[纯电动汽车的基本构成及其关键技术.docx

如图1所示，纯电动汽车EV (Electric Vehicle)是仅由动力蓄电池向电动机提供电能驱动车辆行驶的道路车辆，也称为蓄电池电动汽车。纯电动汽车具有以下特点：节能，不消耗石油；环保，无污染；噪声和振动小；能量主要是通过柔性的电线而不是通过刚性联轴器和转轴传递，各部件的布置具有很大的灵活性；驱动系统布置不同会使系统结构区别很大，采用不同类型的电动机（如直流电动机和交流电动机）会影响到纯电动汽车的质量、尺寸和形状；不同类型的储能装置会影响纯电动汽车的质量、尺寸及形状；不同的补充能源装置具有不同的硬件和机构，例如蓄电池可通过感应式和接触式的充电器充电，或者采用替换蓄电池的方式，对替换下来的蓄电池进行集中充电。1 纯电动汽车的类型 纯电动汽车按照用途进行分类，可以分为纯电动轿车、纯电动货车和纯电动客车3种类型；按照驱动型式进行分类，可以分为直流电动机驱动的纯电动汽车、交流电动机驱动的纯电动汽车、双电动机驱动的纯电动汽车、双绕组电动机驱动的纯电动汽车和电动轮纯电动汽车等5种类型。2纯宅动汽车的基本构成如图2所示，纯电动汽车主要由电力驱动系统、电源系统、辅助系统、控制系统、安全保护系统等组成。汽车行驶时，由蓄电池输出电能（电流）通过控制驱动电动机运转，电动机输出的转矩经传动系统带动车轮前进或后退。图3所示为奥运纯电动客车的基本构成。21电力驱动系统 纯电动汽车的电力驱动系统的构成简图如图4所示，主要由电子控制器、驱动电动机、电动机逆变器、各种传感器、机械传动装置和车轮等组成，其中最关键的是电动机逆变器，电动机不同，控制器也有所不同，控制器将蓄电池直流电逆变成交流电后驱动交流驱动电动机，电动机输出的转矩经传动系统驱动车轮，使电动汽车行驶。该系统的功用是将存储在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能，并能够在汽车减速制动时，将车轮的动能转化为电能充入蓄电池。 驱动电动机是驱动EV行驶的唯一动力装置。目前EV上使用的驱动电动机主要类型有直流电动机、交流电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机等。再生制动是EV节能的重要措施之一。制动时电动机可实现再生制动，一般可回收10%—15%的能量，有利于延长EV的行驶里程。在EV制动系统中，还保留有常规制动系统和ABS，以保证车辆在紧急制动时有可靠的制动性能。关于电动机，本讲座后文将详细讲解。22电源系统 纯电动汽车的电源系统包括车载电源、能量管理系统和充电机等。它的功用是向电动机提供驱动电能、监测电源使用情况及控制充电机向蓄电池充电。 纯电动汽车以动力蓄电池组作为车载皂源，用周期性的充电来补充电能。动力蓄电池组是EV的关键装备，储存的电能、质量和体积，对EV的性能起决定性影响，也是发展EV的主要研究和开发对象。EV发展的症结在于蓄电池，蓄电池技术对EV的制约仍然是EV发展的瓶颈；建立充电站系统、报废蓄电池回收和处理工厂，是推广EV的关键问题。纯电动汽车的常用电源有铅酸蓄电池、镍一镉蓄电池、镍一氢蓄电池、锂离子蓄电池等。车载电源的发展经历了以下几个阶段。 (1)第一代EV蓄电池——铅酸蓄电池。其优点是技术成熟，成本低；其缺点是，比能量和比功率低，不能满足EV续驶里程和动力性能的需求，但进一步发展了阀控铅酸蓄电池、铅布蓄电池等，使铅酸蓄电池的比能量有所提高。 (2)第二代EV蓄电池——高能蓄电池。第二代EV高能蓄电池类型比较多，主要有镍一镉蓄电池、镍一氢蓄电池、钠一硫蓄电池、钠一氯化镍蓄电池、锂离子蓄电池、锂聚合物蓄电池、锌一空气蓄电池和铝一空气蓄电池等。其优点是比能量和比功率都比铅酸蓄电池高，大大提高了EV的动力性能和续驶里程；其缺点是，有些高能蓄电池需要复杂的蓄电池管理系统和温度控制系统，各种蓄电池对充电技术有不同的要求，而且电化学蓄电池中的活性物质在便用一定的期限后会老化变质，以至完全丧失充电和放电功能而报废，从而使EV的使用成本较高。 (3)第三代EV蓄电池——飞轮蓄电池和超级电容器。飞轮蓄电池是电能一机械能一电能转换的电池；超级电容器是电能一电位能一电能转换的电池。这两种储能器在理论上都具有很大的转换能力，而且充电和放电方便迅速，但目前尚处于研制阶段。EV车载电源由高压电源和低压电源两部分组成。高压电源是动力蓄电池组提供的155 V～380 V的高压直流电，动力蓄电池组是供电动机工作的唯一动力源，空调系统的空调压缩机，动力转向系统的转向油泵和制动系统的真空泵等，也需要动力蓄电池组提供动力电能；动力蓄电池组通过DC/AC转换器，供应12 V或24 V的低压电，并储存到低压蓄电池组中，作为仪表、照明和信号装置等工作的电源。 蓄电池管理系统用于对动力蓄电池组充电与放电时的电流、电压、放电深度、再生制动反馈电流、蓄电池温度等进行控制。个别蓄电池性能变化后会影响到整个动力蓄电池组的性能，故需用蓄电池管理系统