗等指標(biāo)，隨后綜合分析這些性能指標(biāo)對電動汽車的總體設(shè)計方案和驅(qū)動系統(tǒng)等參數(shù)進(jìn)行整合。在電動汽車性能指標(biāo)確定時，很容易受外界應(yīng)用條件、部件技術(shù)的綜合發(fā)展水平以及經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)等方面的制約，所以相關(guān)開發(fā)人員必須要針對這些內(nèi)容制定出可行性的優(yōu)化性能指標(biāo)，將其作為電動汽車產(chǎn)品開發(fā)的主要研究對象。

一般情況下，匹配電動汽車參數(shù)的流程有以下幾點：先是要需要將運(yùn)行工況作為前提條件，利用電動汽車性能指標(biāo)和技術(shù)水平，在最初階段明確各個子系統(tǒng)和零部件的性能需求。然后再利用子系統(tǒng)的性能對電動汽車的整車性能進(jìn)行校對檢驗，在理論方面初步明確其是否符合標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計要求，然后再對各個子系統(tǒng)和部件性能進(jìn)行靈活調(diào)整。反復(fù)重復(fù)以上工作流程，最終來實現(xiàn)最優(yōu)的設(shè)計目標(biāo)。

（二）應(yīng)用目標(biāo)分流法的基本框架流程

在電動汽車產(chǎn)品設(shè)計過程中，目標(biāo)分流法的基本框架流程如圖一所示。

從圖中可以了解到，該框架體系具體包括以下內(nèi)容：首先要從電動汽車的整體設(shè)計角度出發(fā)來定義開發(fā)目標(biāo)。其次是要將電動汽車整車設(shè)計目標(biāo)向更低的層次進(jìn)行分流，針對所有環(huán)節(jié)的問題進(jìn)行優(yōu)化，以此來滿足整體設(shè)計效果，最終能夠盡可能地與高層次分流優(yōu)化目標(biāo)相一致。最后就是要對迭代步驟進(jìn)行優(yōu)化，利用科學(xué)合理的協(xié)調(diào)措施，使各個子系統(tǒng)上的設(shè)計問題都能夠得到協(xié)調(diào)統(tǒng)一發(fā)展。

（三）電池優(yōu)化設(shè)計

電池是電動汽車的核心組成部件，為了能夠?qū)㈦妱悠嚨男阅茏兊酶摺⒏臃€(wěn)定，需要對電動汽車的電池模塊安裝進(jìn)行深入研究[4]。鋰電子電池的能量較高、功率較大，并且在充放電的過程中會產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致電池內(nèi)部的溫度超標(biāo)，單體電池之間的溫度也會不均衡，電池的性能也會大大下降，進(jìn)而使其使用壽命大大降低。所以需要將鋰電池作為研究對象，在電池倉內(nèi)應(yīng)用創(chuàng)新型的泡沫金屬，設(shè)計出散熱作用強(qiáng)且體積較小的電池模塊。通過對傳統(tǒng)電池模型進(jìn)行研究分析可以得知，電池組內(nèi)部的空氣流動十分不均勻，那么改進(jìn)的方案應(yīng)該是：將電池周圍與倉體之間的距離由最開始的10毫米分別縮短到6毫米、3毫米，以此來找到最佳的距離范圍，從而能夠確保電池能夠在空氣中各流道的能量分配縉云，實現(xiàn)強(qiáng)化散熱的最終目的。

結(jié)束語：

總而言之，通過對電動汽車的機(jī)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，能夠得知電動汽車的基本工作原理，進(jìn)而從電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)和電池等方面入手進(jìn)行優(yōu)化，利用先進(jìn)的計算機(jī)仿真技術(shù)，對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行模擬，以此來對電動汽車的各部分性能進(jìn)行優(yōu)化改善。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬霽旻，萬梓燦，劉光華，崔舜宇.電動汽車用混合永磁輔助同步磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子優(yōu)化設(shè)計[J].微特電機(jī)，2021，49（01）：18-21+25.

[2]謝暉，孫延，王杭燕.基于某款純電動汽車的動力電池包結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化[J].塑性工程學(xué)報，2020，27（12）：88-96.

[3]吳科甲，廖響榮，蘇春錦，林鳳功，陳輝淦.電動汽車電液復(fù)合穩(wěn)定性控制器設(shè)計及分析[J].四川輕化工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2020，33（06）：18-23.

[4]邸云龍，韓建芳，孫永飛，羅文靜.燃油車改純電動汽車底盤優(yōu)化設(shè)計[J].汽車實用技術(shù)，2020（09）：5-7.