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摘要首先，根据电动汽车的特点，给出了电动汽车的设计思路，分析

了城市交通的特点，提出了小型纯电动汽车的性能指标，设计了小型纯电

动汽车的电气系统总体，对各个控制单元的功能进行了分析。

其次，建立了电动汽车动力系统数学模型，基于电池组输出能量与电

动汽车消耗能量相等的原则，给出了电动汽车续驶里程的计算方法，并对

其影响因素进行了分析，为电动汽车的研究开发提供了理论基础。

再次，探讨了电动汽车的优化设计方法，建立了整车及各个组件的数

学模型和Simulink仿真模型。

最后，基于PLC和变频器设计了驱动控制系统的软硬件结构，该控制

系统能够对电动汽车的转向、前进、倒车、停止、制动进行较为精确的控

制，可以为电动汽车驱动控制器的设计提供新的参考。

关键词电动汽车,参数优化,系统仿真,自动控制,可编程控制器

1绪论

纯电动汽车是以二次电池为储能载体，二次电池以铅酸电池、镍氢电

池、锂离子电池为主。由于二次电池目前在储电量、充放电性能、使用寿

命、成本等方面无法与内燃机相比，因此近一时期以来，研究进展不大，

大多数研究单位已将研究目标转为混合动力汽车。

续驶里程有限:目前市场上使用的电动汽车一次充电后的续驶里程一

般为100～300km，且这个数字通常还需要保持适当的行驶速度及具有良

好的电池管理系统才能得到保证，而绝大多数电动汽车在一般行驶环境下

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50～100km。比起传统燃油汽车而言，电动汽车的较短续

驶里程成为其致命的弱点。

成本过高:目前各式电动汽车能示范运行的，都是在原燃油汽车的底

盘、车厢基础上改装而成的，即将发动机、油箱等系统全数拆下，然后装

上电机、电池等相关配套设备就形成电动汽车。电池、电机及其控制器技

术复杂，其成本太高，另外也由于采用一系列新材料、新技术，致使电动

汽车的造价居高不下。

蓄电池性能难以满足要求:电动汽车使用的普通蓄电池的寿命最多为

4年，与燃油汽车的寿命相比太短。若采用动力足、寿命较长的电池，其

成本较高。普通燃油汽车填充燃料，方便快捷，而当今市场上的电动汽车

充电时间一般在6～8小时，给电动汽车的使用带来极大不便。现有电动

汽车所使用的电池都不能在储存足够能量的前提下保持合理的尺寸和质量。

如果电动汽车自身整备质量大，就会影响加速性能和最大车速的提高。

电动汽车基础设施有待建设:电动汽车即将进入商业化阶段，与大批

量电动汽车正常运行有关的基本配套设施和法律法规还不健全。充电站、

蓄电池更换站、维修站建设基本上处于空白阶段。电动汽车的标准化，汽

车行驶相应的政策法规正在制定之中。电动汽车的基础设施建设是一项巨

大的系统工程。

2电动汽车电气系统设计

电气系统总体配置框图如图2.5所示。整车以车辆管理单元(VMU)作

为主控制单元，以电机驱动控制单元(PMU)、电池管理单元(BMU)及相关控

制电器作为从控制单元，以电动机和蓄电池组作为控制对象。

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:驾驶员控制操纵装置(如踏板、钥匙)向VMU发出命

令，VMU通过通讯网络系统接收控制命令并采集BMU、PMU、整车等的状态

信息进行相应的处理和运算，然后发出操纵指令，PMU,BMU和车载仪表由

通讯网络获得VMU操纵命令，执行命令并反馈信息至VMU。主电池经

DC/DC变换器向VMU及原有车身电气系统（冷风暖风、助力转向、车灯、

音响、喇叭和刮水器等)提供低压电。

图2.5小型纯电动汽车电气系统总体配置框图

对于纯电动汽车，很多部分都由独立的电子控制器进行控制。为了将

整个电动汽车内各