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浅谈纯电动车技术及发展

黄光宇

摘要：汽车是我国第二大碳排放源和第二大原油消费领域，节能减排刻不容缓。我国二氧化碳总排放量全球领先，公路运输仅次于煤炭燃烧成为我国第二大二氧化碳排放源，占全国主要城市二氧化碳排放量的16.50%。因此我国提出：20年实现单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%，汽车作为第二大二氧化碳排放源，减排刻不容缓，必将成为未来10年节能减排重点。

电动车是以电力作为能源、由电动机驱动的车辆。他是仅以自身携带的电源为驱动能源的公路运输工具。纯电动车是典型的零排放车。它不燃烧燃料,没有燃烧产生的废气,也没有冷却剂、机油等污染物。在空气污染日益严重、而传统燃油汽车废气排放问题无法彻底解决的情况下,电动车日益受到人们的重视。本文基于上述原因，对纯电动车的结构、性能进行了初步探讨并对纯电动车的发展提出了个人观点。

关键词：排污纯电动车电机电池

纯电动车由底盘、车身、蓄电池组、电动机、控制器和辅助设施等六部分组成。由于电动机具有良好的牵引特性，因此蓄电池汽车的传动系统不需要离合器和变速器。车速控制由控制器通过调速系统改变电动机的转速即可实现。基于环保的思想,利用电动机的可逆工作特性,还可以实现制动能量回收,即在电动车制动时,驱动电机的工作状况由电动机状态转为发电机状态,并将这些能量送回电池,储存起来。（见下图）

一、电动车的电机驱动系统

电机驱动系统是电动车中最关键的系统,电动车运行性能主要决定于电机驱动系统的类型和性能。电动汽车驱动系统由电力驱动系统、电源系统和辅助系统等三部分组成。电力驱动系统包括电子控制器、功率转换器、电动机、机械传动装置和车轮，其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。后一种功能称作再生制动。电源系统包括电源、能量管理系统和充电机，其功用主要是向电动机提供驱动电能、监测电源使用情况以及控制充电机向蓄电池充电。辅助系统包括辅助动力源、动力转向系统、导航系统、空调器、照明及除霜装置、刮水器和收音机等等，借助这些辅助设备来提高汽车的操纵性和乘员的舒适性。

（一）电动车与其它电力驱动系统相比较,有其自身的特点。它对驱动系统有其相应的特殊要求:

1、能够频繁地起动、停车、加减速,对转矩控制的动态性能要求高。

2、电动车驱动的速度、转矩变化范围大,既要工作在恒转矩区,又要运行在恒功率区,同时还要求保持较高的运行效率。

3、能在恶劣工作环境下可靠地工作。在确定了电动车的目标性能后,对与之相匹配的电机驱动系统的性能可提出如下要求:

①电机的转矩、速度特性能满足电动车对驱动性能的要求。

②能实现对输出功率和转矩的迅速、平滑的控制。

③系统整体效率高,功率密度大。

④能够在恶劣的工作环境下可靠地工作。

⑤成本低,易维修。

（二）、电动车驱动系统的组合形式

各个系统在电动汽车上的布置各式各样，这是因为在电动汽车上能量是通过柔性的电线而不是通过刚性联轴器和转轴传输的，因此，电动汽车各个系统或各个部件的布置有很大的灵活性。例如一辆电动机前置，前轮驱动的电动汽车，充电机经汽车前端的充电界面向置于汽车尾部的蓄电池充电。在汽车行驶时，蓄电池经控制器向电动机供电。来自加速踏板的信号输入控制器并通过控制器调节电动机输出的转矩或转速。电动机输出的转矩经汽车传动系统驱动车轮。目前电

能量。在车辆起动和加速时，利用双向DC/DC将存储的能量释放出来，协助电池向电机供电，不但增加了电动汽车一次充电的行驶里程，而且避免了蓄电池的大电流放电，达到了节省能源、降低剎车片磨损和提高蓄电池寿命的目的（见图3）。

2、运行状态监控系统的燃油汽车故障诊断系统功能有限，但是对于电动汽车，其驱动与控制系统由电力电子器件组成，所以可以方便地获取各种传感器信号。在电动汽车上建立适时监控和故障诊断系统，可以为车辆维修服务提供便捷的通道。

3、电动轮技术

电动轮亦称轮内电动机。目前大部分重型矿用自卸汽车所采用的电动轮是直流电动机，而第二代纯电动汽车所采用的是交流传动系统。其工作原理如下：交流传动系统中的永磁式三相同步伺服交流电动机紧凑地收藏于车轮内，电动机的转子通过转子托架与车轮轮毂相联，而轮毂支撑于转向节上，轮胎随同电动机的转子一同旋转；而电动机的定子则通过定子托板、轮毂、转向节连接于车身上。该电动机的转子为永久磁铁，当向电动机的定子线圈中通以交流电流时，定子便会产生旋转磁场，