電動汽車的原理與技術(shù)詳解

1、原理與技術(shù)電動車完全攻略縱觀汽車發(fā)展史，電動汽車比搭載內(nèi)燃機(jī)的奔馳專利一號車還要早面世半個世紀(jì)。而在二十一世紀(jì)的今天，電動汽車又將會成為未來新能源的最終解決方案。毫無疑問，電動汽車最大的優(yōu)勢便是無排放污染。電動汽車在行駛時與燃料電池車一樣不會產(chǎn)生尾氣，可以做到真正意義上的零排放。另外，由于電能做為可快速再生能源，它可以由多種清潔能源如水力、核能、太陽能、風(fēng)力、潮汐等快速轉(zhuǎn)化而來，所以可以有效地減少汽車對石油資源的依 賴。同時通過對車載電池的回收利用，電動汽車對環(huán)境保護(hù)和減少大氣污染的有益推動是無需質(zhì)疑的。其次電動汽車還具有噪音低，結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便等特點(diǎn)。電動汽車還具有噪音低，結(jié)構(gòu)簡單，使

2、用維修方便等特點(diǎn)不過我們也要清晰的看到，純電動汽車的普及需要相當(dāng)長的過程，這不僅僅是汽車本 身的技術(shù)問題，同時還牽涉著社會問題。 如何將快速充電鉆建設(shè)成如同當(dāng)今加油站一樣便捷 的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)并不是一朝一夕能完成的巨大工程，并且這當(dāng)中石油巨頭， 汽車公司，政府多方的角力結(jié)果也將明顯的影響著這一進(jìn)程發(fā)展的快慢。1 .電動車的心臟：電動機(jī)電力驅(qū)動及控制系統(tǒng)是電動車輛的核心，也是區(qū)別與內(nèi)燃機(jī)車輛的最大不同點(diǎn)。電力 驅(qū)動及控制系統(tǒng)由驅(qū)動電動機(jī)、電池組和電動機(jī)的調(diào)速控制裝置等組成。 電動車的其他裝置則基本與內(nèi)燃機(jī)車輛相同。 純電動汽車是完全用電動機(jī)來取代發(fā)動機(jī)驅(qū)動的，不少人認(rèn)為電動機(jī)的動力沒有發(fā)動機(jī)好，然而在

3、先進(jìn)的交流電機(jī)的驅(qū)動下，現(xiàn)代電動汽車的動力性甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了不少大排量內(nèi)燃機(jī)。電動機(jī)可以在相當(dāng)寬廣的速度范圍內(nèi)高效地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，這意味著電動車甚至只需要單級減速齒輪就可以驅(qū)動車輛。事實(shí)上，電動機(jī)驅(qū)動與發(fā)動機(jī)相比有兩大技術(shù)優(yōu)勢：首先，發(fā)動機(jī)能高效產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩時 的轉(zhuǎn)速被限制在一個較窄的范圍內(nèi)（即經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)），因此需要變速器適應(yīng)這一特性。而電動 機(jī)可以在相當(dāng)寬廣的速度范圍內(nèi)高效地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，這意味著電動車甚至只需要單級減速齒輪就可以驅(qū)動車輛。其次，由于高度電氣化的控制系統(tǒng)引入，電動機(jī)實(shí)現(xiàn)動力輸出的快速響應(yīng)能力遠(yuǎn)高于發(fā)動機(jī)，這意味著電動機(jī)的響應(yīng)比發(fā)動機(jī)更加靈敏。在先進(jìn)的交流電機(jī)的驅(qū)動下，現(xiàn)代電動汽車的動力性甚

4、至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了不少大排量內(nèi)燃通用在十年前推出的第一款電動汽車EV1便可以實(shí)現(xiàn)百公里加速小于8秒，最高車速為130km/h（電子限速）。而在1994年研發(fā)時，通用EV1原型車更是創(chuàng)下了最高車速295km/h的驚人記錄。不過量產(chǎn)電動車一般并不會完全發(fā)揮出電動機(jī)的全部實(shí)力，因?yàn)殡妱榆嚿洗钶d的電池所儲存的電量十分寶貴。為了節(jié)省電力，量產(chǎn)電動車的加速性能大多與同級的內(nèi)燃機(jī)車型接近或略優(yōu)（電動跑車除外）。2 .電動車的油箱”：電池組制約電動汽車發(fā)展的主要問題還是集中于電池成本較高，充電時間長，續(xù)駛里程較短。近年來，不少汽車公司和研究機(jī)構(gòu)的最新研究正在逐漸彌補(bǔ)電動汽車的這些先天缺陷。目前饃氫電池和鋰電池為不少

