【正文】 崔 圣 祥2010年05月。最后感謝我的父母，在我成長的每一步中，都傾注著他們無私的愛和奉獻(xiàn)。另外我也得到了實驗室里各老師的熱心幫助，讓我在動手能力上有了很大的提高，在此一并表示衷心的感謝。再次感謝吳老師給我提供一次好的鍛煉機(jī)會，通過本課題論文的研究，我分析問題、解決問題的能力得到了很大的提高，這將為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下堅實的基礎(chǔ)。論文研究由于時間限制，還存在很多需要改進(jìn)之處，如缺少電機(jī)的深入研究，電動汽車的車身和整體布置，Simulink仿真模型的詳細(xì)介紹等等。由于受到蓄電池性能的嚴(yán)重制約, 使純蓄電池型電動汽車的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程舉步維艱, 于是混合動力汽車成了內(nèi)燃機(jī)汽車和電動汽車之間的過渡產(chǎn)品, 既充分發(fā)揮了現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)技術(shù)優(yōu)勢, 又盡可能發(fā)揮電機(jī)驅(qū)動無污染的優(yōu)勢。 德國、英國等大力開發(fā)開關(guān)磁阻電機(jī), 優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、可靠, 成本較低, 缺點(diǎn)是質(zhì)量較大, 易于產(chǎn)生噪聲。美國傾向于采用交流感應(yīng)電機(jī), 其主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠, 質(zhì)量較小, 但控制器技術(shù)較復(fù)雜。較適合于市內(nèi)或社區(qū)小范圍內(nèi)使用。今后電動汽車發(fā)展的主要方向：大力發(fā)展純蓄電池驅(qū)動的超微型汽車，進(jìn)一步加強(qiáng)驅(qū)動電機(jī)的研究，立足混合動力, 逐步過渡到純電動汽車。這些存在問題的解決, 需要技術(shù)人員的努力, 更需要政府和社會的大力支持。圖19 車輛狀態(tài)計算模型的Simulink框圖圖20 各個子模型連接后的車輛狀態(tài)計算模型6 結(jié) 論盡管傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車仍在當(dāng)今世界占據(jù)主導(dǎo)地位, 但發(fā)展清潔無污染的電動汽車已是大勢所趨,也是世界各國的必然選擇。圖17 車輪受力模型圖18 滾動阻力和風(fēng)阻力模型圖19就是車輛狀態(tài)計算模型的Simulink框圖，在最后的模型中也將形成一個子系統(tǒng)。地面給車的驅(qū)動力如圖17車輪受力模型所示，此外的滾動阻力和風(fēng)阻力模型如圖18所示，這里用到了一個開關(guān)模塊，因為車速為零時其滾動阻力也為零，右側(cè)為左側(cè)模型形成的子系統(tǒng)。在采用電動輪驅(qū)動時，電動汽車也可以省略傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車傳動系統(tǒng)的差速器。因為驅(qū)動電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向可以通過電路控制實現(xiàn)變換，所以電動汽車無需內(nèi)燃機(jī)汽車變速器中的倒檔。 電動汽車傳動裝置概述電動汽車傳動裝置的作用是將電動機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩傳給汽車的驅(qū)動軸，當(dāng)采用電動輪驅(qū)動時，傳動裝置的多數(shù)部件常常可以忽略。當(dāng)車輛制動圖16 電動汽車再生制動控制系統(tǒng)時，電機(jī)工作于發(fā)電機(jī)工況，將一部分動能或重力勢能轉(zhuǎn)化為電能儲存在超級電容或飛輪中，由于超級電容或飛輪的功率密度大，可以更快速、高效地吸收電機(jī)回饋能量。圖1所示為XJTUEV 1電動汽車再生制動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖15 電子制動系統(tǒng) 電動汽車其他常見及需要注意的技術(shù) 電動汽車再生制動控制系統(tǒng)電動汽車再生制動控制系統(tǒng)（如圖16所示）可以節(jié)約能源、提高續(xù)駛里程，具有顯著的經(jīng)濟(jì)價值和社會效益。