新能源车系列二：电动汽车技术详解

碧水孤鹜

纯电动汽车省去了油箱、发动机、变速器、冷却系统和排气系统，相比传统汽车的内燃汽油发动机动力系统，电动机和控制器的成本更低，且纯电动车能量转换效率更高。因为电动汽车的能量来源——电，来自大型发电机组，其效率是小型汽油发动机甚至混合动力发动机所无法比拟的。而随着电能较其他能源的使用费用再不断下降，纯电动汽车因此使用成本也在下降。
   什么样的车辆才能称为电动汽车？
1、电动车辆研发制造运营必须符合国家各项相关法规。整车、零部件性能必须满足国家技术标准和各项具体要求。
2、电动车辆是以电为能源，由电动机驱动行驶的，不再产生新的污染，不再产生易燃、易爆之隐患。
3、电动车辆储能用的电池必须是无污染、环保型的。且具有耐久的寿命，具备超快充电（2-3C以上电流）的功能。车辆根据用途确定一次充电之续行里程，以此装置够用电量的电池组，充分利用公用充电站超快充电以延长续行里程。
4、电动机组应有高效率的能量转换。刹车、减速之能量的直接利用和回收，力求车辆之综合能源利用的高效率。
5、根据车辆用途和行驶场合设定最高车速，且不得超过交通法规的限定值，以合理选择电动机的功率和配置电池组容量。
6、车辆驾驶操作，控制简单有效、工作可靠，确保行车安全。
7、机械、电气装置耐用少维修。车辆运营之费用低廉。
8、以目标市场需求为依据，提供实用、合适车型满足之，力求做到技术、经济、实用、功能诸方面的综合统一。

世界上第一辆“汽车”
　　　早在19世纪后半叶的1873年，英国人罗伯特·戴维森（Robert Davidsson）制作了世界上最初的可供实用的电动汽车。这比德国人戴姆勒（Gottlieb Daimler）和本茨（Karl Benz）发明汽油发动机汽车早了10年以上。
　　戴维森发明的电动汽车是一辆载货车，长4800mm，宽1800mm，使用铁、锌、汞合金与硫酸进行反应的一次电池。其后，从1880年开始，应用了可以充放电的二次电池。从一次电子表池发展到二次电池，这对于当时电动汽车来讲是一次重大的技术变革，由此电动汽车需求量有了很大提高。在19世纪下半叶成为交通运输的重要产品，写下了电动汽车需求量有了很大提高。在19世纪下半叶成为交通运输的重要产品，写下了电动汽车在人类交通史上的辉煌一页。1890年法国和英伦敦的街道上行驶着电动大客车，当时的车用内燃机技术还相当落后，行驶里程短，故障多，维修困难，而电动汽车却维修方便。
  

电动汽车有什么优点
1.本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物较容易，也已有了相关技术。
2. 由于电力可以从多种一次能源获得，如煤、核能、水力等，解除人们对石油资源日见枯竭的担心。
3. 电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，使发电设备日夜都能充分利用，大大提高其经济效益。
4. 有些研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量，正是这些优点，使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个"热点"。

