【正文】 有效利用車載可用能量極為關(guān)鍵。為增強(qiáng)續(xù)航里程，就需要在以下方面做重點(diǎn)研究：簡化機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)、采用新型輕質(zhì)高強(qiáng)度材料、提高蓄電池能量密度等等實(shí)現(xiàn)。正是能量少的特點(diǎn)，目前絕大多數(shù)純電動車都制作成微型車樣式。目前電動汽車制造價(jià)格總體較高。業(yè)界內(nèi)看好的蓄電池主要包括磷酸鋰鐵電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池、鎳氫電池等，價(jià)格都難以承受。②能源補(bǔ)充添加特點(diǎn)。③維護(hù)與維修特點(diǎn)。⑸電動汽車性能指標(biāo)①最高車速限制。但是受蓄電池影響，其正常速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)汽車。對于其最高車速，應(yīng)在電動汽車相關(guān)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的前提下提出。傳統(tǒng)汽車受慣性影響較大，其加速性能表現(xiàn)欠佳。亦可利用電動機(jī)短時(shí)過載能力提高其加速性能。爬坡能力指汽車在良好的路面上，以最大驅(qū)動力行駛所能爬行的最大坡度。④能量利用效率。⑤續(xù)駛里程。⑥車載電源系統(tǒng)里程壽命。即蓄電池報(bào)廢前所能行駛最大里程數(shù)。汽車工業(yè)成為資金與技術(shù)密集、規(guī)模效應(yīng)明顯、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度大的支柱性龍頭產(chǎn)業(yè)。在給人類帶來福祉的同時(shí)，汽車也帶來許多不幸與災(zāi)難。⑴交通事故頻發(fā)。從全世界發(fā)生的第一起交通死亡案例至今，已累計(jì)超過3200萬人死于交通事故。雖然我國在交通安全方面制定了多項(xiàng)規(guī)章制度，但是仍然不能有效遏制交通事故的發(fā)生 。雖然交通事故由人、車、路、環(huán)境等諸多因素互為影響引起的，但是改善汽車性能和交通管理是能夠有效降低交通事故發(fā)生的關(guān)鍵因素。石油作為全球性戰(zhàn)略物資，其能源是有限的化石型燃料。目前我國成為第二大石油進(jìn)口國，根據(jù)現(xiàn)階段汽車工業(yè)發(fā)展趨勢，我國石油進(jìn)口依存度將繼續(xù)增大。面臨如此嚴(yán)峻的能源形勢，我國汽車業(yè)必須加大對新能源汽車的研發(fā)力度，早日實(shí)現(xiàn)汽車業(yè)的升級換代產(chǎn)品。汽車對環(huán)境污染包括大氣污染、噪音污染和振動等。據(jù)國家環(huán)保局統(tǒng)計(jì)，我國機(jī)動車尾氣排放在城市大氣污染中的分擔(dān)率已高達(dá)80%。隨著人類生活水平的提高，對生存環(huán)境的要求也越來越高，降低汽車尾氣排放的呼聲日益高漲。⑷道路擁堵。%的速率飛速增長，截至2011年8月底。在未來相當(dāng)長的時(shí)間里，我國汽車市場仍舊保持快速增長勢頭。可以看出，傳統(tǒng)的汽車行業(yè)發(fā)展已經(jīng)遇到了前所未有的阻礙。而電動汽車研發(fā)過程中的種種跡象表明，電動汽車技術(shù)的發(fā)展將帶來一片開闊的天地，電動汽車的性能優(yōu)化有望承擔(dān)重任，為解決能源危機(jī)和環(huán)境污染帶來可觀的效益，這一結(jié)論已經(jīng)引起各國政府和汽車業(yè)界的高度重視。按儲能裝置分類：鉛酸蓄電池、鋰電池、鎳氫蓄電池、鈉硫蓄電池；按驅(qū)動電動機(jī)分類：直流電動機(jī)、交流電動機(jī)、永磁無刷電動機(jī)、開關(guān)磁阻電動機(jī)；按驅(qū)動結(jié)構(gòu)布局分類：傳統(tǒng)驅(qū)動模式、電動機(jī)—驅(qū)動橋組合驅(qū)動方式、電動機(jī)—驅(qū)動橋整體式驅(qū)動方式、輪轂電機(jī)分散驅(qū)動方式。電動機(jī)驅(qū)動和發(fā)動機(jī)驅(qū)動相比具有2大技術(shù)勢：⑴發(fā)動機(jī)能高效產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速被限定在較窄范圍內(nèi)，必須增添龐大繁瑣的變速機(jī)構(gòu)適應(yīng)該特性。