就目前技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r來看，電動汽車制動系統(tǒng)的電動化改造通常采用兩種方式，其一為僅改造傳統(tǒng)制動系統(tǒng)的動力源部分，將原來由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的空氣壓縮機(jī)或液壓泵改造為電機(jī)驅(qū)動方式。整個系統(tǒng)的工作如下：來自方向盤傳感器和各種車輛當(dāng)前狀態(tài)的信息送給電子控制子系統(tǒng)后，利用計算機(jī)對這些信息進(jìn)行控制運(yùn)算，然后對車輛轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)發(fā)送指令，使車輛轉(zhuǎn)向，同時車輪轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向阻力傳感器給出的信息也經(jīng)電子控制子系統(tǒng)傳給方向盤子系統(tǒng)中模擬路感的部件。同時通過控制算法可以實現(xiàn)智能化車輛轉(zhuǎn)向，使車輛的操縱穩(wěn)定性很好的保證。當(dāng)電動轉(zhuǎn)向失靈時，會有電磁鎖止機(jī)構(gòu)接合，保證轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)仍能工作。當(dāng)車輛行駛在光滑路面或轉(zhuǎn)彎過急出現(xiàn)嚴(yán)重不足轉(zhuǎn)向，計算機(jī)則使內(nèi)后輪進(jìn)行適當(dāng)制動，以對轉(zhuǎn)向特性進(jìn)行修正（某些系統(tǒng)，如Bosch公司的系統(tǒng)，還會減少發(fā)動機(jī)的輸出，以便配合）。為了保持人們熟悉的駕駛方式和駕駛感覺，該系統(tǒng)并未采用完全電子化的線控操縱系統(tǒng)，其方向盤與前輪仍是機(jī)械地連接，只是在方向盤轉(zhuǎn)向柱與齒輪齒條式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)之間，安裝了一個方向盤與直流無刷電機(jī)共同驅(qū)動的行星機(jī)構(gòu)（方向盤與太陽輪連接，直流無刷電機(jī)與齒圈連接）。駕駛員只需對方向盤轉(zhuǎn)動很小的角度，就可不費(fèi)力地使前輪轉(zhuǎn)動較大角度，以增加在交通繁忙的城市道路上的車輛操控性，尤其是提供了停車轉(zhuǎn)向時駕駛車輛的敏捷度。其轉(zhuǎn)向傳動比直接與車輛速度、行車模式、道路狀況有關(guān)。EPS系統(tǒng)包含下列組件（如圖14所示）：力矩傳感器，檢測轉(zhuǎn)向輪的運(yùn)動情況和車輛的運(yùn)動情況；電控單元，根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器提供的信號計算助力的大??；電機(jī)，根據(jù)電控單元輸出值生成轉(zhuǎn)動力；減速齒輪，提高電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力，并將其傳送至轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）作為傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的替代產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入汽車制造領(lǐng)域。它可根據(jù)轉(zhuǎn)向需要向液壓轉(zhuǎn)向助力器提供壓力油。據(jù)預(yù)測，除了在電動汽車是上應(yīng)用以外，在未來的內(nèi)燃機(jī)和其他動力的車輛中，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使用的數(shù)量會愈來愈多。控制策略用來決定電機(jī)的目標(biāo)電流，并跟蹤該電流，使得電機(jī)輸出相應(yīng)的助力矩。ECU是整個系統(tǒng)的運(yùn)算中心，因此ECU的性能和可靠性至關(guān)重要。傳感器是整個系統(tǒng)的信號源，其精度和可靠性十分重要。