【正文】 展速度最快的少數(shù)幾個(gè)國(guó)家之一，特別是在混合動(dòng)力汽車的產(chǎn)品發(fā)展方面， 日本居世界領(lǐng)先地位。 國(guó) 外主要國(guó)家電動(dòng)汽車發(fā)展情況 世界 各國(guó)著名的汽車廠商都在加緊研制各類電動(dòng)汽車，并且取得了一定程度的進(jìn)展和突破。北京理工大 學(xué)等單位初步完成了北京理工科凌電動(dòng)車輛股份有限公司密云電動(dòng)車輛產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)基地的建設(shè)，并于 2021 年 12月 30 日順利通過(guò)北京市公共交通總公司組織的示范運(yùn)行車組驗(yàn)收。 純電動(dòng)汽車 ： 目前純電動(dòng)轎車和純電動(dòng)客車均已通過(guò)國(guó)家質(zhì)檢中心的型式認(rèn)證試驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。長(zhǎng)安汽 車公司采用同軸 ISG 輕度混合方案，成功開(kāi)發(fā)了第二輪功能樣車和第三輪性能樣車，并在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展了混合動(dòng)力專用發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)。各車型均已完成功能樣車開(kāi)發(fā)。在 10 月舉行的必比登世界清潔汽車挑戰(zhàn)賽上，我國(guó)自主研發(fā)的燃料電池轎車在 7 個(gè)單項(xiàng)獎(jiǎng)中獲得 5 個(gè) A(在高速蛇行障礙賽、噪音、排放 、能耗、溫室氣體減排 5 個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)方面的最高等級(jí) )的好成績(jī)，燃料電池城市客車也以較高的技術(shù)性能和可靠性在挑戰(zhàn)賽中取得了良好的成績(jī)。 我國(guó)電動(dòng)汽車的發(fā)展模式 燃料電池汽車 ： 均采用電 電混合驅(qū)動(dòng)方案，在整車操控性能、行駛性能、安全性能、燃料利用率等方面均已得到較大提高。為此，從 2021 年 10 月起，國(guó)家共計(jì)撥款 億元作為這一重大科技專項(xiàng)的經(jīng)費(fèi)。 2 我國(guó)電動(dòng)汽車發(fā)展情況 我國(guó)電動(dòng)汽車的發(fā)展概況 與世界其他國(guó)家一樣，電動(dòng)汽車研發(fā)工作在我國(guó)也正在如火如荼的進(jìn)行著。電動(dòng)汽車在解決道路交通事故方面和傳統(tǒng)汽車相比也具有一定優(yōu)勢(shì)。電動(dòng)汽車使用的能源是可以用與發(fā)電的一切能源。 我國(guó)面臨的形式也十分嚴(yán)峻， 國(guó)內(nèi) 的石油儲(chǔ)藏量和開(kāi)采量相當(dāng)有限，隨著汽車保有量的增加，石油需求越來(lái)越多，目前已不 能 自給，不足部分主要通過(guò)進(jìn)口來(lái)滿足 ，長(zhǎng)江職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 而且每年成遞增趨勢(shì)。目前時(shí)間范圍內(nèi)使用的主要能源有石油、煤、天然氣、核能（原子能）、水能、風(fēng)能以及可再生資源等。 汽車面臨的挑戰(zhàn)之二就是能源供應(yīng)問(wèn)題。 隨著人民生活水平的提高，人類對(duì)生存環(huán)境的要求也越來(lái)越高，降低汽車的有害排放物的呼聲與日俱增，在美國(guó)已經(jīng)出臺(tái)了部分汽車零排量的法規(guī)，在我國(guó)也正在籌劃實(shí)施用于北京 2021 年的 “ 零排放 ” 車隊(duì)。汽車的環(huán)境危害包括汽車雜生產(chǎn)過(guò)程中、使用中和報(bào)廢后的環(huán)境大氣污染（包括溫室氣體、臭氧層破壞和空氣污染）、水質(zhì)污染、廢棄物、環(huán)境噪聲、電波對(duì)人體的危害及對(duì)用電器的干擾等。但同時(shí)也面臨 著 來(lái)自環(huán)境保護(hù)、能源短缺、道路交通事故等方面越來(lái)越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，并帶來(lái)了一系列的負(fù)面效應(yīng)。汽車的普及程度和技 術(shù)水平已成為一個(gè)國(guó)家或地區(qū)現(xiàn)代 化 程度的標(biāo)志。 關(guān)鍵詞： 電動(dòng)汽車 挑戰(zhàn) 主要構(gòu)造和原理 存在的問(wèn)題 發(fā)展趨勢(shì) 長(zhǎng)江職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 引言 汽車自誕生起已 有 100 多年的歷史，其發(fā)展速度不斷的加快，與人們的聯(lián)系越來(lái)越緊密。長(zhǎng)江職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 ： 當(dāng)今世界節(jié)能和環(huán)保日益引起關(guān)注，因此電動(dòng)汽車正在加速發(fā)展，本文綜合論述了純電動(dòng)汽車的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)、主要構(gòu)造和原理、存在的問(wèn)題。