主要原因在于電動機(jī)屬于電氣執(zhí)行元件，發(fā)動機(jī)則屬于機(jī)械執(zhí)行元件，而電氣執(zhí)行響應(yīng)速度通常較之機(jī)械響應(yīng)速度快幾個(gè)數(shù)量級。不僅能夠使各項(xiàng)指標(biāo)性能提高，而且簡化了汽車結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了制造成本的降低。電力驅(qū)動控制系統(tǒng)決定了整個(gè)電動汽車的結(jié)構(gòu)組成及其性能特征，屬于電動汽車的核心，相當(dāng)于傳統(tǒng)汽車發(fā)動機(jī)與其它功能以機(jī)電一體化方式的組合體，這正是電動汽車區(qū)別與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的最大不同點(diǎn)。⑴車載電源模塊車載電源模塊由蓄電池電源、能量管理系統(tǒng)與充電控制器三部分構(gòu)成。蓄電池作為純電動汽車的唯一能源，除了供給汽車驅(qū)動行駛所需電能外，還必須供應(yīng)汽車上各種輔助裝置的工作電源。圖25 電力驅(qū)動控制系統(tǒng)組成與工作原理圖再者，由于制造工藝的因素，即使同一批次的蓄電池其電解液濃度和性能也存在個(gè)性差異，在進(jìn)行組裝前，必須對每塊蓄電池進(jìn)行檢測并記錄，盡量實(shí)現(xiàn)性能接近的蓄電池同組組裝，有利于動力電池組性能的穩(wěn)定以及使用壽命的延長。能源管理系統(tǒng)的主要功能是在汽車行駛過程中進(jìn)行合理的能源分配，協(xié)調(diào)各功能部分工作的能量管理，使有限的電池能量得到最大限度利用（最優(yōu)化）。為了提高蓄電池性能的穩(wěn)定性與延長使用壽命，需要實(shí)時(shí)監(jiān)控電源的使用情況，對蓄電池的狀態(tài)參數(shù)（蓄電池溫度、電解液濃度、蓄電池內(nèi)阻、電池端電壓、當(dāng)前電池剩余容量、放電時(shí)間、放電電流、放電深度等）進(jìn)行檢測，根據(jù)要求對蓄電池環(huán)境溫度進(jìn)行溫度控制、通過限流控制避免蓄電池過充、過放，對狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行顯示與報(bào)警，實(shí)時(shí)顯示在駕駛室顯示操縱臺上，便于駕駛員隨時(shí)掌握并配合操作，根據(jù)需要及時(shí)對蓄電池進(jìn)行充電并維護(hù)保養(yǎng)。充電控制器主要功能是把電網(wǎng)供電制式轉(zhuǎn)換成蓄電池要求的制式（AC/DC與充電電流控制）。為了適應(yīng)駕駛室傳統(tǒng)操縱習(xí)慣，電動汽車保留了加速踏板、制動踏板及其它操縱手柄或按鈕。①中央控制單元。，向驅(qū)動控制器發(fā)相應(yīng)信號驅(qū)動電動機(jī)進(jìn)行起動、加速、減速、制動控制等；，配合車載電源模塊的能量管理系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電回饋，向蓄電池充電；，方便駕駛員了解汽車狀態(tài)；，配合輔助模塊的動力轉(zhuǎn)向單元，對輪轂電機(jī)進(jìn)行電子式差速轉(zhuǎn)向控制。按照中央控制單元的指令和電動機(jī)的速度、電流反饋信號，對電動機(jī)速度、驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行控制。：通過DC/DC變換器進(jìn)行調(diào)壓調(diào)速控制；：通過DC/AC變換器進(jìn)行調(diào)頻調(diào)壓矢量控制；：通過控制脈沖頻率進(jìn)行調(diào)速控制。電機(jī)在電動汽車中具有電動和發(fā)電雙重功能，即正常行駛過程中用作電動機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能；在減速和滑行過程中用于發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。電機(jī)與驅(qū)動控制器構(gòu)成的驅(qū)動控制系統(tǒng)是電動汽車中最為關(guān)鍵的部件，直接影響電動汽車的各項(xiàng)功能指標(biāo)。將電動機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩傳輸給汽車的驅(qū)動軸，帶動汽車車輪行駛。