电动汽车的原理与技术详解

原理与技术电动车完全攻略

纵观汽车发展史，电动汽车比搭载内燃机的奔驰专利一号车还要早面世半个世纪。而在二十一世纪的今天，电动汽车又将会成为未来新能源的最终解决方案。毫无疑问，电动汽车最大的优势便是无排放污染。电动汽车在行驶时与燃料电池车一样不会产生尾气，可以做到真正意义上的零排放。另外，由于电能做为可快速再生能源，它可以由多种清洁能源如水力、核能、太阳能、风力、潮汐等快速转化而来，所以可以有效地减少汽车对石油资源的依赖。同时通过对车载电池的回收利用，电动汽车对环境保护和减少大气污染的有益推动是无需质疑的。其次电动汽车还具有噪音低，结构简单，使用维修方便等特点。

电动汽车还具有噪音低，结构简单，使用维修方便等特点

不过我们也要清晰的看到，纯电动汽车的普及需要相当长的过程，这不仅仅是汽车本身的技术问题，同时还牵涉着社会问题。如何将快速充电钻建设成如同当今加油站一样便捷的服务网络并不是一朝一夕能完成的巨大工程，并且这当中石油巨头，汽车公司，政府多方的角力结果也将明显的影响着这一进程发展的快慢。

1.电动车的心脏：电动机

电力驱动及控制系统是电动车辆的核心，也是区别与内燃机车辆的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电池组和电动机的调速控制装置等组成。电动车的其他装置则基本与内燃机车辆相同。纯电动汽车是完全用电动机来取代发动机驱动的，不少人认为电动机的动力没有发动机好，然而在先进的交流电机的驱动下，现代电动汽车的动力性甚至远远超过了不少大排量内燃机。

电动机可以在相当宽广的速度范围内高效地产生转矩，这意味着电动车甚至只需要单

级减速齿轮就可以驱动车辆。

事实上，电动机驱动与发动机相比有两大技术优势：首先，发动机能高效产生转矩时的转速被限制在一个较窄的范围内(即经济运行区)，因此需要变速器适应这一特性。而电动机可以在相当宽广的速度范围内高效地产生转矩，这意味着电动车甚至只需要单级减速齿轮就可以驱动车辆。其次，由于高度电气化的控制系统引入，电动机实现动力输出的快速响应能力远高于发动机，这意味着电动机的响应比发动机更加灵敏。

在先进的交流电机的驱动下，现代电动汽车的动力性甚至远远超过了不少大排量内燃

机

通用在十年前推出的第一款电动汽车EV1便可以实现百公里加速小于8秒，最高车速为130km/h(电子限速)。而在1994年研发时，通用EV1原型车更是创下了最高车速295km/h 的惊人记录。不过量产电动车一般并不会完全发挥出电动机的全部实力，因为电动车上搭载的电池所储存的电量十分宝贵。为了节省电力，量产电动车的加速性能大多与同级的内燃机车型接近或略优(电动跑车除外)。

2.电动车的“油箱”：电池组

制约电动汽车发展的主要问题还是集中于电池成本较高，充电时间长，续驶里程较短。近年来，不少汽车公司和研究机构的最新研究正在逐渐弥补电动汽车的这些先天缺陷。目前镍氢电池和锂电池为不少电动车和混合动力车所使用，其中镍氢电池可快速充电，循环寿命长，同时它不存在重金属污染，也被称为“绿色电池”，但是比能量没有锂电池高。锂电池有很多种类，例如锂离子电池、锂熔盐电池、锂聚合物电池，其具备较高的能量密度，等比功率大、比能量高，非常适合作为电动车车载电池。近年来，锂电池的研究使其在寿命和稳定性方面有大幅提升，因此锂电池很可能成为未来电动车的主力电池类型。

锂电池很可能成为未来电动车的主力电池类型，而国家电网规定的标准目前还不得知。

由富士汽车，东电和NEC锂电合作开发的富士R1e纯电动车代表了目前纯电动汽车领域的前沿科技。富士R1e电动汽车的车重仅为870公斤，在一台最高功率40kW的电动机的带动下，其最高车速可以达到100km/h。车载电池可以保证最大80公里的续驶里程。由东电公司主要负责完成的车载电池充电系统可以在15分钟之内充入80%的电量。如此快速的充电时间，使得电动汽车的使用者不再为长达数小时的充电时间而头痛了。另外，由NEC 锂电公司开发的车载电池寿命可以达到10年或20万公里。这款富士R1e纯电动车预计将会于明年在日本上市，折合售价低于20万人民币。

日产Leaf电动车采用薄型化锂电池模块，由日产与NEC合资的AESC汽车能源公司

所生产供应

即将量产上市的日产Leaf电动车，一大突破同样也是锂电池的应用。Leaf电动车采用薄型化锂电池模块，由日产与NEC合资的AESC汽车能源公司所生产供应。在完全充满电的情况下，日产Leaf电动车最长续驶里程可以达到160公里，这一续航能力已经可以满足70%消费者每日的驾驶里程所需。同时日产为这套锂电池提供8年/16万公里质保，消除消费者对于电池寿命的后顾之忧。

充电电量显示

为了提升电动车的实用性，日产Leaf电动车提供两种充电插槽和两种充电方式。其中快速充电插槽可在30分钟内充电80%；而利用一般家庭200伏特电源进行充电，则需时约8小时完成充电。日产Leaf在车头前方布置两组充电插槽，可分别就一般200伏特电压或快速充电系统进行充电；而在前挡玻璃处也具备充电电量显示。

电力驱动控制系统按工作原理可划分为车载电源模块、电力驱动主模块和辅助模块三

大部分

3.电动车的神经中枢：电控系统

电力驱动控制系统是电动车的神经中枢，它将电动机，电池和其他辅助系统互为连接并且加以控制。电力驱动控制系统按工作原理可划分为车载电源模块、电力驱动主模块和辅助模块三大部分。

电力驱动主模块主要由中央控制单元、驱动控制器、电动机、机械传动装置等组成。

车载电源模块主要由电池电源、能源管理系统和充电控制器三部分组成。由于电动机驱动所需的等级电压往往与辅助装置的电压要求不一致，辅助装置所要求的一般为12V或24V的低压电源，而电动机驱动一般要求为高压电源，并且所采用的电动机类型不同，其要求的电压等级也不同。为满足该要求，可以用多个12V或24V的蓄电池串联成96 -384V高压直流电池组，再通过DC/DC转换器供给所需的不同电压。

DC/DC转换器

能源管理系统的主要功能是在汽车行驶中进行能源分配，协调各功能部分工作的能量管理，使有限的能量源最大限度地得到利用。能源管理系统与电力驱动主模块的中央控制单元配合一起控制发电回馈，使在电动汽车降速制动和下坡滑行时进行能量回收，从而有效地利用能源，提高电动汽车的续航能力。充电控制器则是把电网供电制式转换为对蓄电池充电要求的制式，即把交流电转换为相应电压的直流电，并按要求控制其充电电流。

电力电子控制

电力驱动主模块主要由中央控制单元、驱动控制器、电动机、机械传动装置等组成。中央控制单元根据加速踏板与制动踏板的输入信号，向驱动控制器发出相应的控制指令，对电动机进行起动、加速、降速、制动控制。驱动控制器的功能是按中央控制单元的指令和电动机的速度、电流反馈信号号，对电动机的速度、驱动转矩和旋转方向进行控制。

逆变器