4 電動汽車的電動轉(zhuǎn)向、制動及其他系統(tǒng)技術(shù) 電動汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù) 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括硬件和軟件兩個方面。充電器設(shè)置了一個鎖止杠桿以利于插入和取出插頭，同時杠桿還能提供一個確定已經(jīng)鎖緊的信號以確保安全。該快速充電器首次實現(xiàn)了按照被充電電池的實際充電狀態(tài)(電流、電壓、溫度、動態(tài)內(nèi)阻等)對脈沖充電器充電脈沖實施智能化的實時調(diào)節(jié)，將充電器和被充電電池上升為一個系統(tǒng)問題綜合考慮，通過引入智能化調(diào)節(jié)算法，使該充電器具有更廣泛的適用性。圖10 變脈沖快速充電系統(tǒng)組成圖11 充電電流脈沖該快速充電器根據(jù)實時檢測到的電池組的端電壓、充電電流、溫度、動態(tài)內(nèi)阻等信息，按照馬斯充電定律，通過采用智能控制算法實施對充電電流脈沖寬度T、間歇時間T、放電電流脈沖T的分段調(diào)節(jié)，以消除被充電電池組的電極化現(xiàn)象，使電池組時刻處于較佳的電流接受狀態(tài)，提高充電速度和充電效率。 電動汽車的充電技術(shù)充電器作為電動汽車的能量補(bǔ)給裝置，其充電性能關(guān)系到電池組的使用壽命、充電時間。隨著電化學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,燃料電池可能成為電動汽車的主要能源之一。鋰離子的化學(xué)和物理特性帶來了鋰離子電池電壓高、重量輕、能量密度高和能量效率高的突出優(yōu)勢，所以說鋰離子電池在各種動力電池中最具有發(fā)展?jié)摿?。美國SAFI公司作為PNGVG一部分的鋰離子電池研究，正從各個方面向USABA的遠(yuǎn)期目標(biāo)靠近，如比能量、功率密度、循環(huán)壽命等，只有價格（3KWh電池， $150/KWh.）仍未達(dá)到目標(biāo)。雖然性能指標(biāo)不如鋰離子電池，但鎳氫電池仍然會是今后很長時間應(yīng)用廣泛的電池之一。兩種電池都會在未來繼續(xù)發(fā)展，它們在電動汽車上的競爭也會越來越激烈。鉛酸電池的性能雖然沒有什么優(yōu)勢，但是由于技術(shù)成熟，價格便宜，使用安全，仍會在電動汽車動力能源上占有一定的市場。電動汽車的發(fā)展和動力電池的發(fā)展是相互影響，相互促進(jìn)的，常用的電池性能如圖9所示。電池管理系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)處理和計算功能一般由單片機(jī)來完成，其構(gòu)成原理如圖8所示。能量管理是指對電池組充放電過程的控制，其中包括對電池組內(nèi)單體或模塊進(jìn)行電量均衡。數(shù)據(jù)通信是指電池管理系統(tǒng)與整車控制器、電機(jī)控制器等車載設(shè)備及上位機(jī)等非車載設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的功能。目前的電池管理系統(tǒng)都實現(xiàn)了SOC估計功能，SOH技術(shù)尚不成熟。電池狀態(tài)估計包括SOC估計和SOH（State of Health）估計，SOC提供電池剩余電量的信息。其他尚在實驗階段的電池如飛輪電池、太陽能電池，有著壽命長、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在未來的車用電池中也必將占有一席之地。另外，燃料電池的應(yīng)用前景樂觀。表3 各種車用電池的性能比較從目前車用電池的發(fā)展來看，鎳氫電池可能是電動汽車動力能源的首選電池，性能穩(wěn)定，其質(zhì)量比、體積比功率、電池壽命和重復(fù)充放電次數(shù)方面均已達(dá)到USABC（美國先進(jìn)電池聯(lián)合會）性能指標(biāo)。燃料電池直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽芰哭D(zhuǎn)變效率高，比能量和比功率都高，并且、可以控制反應(yīng)過程，能量轉(zhuǎn)化過程可以連續(xù)進(jìn)行，因此是理想的汽車用電池。只要能采用廉價材料，電動汽車用銼離子電池將獲得長足的發(fā)展，目前關(guān)鍵是要降低批量化生產(chǎn)的成本，提高電池的可靠性、一致性及壽命。第1代是鉛酸電池，目前主要是閥控鉛酸電池（VRLA），由于其比能量較高、