⑶輔助模塊輔助模塊包括輔助動力電源、動力轉(zhuǎn)向單元、駕駛室顯示操縱臺及各種輔助裝置等。輔助動力源供給電動汽車各種輔助裝置所需的動力電源，一般選用12V或24V直流低壓電源，向電子輔助動力轉(zhuǎn)向、制動力調(diào)節(jié)控制、照明、車載空調(diào)、電動門窗等在內(nèi)的各種輔助裝置提供所需能源。轉(zhuǎn)向裝置是為實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)彎設(shè)置，由方向盤、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向輪構(gòu)成?，F(xiàn)代汽車一般采用輔助動力轉(zhuǎn)向裝置，目前較為理想的是電子控制動力轉(zhuǎn)向系EPS，電動汽車適合選用電控電動轉(zhuǎn)向系（內(nèi)燃機(jī)汽車大多數(shù)采用電控液力轉(zhuǎn)向系）。③駕駛室顯示操縱臺。④其它輔助裝置。其主要目的是為了提升汽車操縱性、舒適性、安全性而設(shè)置的。2）汽車底盤 汽車底盤作為整個(gè)汽車的基體，不僅起著支撐蓄電池、電動機(jī)、驅(qū)動控制器、汽車車身、空調(diào)在內(nèi)的各種輔助裝置作用，而且將電動機(jī)動力進(jìn)行傳遞和分配，按照駕駛員需求行駛。電動汽車底盤根據(jù)實(shí)際的不同類型有很大的變動，總體而言朝著輕便、簡化的方向發(fā)展。車內(nèi)布局則盡量減少剛性機(jī)械部件連接的動能傳動，選取柔性電纜，使得電動汽車車內(nèi)布局有較大靈活度。總體而言，對于電動汽車各個(gè)部件的總體布局依據(jù)為：符合車輛動力學(xué)對汽車重心的要求，并盡可能降低汽車質(zhì)心高度。若電動汽車能源與其它能源有機(jī)結(jié)合復(fù)合利用，可以改善電動汽車加速性能，提高續(xù)航里程，成為電動汽車實(shí)用化的有效途徑之一。 混合動力電動汽車 （中間過渡模式） HEV定義及優(yōu)點(diǎn)參考國際能源組織(IEA)相關(guān)文獻(xiàn)：能量與功率傳送路線具有如下特點(diǎn)的車輛稱之為HEV：①傳動到車輪推進(jìn)車輛運(yùn)動的能量，至少來自兩種不同的能量轉(zhuǎn)換裝置（內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)鉁u輪、電動機(jī)、液壓馬達(dá)等）；②轉(zhuǎn)換裝置至少由兩種不同的能量儲存裝置（燃油箱、蓄電池、超級電容、高壓儲氫罐等）吸取能量；③從儲能裝置流向車輪的通道（能量通道），可逆通道與不可逆通道并存；④可逆通道儲能裝置供應(yīng)的是電能。混合動力汽車設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮其純電動運(yùn)行模式，這樣可以用來改善在城市工況中的尾氣排放問題（城市工況下開啟純電動模式），這樣混合動力電動汽車的尾氣排放在一定程度上較之內(nèi)燃機(jī)汽車具有很大的改善，特別是怠速時(shí)的尾氣排放問題，降低了城市環(huán)境污染。三大動力總成：發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動電機(jī)采取串聯(lián)方式組成，發(fā)動機(jī)不直接參與SHEV的驅(qū)動，它與電動機(jī)合成只作為電能供應(yīng)系統(tǒng)。動力系統(tǒng)的蓄電池作為主要動力源，要求蓄電池容量較大。圖26 蓄電池單向驅(qū)動電動機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖發(fā)電機(jī)或蓄電池雙向驅(qū)動電動機(jī)形式，其發(fā)動機(jī)—發(fā)電機(jī)組功率要求較大，作為主要的動力系統(tǒng)；蓄電池動力容量較大，補(bǔ)充峰值功率。優(yōu)點(diǎn)：發(fā)動機(jī)可以固定在工況點(diǎn)工作，因此可以使發(fā)動機(jī)在有害排放物最低與效率最高的工作點(diǎn)工作。串聯(lián)式混動汽車主要適應(yīng)于城區(qū)低速行駛工況，才會體現(xiàn)出串聯(lián)式混動汽車的最大特點(diǎn)。