我国纯电动轿车的应用与发展

402008-1城市车辆图１　电动汽车与内燃机汽车的综合效率对比精油输送发电精油送电充电充电内燃机汽车传统充电电池电动汽车锂离子动力电池电动汽车１００％原油７４％７０％３４％８９％３１％１８％１０％２２％我国纯电动轿车的应用与发展从农业文明到工业文明，人类的生产和生活方式发生了一场大的革命。

机器的采用极大地提高了人类改造自然的能力，使人类在与自然的斗争中取得了辉煌的胜利。

正当人们为地球上每一个角落都深深打上了人类烙印而欢欣鼓舞的时候，２０世纪出现的“八大公害”引起了人们的关注，人们看到了由工业发展所带来的对人类生命的直接危害与威胁。

１　纯电动轿车发展的促进因素１．１　能源安全和环境保护环境保护是２１世纪的主题，能源危机和环境污染己成为全球关注的焦点。

随着我国经济的发展，石油资源的缺乏日益明显。

２０００年，我国机动车消耗石油４５６０万ｔ，占全国石油产量的１／３，预计到２０２０年，国家一年至少需要２．５亿ｔ原油，其中汽车用油将占国家整个用油量的５５％。

与此同时，环境问题日益严重，我国内燃机汽车污染日益严重，尾气、噪声等对环境的破坏到了必须加以控制和治理的程度，特别是一些人口密集，交通拥挤的大中城市，情况更为严重，例如在上海市，２００６年市中心城区内机动车的ＣＯ、ＨＣ、ＮＯx 排放量分别占该区域内相应排放总量的９４％、９８％和７５％。

大气环境保护工作给我国带来了空前的压力。

１．２　纯电动轿车的优势纯电动汽车与传统内燃机引擎张献伟 周　荣内容提要：当今世界节能和环保日益引起关注，因此有“绿色环保交通运输工具”之称的纯电动轿车正在加快发展。

本文介绍了我国纯电动轿车研究的动态和成果，提出目前纯电动轿车研究的关键技术，并对它未来的发展做了展望。

关键词：纯电动轿车　现状 关键技术汽车在构造上的主要差异为动力系统。

与传统内燃机引擎汽车相比，纯电动汽车在以下几个方面具有不可比拟的优越性。

（１）纯电动汽车的能源是由发电厂提供的电力，给畜电池充电、发电，不仅可以用传统的矿物燃料，也可用太阳能、水力等多种资源，还可以利用旋转零件转动或制动时的惯性能量。

（２）能量利用效率高。

从图１中可以看出，纯电动汽车的效率比内燃机汽车要高１倍左右。

（３）纯电动汽车为零排放汽车，这对改善空气质量、保护环境具有重大意义。

因此，对汽车工业而言，纯电动汽车是未来解决能源危机和环境恶化的希望所在。

在部分发达国家和地区纯电动汽车实际生产能力己接近产业化，与之相关的技术、市场、管理和计划等问题正是这些国家当前的研究热点。

２　我国纯电动轿车研究现状２．１　研究概述“十五”“８６３”电动汽车重大专项的科研项目已于２００６年初基本结束。

该重大专项国家投入科研经费８．８亿元，经过将近５年的关键技术公关和产品研发，我国在汽车电池、电机和电控三大关键技术方面相继取得突破；在电动汽车整车设计、驱动系统和电池管理系统，尤其是锂离子电池和燃料电池等高性能动力电池的研制方面取得了重大进展，开发了全面的性能试验、可靠性试验及安全性试验，开展了不同规模的示范运行，一些产品还上了发改委汽车新产品公告。

２．２　研究现状及主要成果以“十五”“８６３”电动汽车重大专项为依托，遵循“产学研”相结合的方针，天津清源电动车辆公司、奇瑞汽车公司和万向电动汽车公司等单位开发出了多个系列的纯电动轿车。

ＸＬ系列纯电动轿车开发项目是天津清源电动车辆有限责任公司承担的国家“８６３”专项，以天津一汽生产的ＸＬ２０００、威乐和威姿３款轿车为原型开发的纯电动轿车，该系列纯电动轿车完成了新产品公告所要求的各项试验，尤其是完成了整综 述412008-1城市车辆车电磁兼容性试验和锂电池纯电动轿车的实车碰撞试验。