并對(duì)它們的未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)作了展望。汽車已不再是一個(gè)簡(jiǎn)單的代步的運(yùn)輸工具，已成為許多人的生活必需品和文化生活的一部分，甚至成為一些人的流動(dòng)辦公室。 汽車已成為當(dāng)今人類社會(huì)不可缺少的交通工具，它對(duì)人類的進(jìn)步產(chǎn)生了不可替代的巨大推動(dòng)作用。汽車在其生命的全周期內(nèi)對(duì)公共環(huán)境和公眾健康甚至生命產(chǎn)生了一系列的危害，此即汽車的環(huán)境危害。汽車的環(huán)境大氣 污染包括兩層含義：其一是汽車排放的二氧化碳、硫化物、氮氧化物等使溫室效應(yīng)加劇、臭氧層破壞和形成酸雨等大氣環(huán)境問(wèn)題；其二是汽車尾氣排放的各種化合物和臭味氣體等造成的局部空氣污染（特別是城市空氣污染），進(jìn)而對(duì)人類和動(dòng)植物產(chǎn)生危害，嚴(yán)重威脅著人類的身體健康。因此，就目前的情況來(lái)看，環(huán)境 公害 是汽車行業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)。從人類對(duì)可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)的出發(fā)，人類應(yīng)設(shè)法減少對(duì)有限的石油資源的消耗，并且應(yīng)積極研究石油枯竭后汽車的能源問(wèn)題。雖然每年都有新的油田、氣田的發(fā)現(xiàn)，但是這些資源都是有限的，總有一天會(huì)消耗殆盡。 由于電動(dòng) 汽車具有突出的環(huán)保方面的優(yōu)勢(shì)，使得電動(dòng)汽車的開(kāi)發(fā)和研究成為各國(guó)開(kāi)發(fā)綠色汽車的主流。因此使用電動(dòng)汽車可以擺脫汽車對(duì)化石燃料的依賴，改善能源結(jié)構(gòu)，使能源供給多樣化，使能源的供給有保障。因此，開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車是迎接汽車面臨挑戰(zhàn)的重要對(duì)策之一。 十五期間，國(guó)家從維護(hù)我國(guó)能源安全、改善大 氣環(huán)境、提高汽車工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、實(shí)現(xiàn)我國(guó)汽車工業(yè)的跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略高度考慮，設(shè)立 電動(dòng)汽車重大科技專項(xiàng) ，通過(guò)組織企業(yè)、高等院校和科研機(jī)構(gòu)，集中國(guó)家、地方、企業(yè)、高校、科研院所等方面的力量進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)。 我國(guó)電動(dòng)汽車重大科技專項(xiàng)實(shí)施 4 年來(lái)，經(jīng)過(guò) 200 多家企業(yè)、高校和科研院所的 2021 多名技術(shù)骨干的努力，目前已取得重要進(jìn)展：燃料電池汽車已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)出性能樣車，燃料電池轎車?yán)塾?jì)運(yùn)行 4000km，燃料電池客車?yán)塾?jì)運(yùn)行 8000km；混合 動(dòng)力客車已在武漢等地公交線路上試驗(yàn)運(yùn)行超過(guò) 14 萬(wàn) km； 純 電動(dòng)轎車和純電動(dòng)客車均已通過(guò)國(guó)家有關(guān)認(rèn)證試驗(yàn)。 2021 年 5月在北京召開(kāi)的世界氫能大會(huì)上，我國(guó)自主研發(fā)的燃料電池轎車和客車樣車與世界領(lǐng)先的奔馳公司樣車同堂展示，引起了世界的驚贊。 長(zhǎng)江職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 混合動(dòng)力汽車 ： 一汽、東風(fēng)、長(zhǎng)安、奇瑞等汽車公司對(duì)此都投入了較大的人力、物力。 2021 年 11 月 8 日，湖北省啟動(dòng)武漢電動(dòng)汽車試驗(yàn)示范運(yùn)行工作，先后投 yk6 輛由東風(fēng)電動(dòng)車輛股份有限公司研制的混合動(dòng)力客車，已累計(jì)運(yùn)行 14萬(wàn) km，載客 15 萬(wàn)人次；混合動(dòng)力轎車按 ECE 城市工況與基本車型進(jìn)行的對(duì)比試驗(yàn)顯示，其燃料經(jīng)濟(jì)性提高 40%左右，達(dá)到了節(jié)油的目的。 經(jīng)過(guò)國(guó)家檢測(cè)機(jī)構(gòu)測(cè)試，動(dòng)力性能接近參考車的水平，綜合油耗降低 17%，排放達(dá)到歐 Ⅲ 標(biāo)準(zhǔn)。