电动汽车的结构组成
11. 电源
电源为电动汽车的驱动电动机提供电能，电动机将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前，电动汽车上应用最广泛的电源是铅酸蓄电池，但随着电动汽车技术的发展，铅酸蓄电池由于比能量较低，充电速度较慢，寿命较短，逐渐被其他蓄电池所取代。正在发展的电源主要有钠硫电池、镍铬电池、锂电池、燃料电池、飞轮电池等，这些新型电源的应用，为电动汽车的发展开辟了广阔的前景。
2. 驱动电动机
驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前电动汽车上广泛采用直流串激电动机，这种电机具有"软"的机械特性，与汽车的行驶特性非常相符。但直流电动机由于存在换向火花，比功率较小、效率较低，维护保养工作量大，随着电机技术和电机控制技术的发展，势必逐渐被直流无刷电动机（BCDM）、开关磁阻电动机（SRM）和交流异步电动机所取代。
3. 电动机调速控制装置
电动机调速控制装置是为电动汽车的变速和方向变换等设置的，其作用是控制电动机的电压或电流，完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。
早期的电动汽车上，直流电动机的调速采用串接电阻或改变电动机磁场线圈的匝数来实现。因其调速是有级的，且会产生附加的能量消耗或使用电动机的结构复杂，现在已很少采用。目前电动汽车上应用较广泛的是晶闸管斩波调速，通过均匀地改变电动机的端电压，控制电动机的电流，来实现电动机的无级调速。在电子电力技术的不断发展中，它也逐渐被其他电力晶体管（入GTO、MOSFET、BTR及IGBT等）斩波调速装置所取代。从技术的发展来看，伴随着新型驱动电机的应用，电动汽车的调速控制转变为直流逆变技术的应用，将成为必然的趋势。
在驱动电动机的旋向变换控制中，直流电动机依靠接触器改变电枢或磁场的电流方向，实现电动机的旋向变换，这使得孔子哈电路复杂、可靠性降低。当采用交流异步电动机驱动时，电动机转向的改变只需变换磁场三相电流的相序即可，可使控制电路简化。此外，采用交流电动机及其变频调速控制技术，使电动汽车的制动能量回收控制更加方便，控制电路更加简单。
4. 传动装置
电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴，当采用电动轮驱动时，传动装置的多数部件常常可以忽略。因为电动机可以带负载启动，所以电动汽车上无需传统内燃机汽车的离合器。因为驱动电机的旋向可以通过电路控制实现变换，所以电动汽车无需内燃机汽车变速器中的倒档。当采用电动机无级调速控制时，电动汽车可以忽略传统汽车的变速器。在采用电动轮驱动时，电动汽车也可以省略传统内燃机汽车传动系统的差速器。
5. 行驶装置
行驶装置的作用是将电动机的驱动力矩通过车轮变成对地面的作用力，驱动车轮行走。它同其他汽车的构成是相同的，由车轮、轮胎和悬架等组成。
6. 转向装置
专项装置是为实现汽车的转弯而设置的，由转向机、方向盘、转向机构和转向轮等组成。作用在方向盘上的控制力，通过转向机和转向机构使转向轮偏转一定的角度，实现汽车的转向。多数电动汽车为前轮转向，工业中用的电动叉车常常采用后轮转向。电动汽车的转向装置有机械转向、液压转向和液压助力转向等类型。
7. 制动装置
电动汽车的制动装置同其他汽车一样，是为汽车减速或停车而设置的，通常由制动器及其操纵装置组成。在电动汽车上，一般还有电磁制动装置，它可以利用驱动电动机的控制电路实现电动机的发电运行，使减速制动时的能量转换成对蓄电池充电的电流，从而得到再生利用。
8. 工作装置
工作装置是工业用电动汽车为完成作业要求而专门设置的，如电动叉车的起升装置、门架、货叉等。货叉的起升和门架的倾斜通常由电动机驱动的液压系统完成。

电动汽车使用电池的要求
1. 比能量
比能量是保证EV能够达到基本合理的行驶里程的重要性能，2h放电率时电池的比能量至少不低于44Wh/kg。   
2. 充电时间  
正常充电时间应小于6h，电池能够适应快速充电的要求，电池快速充电达到额定容量50％时的时间为20min左右。  
3. 连续放电率和自放电率
电池能够适应快速放电的要求，连续1h放电率可以达到额定容量的70％左右。自放电率要低，电池能够长期存放。
4. 运行环境
常温下正常稳定地工作，不受环境温度的影响，不需要特殊的加热、保温热管理系统，能够适应行驶时振动的要求。  
5. 安全可靠性
干燥、洁净，电解质不会渗漏腐蚀接线柱、外壳。不会引起自燃或燃烧，在发生碰撞等事故时，不会对乘员造成伤害。  
6. 寿命和维护
电池的循环寿命不低于1000次，在使用寿命限定期间内，不需要进行维护和修

kenwin550

学习了！！

xiaoqiang010203

看来动力问题很难解决啊！

TD_6036

低压大电流还是高压小电流好些呢？控制方面难度如何？

double

学习了，写的还挺好的

xiaoqiang010203

听说东芝的SCIB电池很厉害！

sky007

来学习学习!

bjb

学习了，谢谢楼主。

cfc0431

学习下，写的挺好的！

kyj8619

电动车的瓶颈还是动力电池呀

paul_lee

赞啊。。总结的不错

tracyzoy

楼上的盆友教我怎么变1角钱吧

dspmotor

楼主介绍的非常详细呀，学习了

motor11

这种帖子好，支持。不至于让人糊里糊涂下载啊。

fairy_1002

收下了，有帮助的材料

tech4

有帮助的资料，收藏了。

huangzf

非常好，值得学习！

安培开关磁阻

淄博安培电气有限公司自2007年以来潜心研发电动汽车专用开关磁阻电机，并分别在微型轿车、面包车、皮卡车上安装测试，其实际运行效果要远高于其他类型电机，可以同时满足高、中、低端市场需求。尤其电机具有成本低，低转速大扭矩起动，小功率实现高速运行，运行电流低等特点，使电动汽车在时速60-90km/h运行时，具有其他类型电机无法比拟的优势，完全具备了商品化和市场化运作。在安装开关磁阻电机的电动汽车上可以使用已经处于成熟期的低成本铅酸电池作为动力源，实现高速运行（普通轿车、皮卡车、面包车应用7.5-15kw电机可使用最高时速达到90km/h以上），大大降低了电动汽车的制造成本和使用成本，提高了电动汽车的经济实用性和商品化。
    所以，开关磁阻电机的逐步成熟和大规模应用将使电动汽车真正实现商品化，能够适应普通消费者的购买能力，真正标志着电动汽车时代的来临。
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