以整车轻量化设计，系统一体化设计，整车控制策略优化，电池包均衡，热管理、故障诊断和高压电安全管理和双ＣＡＮ总线网络技术等为重点开展了大量的科研攻关，取得了重大进展。

各项性能指标不仅超过了国家“８６３”计划电动汽车重大专项任务合同书的要求，而且整车在部分核心关键技术和整体性能方面，达到了国际先进水平。

其主要性能指标见表１所示。

奇瑞汽车有限公司与上海交大等国内十多家单位共同承担了国家“８６３”电动汽车重大专项“ＱＰ纯电动轿车”项目。

该项目解决了一些电动汽车相关共性技术，取得了一些具有自主知识产权的成果，２００３年９月通过国家科技部组织的专家验收。

６辆样车一次充电均可行驶２００ｋｍ以上，最高时速达１６０　ｋｍ／ｈ，百公里加速时间为１６．１ｓ，最大爬坡度２０％，该类型车采用交流异步电机驱动，由锂离子动力电池组供电。

２００６年１月，万向集团承担的国家“８６３”项目即“杭州市区工况下电动汽车运行考核试验研究”和“ＷＸ纯电动汽车动力总成”通过国家验收。

万向集团开发出了较完善的电动汽车动力总成开发试验平台和零部件性能检测平台，并在高能量聚合物锂离子动力电池、一体化电机及其驱动控制系统等一系列关键技术环节取得突破性进展，完成了１２辆纯电动轿车的开发，累积了１５万ｋｍ路试经验。

据权威机关的测试结果，万向电动轿车的最高车速可达１２６ｋｍ／ｈ，经济车速下的最大续驶里程可达３８０ｋｍ，１００ｋｍ平均耗电量１１度。

比亚迪Ｆ３纯电动轿车续驶里程达到３００ｋｍ，最高时速１５０ｋｍ／ｈ，最大爬坡度大于３０％，０～１００ｋｍ／ｈ加速时间为１３．５ｓ，百公里耗电１２度，该车由比亚迪自主研发的铁电池提供电能，额定容量为１２０Ａ・ｈ，工作电压３１０Ｖ，快速充电７０％只需１０ｍｉｎ，整车由永磁同步电机驱动，额定功率为３５ｋＷ，最大功率７５ｋＷ，最大转速６７００ｒｐｍ，最大扭矩２８５Ｎ・ｍ，在性能上与普通汽车具有可比性，在起步加速方面，甚至还要优于汽油版的Ｆ３轿车。

经过１０多年的努力，我国在电动汽车方而取得了不少重大突破，具体来说，像纯电动概念车及其相关技术的研究已取得了重大进展，部分整车技术指标接近国际水平，纯电动改装车开发具备了小批量生产能力，还建成了我国自己的电动汽车试验示范区，开展了电动汽车标准、法规、运行机制和政策研究，纯电动汽车关键部件的产业化基础得到了加强。

但是纯电动轿车在我国的发展与发达国家相比仍存在许多不足。

在整体技术上，新的电子控制系统是传统汽车上所没有的，对电动汽车的工作有着重要的影响，这一技术的使用中国比起国外还相差很远；在蓄电池方面，国外已成功开发出了铝空气电池、镍氢电池及锂离子电池等高能电池，而中国的高能电池正在研制中，并且由于制造水平的限制，电池质量远不如国外。

在电动汽车标准上，目前中国已经制定了部分电动汽车标准，但是与国外完善的电动汽车标准相比，仍存在不足，应进一步制定和完善电动汽车的国家标准；在性价比上，由于一些关键技术尚未突破，并且基础设施不完备，造成电动汽车的价格和使用成本均比传统汽车高。

在美国和日本等国家，政府通过制定减免税收，分时段计算电费等优惠政策鼓励消费者购买或使用电动汽车，从而迅速形成一定的电动汽车市场，但我国在政策上显得相对滞后。

３　纯电动轿车发展的关键技术３．１　新型电源技术动力电池是各种电动车辆的主要能量载体和动力来源，也是电动车辆的整车成本的主要组成部分。

动力电池自身技术的提高和成组应用技术的发展成为电动车辆市场化和商业化的关键因素之一。

在经历了铅酸电池、镍氢电池、钠硫电池等多种类型的发展和探索后，纯电动轿车采用的新型电源目前主要集中在阀控铅酸动力电池、镍氢动力电池和锂离子（锂聚合物）电池，它们的主要性能参数见表２。