2大動力總成：發(fā)動機(jī)、電動/發(fā)電機(jī)并聯(lián)方式組成，在較低負(fù)荷時(shí)單獨(dú)使用發(fā)動機(jī)或電動機(jī)作為動力源，大功率負(fù)荷時(shí)同時(shí)起動電動機(jī)和發(fā)動機(jī)作為汽車動力源。起動后發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動，把發(fā)動機(jī)部分動能轉(zhuǎn)換成電能儲存到動力蓄電池組中，同時(shí)離合器接入變速器，通過驅(qū)動橋帶動汽車低速行駛；當(dāng)車輛加速或爬坡時(shí)，離合器脫開電動/發(fā)電機(jī)，同時(shí)動力蓄電池組也向驅(qū)動橋提供動能，形成電動機(jī)和發(fā)電機(jī)并行驅(qū)動模式。圖27 動力組合器動力組合式并聯(lián)混動汽車結(jié)構(gòu)原理圖3）混聯(lián)式混合動力電動汽車（CHEV）混聯(lián)式混動汽車綜合了串聯(lián)式電動汽車與并聯(lián)式電動汽車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，既能工作在串聯(lián)混合式模式（增加了機(jī)械動力傳遞路線），也可以工作在并聯(lián)混合式模式（增加了電力驅(qū)動傳遞路線）。通常汽車在低速輕負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，驅(qū)動系統(tǒng)主要以串聯(lián)模式工作；當(dāng)汽車處于高速行駛時(shí)，以并聯(lián)模式工作。4）HEV的能量管理與控制策略混合動力電動汽車能量管理指：車輛在不同工況下行駛過程中，控制各組成部件（發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、蓄電池、電動機(jī)、傳動裝置）之間的能量流大小及其方向。能量管理的手段即為控制策略，屬于混合動力電動汽車的控制核心。（1）串聯(lián)式HEV控制策略； ； ；； 。（3）混聯(lián)式HEV控制策略； ；； 。燃料電池用于汽車動力源，可以為能源問題和環(huán)境污染問題提供有效的方案。針對燃料電池電動汽車在車輛中的應(yīng)用，主要了解燃料電池電動汽車結(jié)構(gòu)、燃料電池系統(tǒng)、供氫系統(tǒng)、氫源及使用安全等相關(guān)內(nèi)容。燃料電池功率密度隨反應(yīng)物氫和氧的壓力升高而增大。但是空氣在加濕過程中會摻入大量水蒸氣，減小了氧氣的比例，會降低該類燃料電池的凈輸出功率與系統(tǒng)效率。電池內(nèi)部的水/熱管理是燃料電池的難點(diǎn)與重點(diǎn)，關(guān)乎燃料電池性能好壞。該系統(tǒng)中，必須防止電堆熱量積累，增添水/空氣熱交換器把多余能量帶走。燃料電池系統(tǒng)主要研究熱點(diǎn):使用輕質(zhì)材料，優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高燃料電池系統(tǒng)的比功率；提高質(zhì)子交換膜燃料電池快速冷卻起動能力和動態(tài)反應(yīng)性能；研究具有負(fù)荷跟隨能力的燃料處理器等。燃料電池堆理論能量效率已接近83%，實(shí)際效率已達(dá)50%~60%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出其它類型電動汽車的極限效率。用碳?xì)浠衔锶剂辖?jīng)過重整器重整，由燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，再通過電動機(jī)及驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動汽車，綜合效率可達(dá)到34%；傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)綜合效率僅有11%。2）污染低。3）寬廣范圍內(nèi)保持高效且過載能力強(qiáng)。功率范圍寬廣，效率受功率變化影響小，短時(shí)過載能力翻一番，動力性能和加速性能好。燃料電池單體電池產(chǎn)生電壓約1V。5）現(xiàn)有設(shè)施可利用性大。：1）輔助設(shè)備復(fù)雜。目前燃料電池汽車的燃料主要采用氫氣，氫氣的制取、儲存、分配、灌裝等環(huán)節(jié)還未實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?。燃料電池系統(tǒng)中還要通過多個(gè)環(huán)節(jié)才能制取氫氣。