纯电动汽车的基本构成及其关键技术

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来对整个动力蓄电池组及其每一单体蓄电池进行监控，保持各个单体蓄电池间的一致性。动力蓄电池组必须进行周期性的充电，高效率充电装置和快速充电装置是EV使用时所必须的辅助设备，可采用地面充电器、车载充电器、接触式充电器或感应式充电器等进

行充电。

23辅助系统

纯电动汽车辅助系统主要包括辅助动力源、空调器、动力转向系统、导航系统、刮水器、收音机及照明和除霜装置等。辅助动力源主要由辅助电源和DC/AC转换器组成，其功用是向动力转向系统、空调及其他辅助设备提供电力。

2.4控制系统

EV的控制系统主要是对动力蓄电池组的管理和对驱动电动机的控制。EV的控制系统的主要作用有：将加速踏板、制动踏板机械位移的行程量转换为电信号，输入至中央控制单元，通过动力控制单元控制驱动电动机运转；计算动力蓄电池组剩余电量和剩余续驶里程；对整车低压系统的电子、电器装置进行控制；采用各种各样的传感器、报警装置和自诊断装置等，对整个动力蓄电池组一功率转换器一驱动电动机系统进行监控并及时反馈信息和报警。

25安全保护系统

动力蓄电池组具有高压直流电，因此必须设置安全保护系统，以确保驾驶人、乘员和维修人员在驾驶、乘坐和维修时的安全。另外，纯电动汽车必须配备电气装置的故障自诊断系统和故障报警系统，在电气系统发生故障时自动控制EV 不能起动等，及时防止事故的发生。

2.6车身及底盘