从长远发展来看，由于铅酸蓄电池过于笨重（比容量低），且衰减快、技术改进已到尽头而不具前景；镍氢电池目前在一些领域应用还比较广泛，但其记忆性、比容量一般和单体电压低等缺陷是无法改进的；而锂离子动力蓄电池具有更高的能量密度，因此有较好的前景。

３．２　驱动电机车用驱动电机系统是新能源汽车的关键零部件，是纯电动轿车动力系统总成的心脏。

现在纯电动轿车上已逐步采用机电一体化驱动系 车 型ＸＬ－１纯　ＸＬ－２纯　８６３电动轿车　电动轿车　指标最高车速，ｋｍ／ｈ１２３．６１０１．６≥１０００～５０ｋｍ／ｈ加速时间／ｓ６．８６．５≤１０最大爬坡度／％＞３０＞３０＞２０续驶里程 　等速／ｋｍ２６０２５２．９≥１５０ 工况／ｋｍ１７２１７２≥９０噪声／ｄＢ（Ａ）６８．９６８．１—表１　ＸＬ系列纯电动轿车主要性能指标综 述422008-1城市车辆表２　最具有潜力的电动车用动力电池主要性能参数比能量比功率循环寿命电池放电价／Ｗ・ｈ／ｋｇ／Ｗ／ｋｇ／次／元／ｋＷｈ新型铅酸电池３０～５０２００～４００≥１０００３．０５镍氢电池５０～７０３００～４００≥１０００９．６锂离子电池１２０～１４０１５００１２００１０．２的关键技术主要集中在ＳＯＣ估计、热管理、电量均衡和故障诊断上，其中以ＳＯＣ估计和热管理最为核心。

整车控制器是整车控制系统的核心部件，承担了数据交换、安全管理、驾驶员意图解释和能量分配的任务。

采用先进的ＤＳＰ技术来实现整车的控制策略，先根据驾驶员的命令和当前车辆行驶状况来解析驾驶员的命令，并计算出当前所需功率和扭矩，然后结合当前电机的工作状态和电池电量等决定电机输出力，以实现优化控制。

目前，较理想的整车控制系统一般采用ＣＡＮ总线通信连接，利用全数字控制，提高控制效率和稳定性。

纯电动轿车各部分的实时状态被发送到ＣＡＮ总线上，以供整车控制器和液晶显示器用。

４　结束语面临各国新一代汽车的蓬勃发展，我们不能坐以待毙，必须积极行动起来，努力开发适应我国资源和环境状况的新一代以电动汽车为主的清洁能源汽车，不仅要尽快在开发相应车型、关键零部件及电动汽车总成上拥有独立的知识产权，还要在汽车消费观念上有重大的转变，同时在汽车产业化政策上给予大力的支持。

电动汽车作为新一代交通工具，必将在不久的将来获得更大的市场，我们一定要牢牢把握住这一机遇与挑战，力争使我国的汽车业在新的起点中有所作为。

统来驱动汽车，驱动系统的结构变得更加紧凑，传动效率大大提高，控制也更加方便，电动汽车的驱动系统正由通用化向专用化方向发展。

现代纯电动轿车对电机驱动系统的基本要求如下：高密度小型轻量化、高效率、高可靠性、高耐久性、高适应性以及调速范围宽等。

我国电动汽车用驱动电机系统经过“十五”“８６３”的集中研发，完成了国家重点专项预定指标，开发出了一系列满足各类整车要求的样机系统，其中包括交流感应电机、开关磁阻电机、永磁无刷电机（包括无刷直流电机和永磁同步电机）等，详见表３。

这些成果的主要性能和技术指标都达到了国际同类产品的水平。

３．３　纯电动轿车控制器整车控制系统由整车控制器、通信系统、部件控制器以及驾驶员操纵系统构成，主要功能是根据驾驶员的操作和当前的工况，在保证安全和动力性要求的前提下选择尽可能优化的工作模式。