天津清源電動(dòng)車輛有限公司等單位研發(fā)的純電動(dòng)轎車，其整車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、續(xù)駛里程、噪聲等指標(biāo)已超過(guò)法國(guó)雪鐵龍公司贈(zèng)送的純電動(dòng)轎車和箱式貨車，初步形成了關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)能力。小批量研發(fā)生產(chǎn)的 4種車型、近 40輛公交車即將投入北京市奧運(yùn)電動(dòng)示范車隊(duì)的示范運(yùn)行。 第一，日本 ： 一直以來(lái)，出于對(duì)能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)的關(guān)注及占領(lǐng)未來(lái) 世界 市場(chǎng)的考慮，日本十分重視電動(dòng)汽車的研制與開(kāi)發(fā)。目前，世界上能夠批量產(chǎn)銷混合動(dòng)力汽車的企業(yè)，只有日本的豐田和本田兩家汽車公司。該轎車于 2021 年 7 月開(kāi)始出口北美，同年 9 月開(kāi)始出口歐洲，現(xiàn)在已經(jīng)在全世界 20多個(gè)國(guó)家上市銷售。根據(jù)豐田汽車公司的測(cè)試， PRIUS長(zhǎng)江職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 轎車在城市工況下比同 等排量的花冠轎車節(jié)油 %；在市郊節(jié)油 %，綜合節(jié)油%。2021 年 9月 15 日，一汽集團(tuán)與日本豐田汽車公司在北京舉行了混合動(dòng)力汽車合作項(xiàng)目簽字儀式，宣布雙方在 2021 年內(nèi)，共同生產(chǎn)豐田 PRIUS 混合動(dòng)力轎車。 繼 PRIUS 混合動(dòng)力轎車之后，豐田汽車公司還推出了 ESTIMA 混合動(dòng)力汽車和搭載軟混合動(dòng)力系統(tǒng)的 CROWN 轎車。此外，本田汽車公司開(kāi)發(fā)的 Insight 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車也已投放市場(chǎng)，供不應(yīng)求。日產(chǎn)汽車公司近日宣布，將于 2021 年向美國(guó)市場(chǎng)銷售Altima 牌混合動(dòng)力汽車，這是其于 2021 年與豐田汽車公司簽署聯(lián)合生產(chǎn)混合動(dòng)力汽車協(xié)議的第一個(gè)產(chǎn)品。 美國(guó)能源部與三大汽車公司于 1993 年簽訂了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車開(kāi)發(fā)合同，其中通用汽車公司投入 億美元，福特汽車公司投入 億美元，克萊斯勒汽車公司投入 8480 萬(wàn)美元，進(jìn)行為期 5年的研制開(kāi)發(fā)工作，并于 1998 年北美國(guó)際汽車展上展出了樣車。 長(zhǎng)江職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 3－ 1 純電動(dòng)汽車（ EV） EV 概述 采用電能作為能源的電動(dòng)車輛，已有 100 多年的歷史，現(xiàn)在已具有多種多樣的電動(dòng)車輛。 EV 是一種最好的 “ 零污染 ” 或 “ 超低污染 ” 的車輛。 EV 的基本組成部分 1） 車載電源的發(fā)展 第一代的 EV電池都是鉛酸蓄電池。 第二代的高能電池有鋰離子電池、鋰聚合物電池、鋅空電池和鋁空氣電池等。但是二代電池中的活性物質(zhì)在使用一定期限后，會(huì)老化變質(zhì)以至于賞識(shí)充電和放電的功能而報(bào)廢，從而增加了 EV的成本。燃料電池直接將燃燒的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能，能量轉(zhuǎn)換率高，比能量和比功率高，并且燃料電池能量裝化過(guò)程可以連續(xù)進(jìn)行，電動(dòng)汽車類型 純電動(dòng)汽車車 混合動(dòng)力汽車 燃料電池汽車 鉛酸蓄電池 鈉硫電池 鎳鋅電池 空氣電池 鋰離子電池 內(nèi)燃機(jī) +電池 燃料電池蓄電池 燃料電池電容 +太陽(yáng)能 蓄電池 +電容（飛輪） 蓄電池 燃料電池 儲(chǔ)能器 電容 飛輪 H2燃料電池 甲醇燃料電池 重燃料電池 長(zhǎng)江職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 反應(yīng)過(guò)程能夠有效地控制，是較 理想的電動(dòng)汽車電池，一些關(guān)鍵技術(shù)正在不斷地突破，并且在使用上能夠取得了良好的效果。為了便于向一些低壓用電設(shè)備供電，動(dòng)力電池組還有 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。 電池組的管理系統(tǒng) 動(dòng)力電池組的管理系統(tǒng)包括對(duì)動(dòng)力電池組的充電和放電時(shí)的電流、電壓、放電深度、再生制動(dòng)反饋的電流、電池的自放電率、電池的溫度等進(jìn)行控制。 1） 電池組管理系統(tǒng)組成 EV 上動(dòng)力電池組是它的主要電源， EV 全靠動(dòng)力電池組提供電源。 