一般要產(chǎn)生汽車運(yùn)行的氫氣需要至少10分鐘的前期準(zhǔn)備，影響汽車機(jī)動性。密封的高要求造成了燃料電池制造工藝的復(fù)雜性，并帶來使用與維護(hù)上的困難。最初應(yīng)用于航天飛機(jī)與人造衛(wèi)星的電源系統(tǒng)中，后來逐步運(yùn)用到潛水艇與發(fā)電廠等方面，其優(yōu)越性能明顯，帶動了燃料電池電動汽車的新發(fā)展。與其相關(guān)的燃料電池輔助系統(tǒng)的小型化與輕量化，燃料電池在電動汽車的實(shí)用化更接近現(xiàn)實(shí)，燃料電池電動汽車商品化的步伐將越來越明朗。電動汽車的發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)是提高動力電池性能，既是當(dāng)前普及應(yīng)用電動汽車的瓶頸，也是電動汽車能否與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車競爭的重要因素之一。物理電池：物理原理制成的電池，在一定條件下直接實(shí)現(xiàn)能量交換。 化學(xué)電池的基本組成化學(xué)電池一般由電極（正極和負(fù)極）、電解質(zhì)、隔膜與外殼構(gòu)成。⑴活性物質(zhì)：能夠通過化學(xué)反應(yīng)釋放電能的物質(zhì)。權(quán)重：決定化學(xué)電池基本特性的重要部分。2）電解質(zhì)：電池內(nèi)部陰、陽極之間擔(dān)負(fù)傳遞電荷的作用。要求：化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，使得貯存期間電解質(zhì)與活性物質(zhì)界面間的電化學(xué)反應(yīng)速率小（自放電容量損失?。Ｐ螤钜话銥楸∧ぁ宀幕蚰z狀物。4）外殼：盛放和保護(hù)電池其它成分的容器。 電池的基本常識和術(shù)語⑴電池的組合：蓄電池作為動力源，一般要求具有較高的電壓和電流，需要將若干單體電池通過串聯(lián)、并聯(lián)、復(fù)聯(lián)方式組合成電池組使用。放電參數(shù)：放電深度（DOD）：電池當(dāng)前的放電狀態(tài)，用實(shí)際放電容量與額定容量的百分比表示。時(shí)率：一定的放電電流（恒流）放完額定容量所需要的小時(shí)數(shù)；倍率：規(guī)定時(shí)間內(nèi)放出其額定容量時(shí)所輸出的電流的數(shù)值與額定值的倍數(shù)。放電方式：①工況放電：模擬實(shí)際運(yùn)行時(shí)的負(fù)載，用相應(yīng)的負(fù)載進(jìn)行放電的過程；②倍率放電：蓄電池以額定電流倍數(shù)值進(jìn)行放電；③深度放電：蓄電池50%或以上的容量被釋放（程度）；④恒流放電：蓄電池以受控的恒定電流進(jìn)行放電；⑤恒功率放電：蓄電池以受控的恒定功率進(jìn)行放電。充電參數(shù)：充電特性：充電時(shí)蓄電池的電流、電壓與時(shí)間之間的關(guān)系；完全充電：蓄電池內(nèi)所有可利用活性物質(zhì)都已轉(zhuǎn)換成完全電荷狀態(tài)；充電率：充電時(shí)的速率，時(shí)率和倍率表示。蓄電池荷電狀態(tài)（SOC）：蓄電池放電后剩余電池容量與額定容量的百分比。⑷電池的極化：電池由靜止（i=0）轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)（i0）產(chǎn)生的電池電壓、電極電位的變化現(xiàn)象。（Q=UIt）陽極極化（陰極極化）：電池進(jìn)入工作狀態(tài)后陽極、陰極實(shí)際電位偏離靜止?fàn)顟B(tài)值的現(xiàn)象；歐姆極化（電阻極化）：電池或電解液存在電阻，使電位發(fā)生偏離平衡值的現(xiàn)象；濃差極化：電化學(xué)反應(yīng)過程中，作用物濃度變化造成的電極電位對平衡值的偏差；⑸電池的記憶效應(yīng)（鎳鎘電池）：記憶效應(yīng)指電池在沒有完全放電之前就再次充電，電池會儲存這一放電平臺并在下次循環(huán)過程中作為放電的終點(diǎn)。在使用過程中，每一次不完全放電均會加深該效應(yīng)，使電池容量逐漸變低。字母“C”表示，單位為安培時(shí)（A?h）。⑵電池的能量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的放電條件下，電池對外做功所輸出的電能。1）總能量：蓄電池在其壽