5、電動車和混合動力車所使用，其中饃氫電池可快速充電，循環(huán)壽命長，同時它不存在重金屬污染，也被稱為綠色電池”，但是比能量沒有鋰電池高。鋰電池有很多種類，例如鋰離子電池、鋰熔鹽電池、鋰聚合物電池，其具備較高的能量密度，等比功 率大、比能量高，非常適合作為電動車車載電池。近年來，鋰電池的研究使其在壽命和穩(wěn)定 性方面有大幅提升，因此鋰電池很可能成為未來電動車的主力電池類型。鋰電池很可能成為未來電動車的主力電池類型，而國家電網(wǎng)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)目前還不得知。由富士汽車，東電和NEC鋰電合作開發(fā)的富士 R1e純電動車代表了目前純電動汽車領(lǐng) 域的前沿科技。富士 R1e電動汽車的車重僅為 870公斤，在一臺最高功率 4

6、0kW的電動機(jī) 的帶動下，其最高車速可以達(dá)到100km/h。車載電池可以保證最大 80公里的續(xù)駛里程。由東電公司主要負(fù)責(zé)完成的車載電池充電系統(tǒng)可以在15分鐘之內(nèi)充入80%的電量。如此快速的充電時間，使得電動汽車的使用者不再為長達(dá)數(shù)小時的充電時間而頭痛了。另外，由NEC鋰電公司開發(fā)的車載電池壽命可以達(dá)到10年或20萬公里。這款富士 R1e純電動車預(yù)計將會于明年在日本上市，折合售價低于20萬人民幣。日產(chǎn)Leaf電動車采用薄型化鋰電池模塊，由日產(chǎn)與 NEC合資的AESC汽車能源公司所生產(chǎn)供應(yīng)即將量產(chǎn)上市的日產(chǎn) Leaf電動車，一大突破同樣也是鋰電池的應(yīng)用。Leaf電動車采用薄型化鋰電池模塊，由日產(chǎn)與

7、 NEC合資的AESC汽車能源公司所生產(chǎn)供應(yīng)。在完全充滿電 的情況下，日產(chǎn) Leaf電動車最長續(xù)駛里程可以達(dá)到160公里，這一續(xù)航能力已經(jīng)可以滿足70%消費(fèi)者每日的駕駛里程所需。同時日產(chǎn)為這套鋰電池提供8年/16萬公里質(zhì)保，消除消費(fèi)者對于電池壽命的后顧之憂。充電電量顯示為了提升電動車的實(shí)用性，日產(chǎn) Leaf電動車提供兩種充電插槽和兩種充電方式。其中 快速充電插槽可在 30分鐘內(nèi)充電80%;而利用一般家庭 200伏特電源進(jìn)行充電，則需時約 8小時完成充電。日產(chǎn) Leaf在車頭前方布置兩組充電插槽，可分別就一般200伏特電壓或快速充電系統(tǒng)進(jìn)行充電；而在前擋玻璃處也具備充電電量顯示。電力驅(qū)動控制系統(tǒng)

8、按工作原理可劃分為車載電源模塊、電力驅(qū)動主模塊和輔助模塊三大部分3 .電動車的神經(jīng)中樞：電控系統(tǒng)電力驅(qū)動控制系統(tǒng)是電動車的神經(jīng)中樞，它將電動機(jī)，電池和其他輔助系統(tǒng)互為連接并且加以控制。電力驅(qū)動控制系統(tǒng)按工作原理可劃分為車載電源模塊、電力驅(qū)動主模塊和輔助模塊三大部分。 EV sy51em contieuralionChar iOri”kMltrfMy>> Qriving鑿T l Moifrul b Oa-b&ard GWKtf. " charsetRm產(chǎn)僧、， Qlk Clurfin jElectri-cityEEtiOfl電力驅(qū)動主模塊主要由中央控制單元、驅(qū)動控制

9、器、電動機(jī)、機(jī)械傳動裝置等組成。車載電源模塊主要由電池電源、能源管理系統(tǒng)和充電控制器三部分組成。由于電動機(jī)驅(qū)動所需的等級電壓往往與輔助裝置的電壓要求不一致，輔助裝置所要求的一般為12V或24V的低壓電源，而電動機(jī)驅(qū)動一般要求為高壓電源， 并且所采用的電動機(jī)類型不同， 其要 求的電壓等級也不同。為滿足該要求，可以用多個12V或24V的蓄電池串聯(lián)成 96 -384V高壓直流電池組，再通過 DC/DC轉(zhuǎn)換器供給所需的不同電壓。DC/DC轉(zhuǎn)換器能源管理系統(tǒng)的主要功能是在汽車行駛中進(jìn)行能源分配，協(xié)調(diào)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。能源管理系統(tǒng)與電力驅(qū)動主模塊的中央控制單元配合一起控制發(fā)電回饋，使在電動汽車降速制動和下坡滑行時進(jìn)行能量回收，從而有效地利用能源，提高電動汽車的續(xù)航能力。 充電控制器則是把電網(wǎng)供電制式轉(zhuǎn)換為對蓄電池充電 要求的制式，即把交流電轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電壓的直流電，并按要求控制其充電電流。電力電子控制電力驅(qū)動主模塊主要由中央控制單元、驅(qū)動控制器、電動機(jī)、機(jī)械傳動裝置等組成。中央控制單元根據(jù)加速踏板與制動踏板的輸入信號