2） 動(dòng)力電池組管理系統(tǒng)的功能和作用 動(dòng)力電池組管理系統(tǒng)要承擔(dān)動(dòng)力電池組的全面管理，一方面保證動(dòng)力電池組的正常運(yùn)作，顯示動(dòng)力電池組的動(dòng)態(tài)響應(yīng)并及時(shí)報(bào)警，使駕駛員隨時(shí)都能掌握動(dòng)力電池組的情況。 長(zhǎng)江職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 32 電池組管理系統(tǒng)組成 驅(qū)動(dòng)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)是 EV 的動(dòng)力裝置，這也是 EV 與內(nèi)燃機(jī)汽 車的根本區(qū)別之處。 EV 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)操縱系統(tǒng)共同組成，隨著 EV結(jié)構(gòu)形式不同，采用了不同驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 EV的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總布置形式有以下幾 種，其特征如表 21 所示： 1） 傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)模式 2） 電動(dòng)機(jī) — 驅(qū)動(dòng)橋組合式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 3） 電動(dòng)機(jī) — 驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 4） 輪轂電動(dòng)機(jī)分散驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 表 31 EV 的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總體布置形式、 結(jié)構(gòu)模型、特征 項(xiàng)目 結(jié)構(gòu)模型 特征 電池管理系統(tǒng) 熱管理系統(tǒng) 電池管理系統(tǒng) 線路管理系統(tǒng) 電池組組合方式 電池組分組和支架布置 通風(fēng)管道系統(tǒng)和風(fēng)扇 溫度管理 ECU及溫度傳感器 熱能的管理和應(yīng)用 電池組電壓測(cè)試 電池組電流測(cè)試 電池組和單元電池的溫度測(cè)試 SOC 計(jì)算及顯示技術(shù) 電池組剩余電量顯示 車輛在線可行駛里程顯示 自動(dòng)診斷系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng) 安全防護(hù)系統(tǒng) 動(dòng)力電池組分組及連接 動(dòng)力電線束 手動(dòng)或自動(dòng)斷電器 傳感器的類型 傳感器的電線束 長(zhǎng)江職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)模式 ； 傳動(dòng)系統(tǒng)，包括離合器 、 變速器 、 傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)橋等總成； 、 驅(qū)動(dòng)橋前置 、 （ FF），電動(dòng)機(jī)前置 、 驅(qū)動(dòng)橋后置（ FR）等各種驅(qū)動(dòng)模式； ，效率低，不能充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的性能 電動(dòng)機(jī) —驅(qū)動(dòng)橋組合式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 速齒輪 、差速器等驅(qū)動(dòng)總成，形成 電動(dòng)機(jī) — 驅(qū)動(dòng)橋組合式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)； 、 驅(qū) 動(dòng)橋前置 、 （ FF），電動(dòng)機(jī)前置 、 驅(qū)動(dòng)橋后置（ FR） 、 驅(qū)動(dòng)橋后置（ RR）等驅(qū)動(dòng)模式； ，傳動(dòng)效率高，安裝方便 電動(dòng)機(jī) —驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 速齒輪 、差速器等驅(qū)動(dòng)總成，電動(dòng)機(jī)有一個(gè)空心軸，有一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的半軸從電動(dòng)機(jī)空心軸中通過(guò)； 、 驅(qū)動(dòng)橋前置 、 （ FF），電動(dòng)機(jī)前置 、 驅(qū)動(dòng)橋后置（ FR） 、 驅(qū)動(dòng)橋后置（ RR）等驅(qū)動(dòng)模式； ，傳動(dòng)效率高，可以作為驅(qū)動(dòng)橋布置在車長(zhǎng)江職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 架下面 輪轂電動(dòng)機(jī)分散驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 輪轂中，可以有 4 2