电动汽车关键技术发展综述

电动汽车关键技术发展综述

乔茜

（国网山西省电力公司太原供电公司山西太原030012）

摘要：自从人类发明了汽车之后，人们的生产和生活有了新的面貌，焕然一新。汽车可以帮助生产活动运输货物，缩短运输的时间。除此之外，人们的出行因为有了汽车变得更加快捷和方便。汽车工业在加快发展步伐的过程中，人们感受到了从使用汽车中得到的好处，但是，人们不得不面对的是，汽车工业给环境带来巨大的压力，环境污染更加严重。资源短缺的问题也由于大量的汽车需求显得格外突出。如何对汽车新动力进行开发，发展汽车新能源这一话题引起了社会的广泛关注和重视。电动汽车就是在对汽车新动力进行了开发和对汽车新能源进行了发展的基础上生产出来的，当今对电动汽车的关键技术进行研究是非常必要的。

关键词：电动汽车；新动力；能源；

引言

在汽车未来发展三大趋势“智能，环保，安全”的影响下，国内外都在积极发展电动汽车。与传统车辆比，电动汽车因无污染、结构简单、机械传动部件少、转矩响应快，加速性能好等优点，近年来成为国内外的研究热点。本文将对电动汽车三大核心技术—电动汽车驱动电机及其控制技术、电池及其管理技术、和整车控制技术进行分析研究，指出其存在的问题和优缺点，并对未来电动汽车的发展趋势进行展望。

1电动汽车的优点

1.1环境污染较小

传统汽车对环境造成污染主要是由于其排放的污染空气的气体，这种情况不会出现在电动汽车上。支撑电动汽车运行的电力来自于各种发电厂和发电站，而氮氧化物是火力发电厂排放的主要污染物之一，这些被排放出来的NOx远远不及内燃汽车排放的气体量，因此对环境不会有很大的威胁。

1.2噪声低

我们经常听到的汽车噪声很大一部分是来自发动机引起的噪声。在噪声产生方面，电动汽车所制造出来的噪音远远小于内燃机汽车制造出来的噪音。这主要是因为在行使的过程中，电动汽车一点不聒噪，即使是在加速的过程中，那些由于动力部分引起的振动的分贝也微乎其微。

1.3效率高

怠速损失现象是不会在电动汽车身上发生的。电动汽车在制动的过程中，能对能源进行回收。电动机承担着将很大比例的电池能量转化成电动汽车动力的职责，无论是在配送电效率还是在最终效率方面，内燃机相比电动汽车几乎只能望其项背。

1.4结构简单，维修方便

电动汽车一个突出的特征是结构简单，这个特征使得它很容易被使用者所操控。事实上，它也会节省使用者很多精力，因为它需要更换的零部件和维护都很少。一旦有了质量优良的巡航能力优越的电动汽车，那么内燃机汽车势必会慢慢地被电动汽车所代替。

1.5智能化

不难发现，电动汽车的智能化程度是比较高的，尤其是在和内燃机汽车进行比较的时候，这个特征就格外引人注目。它将先进的电子信息技术融入到自身的系统内部，智能化程度得到了大大地提高。电动汽车的控制系统和各个电子部件共同工作，对系统进行控制。例如自动空调系统和安全气囊系统等的存在，都对电动汽车的智能化做出了不可磨灭的贡献。

2电动汽车类型和发展状况

按照不同的划分标准，电动汽车的类型也有所不同。首先按照动力源可以将电动汽车划分成三种类型。①动力来自两种以上能源的混合电动汽车，汽车在这些能源的共同作用下被驱动起来，例如汽油发动机和蓄电池机等。②动力来源于蓄电池的纯电动汽车。③动力源自燃料电池的燃料电池电动汽车。如果按照使用功能进行划分，电动汽车可以被广泛地应用到各种情况下，无论是市政工程专用车辆还是随处可见的出租车都可以是电动汽车。

3电机及其控制技术

3.1电机类型及性能比较

在汽车行驶过程中，工况复杂多变，经常伴有频繁的起步、加速、减速、怠速等，因此，电动汽车用驱动电机不同于工业电机，其应具备较高转速及较大的调速范围，功率密度大，过载能力强、体积小、质量轻、可靠性好以及成本低等性能。直流电机控制简单，在早期的电动汽车开发中应用较多，但是其高速运转时电刷和转向器之间会产生电火花，可靠性大大降低，寿命也比较短。目前主要应用在低速、低成本的小型电动车上。交流电机结构简单，易于操作，可靠性能好，成本低廉，在大功率场合性能优于直流电机，但其控制器成本高，调速性能较差。目前欧美市场的电动车上应用较多。开关磁阻电机结构简单，调速范围宽，电机响应速度快，控制灵活，但实际应用中存在转矩波动性大和噪声大等缺点，目前在电动车领域的应用范围不是很广。永磁同步电机具有较高的功率密度，转矩平稳性强，调速范围宽，运行可靠性好的优点，此外体积比较小，质量也比较轻，目前在电动车上应用范围较广，也是各大高校和企业的研发热点。

3.2电机控制技术

合理的电机控制技术不仅能充分发挥整车的动力性能，还能改善整车的安全性以及经济性。目前在电动汽车上应用的电机可控制方式主要有三种：矢量控制、直接转矩控制及变频调速控制。矢量控制分为无速度传感器控制和最大效率控制，前者是利用电机的参数、电机电压和电机电流综合估算电机转速，能够简化电机系统，降低电机成本以及提高电机的可靠性；而后者是通过电机参数和负载条件变化来改变励磁电流，从而实现电机的损耗最小、效率最大的目标。直接转矩控制解决了矢量控制中解耦的问题，用定子磁通定向的方式替换转子磁通定向，再通过控制定子磁链的幅值和定子磁链相对于转子磁链的夹角，最终达到控制转矩的目的。由于直接转矩的控制手段直接、结构简单、控制性能优良和动态响应迅速，因此非常适合电动汽车的控制。变频调速控制主要是通过变频器实现的，变频器利用电力半导体器件的通断作用可以将工频电源变换为另一频率的电源，从而实现调节电机转速的目的。由于变频调速控制系统的启动电流小、起动转矩大、调速性能好，调速精度高等优点，使得它的应用比较广泛。随着控制理论技术的发展，一些智能控制算法被应用到电机上，如PID控制、模糊自适应控制、神经网络控制以及滑膜变结构控制，提高电机的动态响应能力，增强了电机系统参数的鲁棒性，从而大大改善了电机的驱动性能。

3.3电源技术

3.3.1镍氢蓄电池在不断发展的技术带来巨大影响的过程中，镍氢蓄电池的比能量从最初的80-85W•h/kg提高到了当前的90W•h/kg甚至更高，循环使用寿命从620次提高到了高于2200次。

3.3.2镍镉蓄电池继铅酸蓄电池之后，镍镉蓄电池被广泛地应用到了各行各业中的各个领域。它显著的优点是可以在短时间内充足电能，有着比铅酸蓄电池多两倍的循环使用寿命，最多的时候可以达到两千一百次。但是它也存在着一个较为严重的缺点：事实上很多国家对镍镉蓄电池的使用进行了限制和禁止，这主要是因为在使用镍镉蓄电池的时候会带来重金属镉污染的问题，而且它花费的费用也是比较昂贵的。

3.3.3锂电池受到众多汽车公司的青睐和重视的锂电池凭借着自身的高能量被人们广泛地使用着，120W•h/kg的比能量，锂离子电池理论值也可达到580W•h/kg，循环使用的寿命也是比较长的，大概在1400次左右。它也能实现在短时间内充满电量，花费的时间大概是3-5h。

结束语

人们的生产和生活因为人类社会有了汽车的存在出现了新的面貌，并由此焕然一新。汽车可以帮助人们把生产的原料、产品等运输到需要的地方，由于汽车在运输上的使用，从始发地到目的地之间的运输时间大大缩短了，耗费的人力资源也减少了。除此之外，因为有了汽车，人们的出行变得更加快捷和方便。

参考文献：

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[2]王丹，续丹，曹秉刚.电动汽车关键技术发展综述[J].中国工程科学，2013（01）：68-72.

[3]李秀芬，雷跃峰.电动汽车关键技术发展综述[J].上海汽车，2006（01）：8-10.