电动汽车工作原理框图原理简介l电池通过控制系统向电动机供电，在电动机中电能转化为机械能 动力并传给传动系，最后传给驱动车轮，力图使驱动车轮转动， 并通过与地面间的相互作用产生使汽车行驶的牵引力。l由驾驶员操纵的加速踏板带有传感器(电位计式或差动变压器式 位置传感器)，将加速踏板的位置便成电信号送入控制器，控制 汽车的行驶速度。l由驾驶员操纵的制动踏板也带有传感器，当汽车减速或制动时， 制动踏板位置传感器将信号传给主控制器，主控器识别信号和汽 车行驶状态后，发出指令，使汽车进入减速滑行、减速再生制动 、再生和机械联合制动或机械制动等状态。电池与充电技术电动汽车的成败关键仍然是电池。动力电池是电动汽车的动力源 ，电池的选择将直接关系到整车的性能。电动汽车动力电池的主 要性能指标是比能量、比功率和使用寿命等，现代电动汽车对车 用电池的要求如下:(l)高能量密度(Wh/kg)及功率密度(W/kg)(2)长的循环寿命;(3)充 电方便、迅速;(4)低的制造成本;(5)低的内阻及自放电率;(6)不污 染环境;(7)能在较宽的环境温度范围内工作;(8)少维护或免维护 ;(9)使用安全;(10)适应大批量生产的要求。目前在动力源的功率密度和能量密度上，动力电池还远远落后于 燃油汽车中对应的内燃机，这是制约电动汽车研究的首要技术难 题，也是电动汽车市场化的关键所在。应指出，当前可用的充电 电池中尚没有一种可以完全满足电动汽车在能源技术上的需求。电池分类简介l铅蓄电池。铅酸蓄电池广泛用作内燃机汽车的起动动力源，它也 是成熟的电动汽车蓄电池。它可靠性好、原材料易得、价格便宜 ，比功率也基本上能满足电动汽车的动力性要求。但它有两大缺 点:一是比能量低，另一个是使用寿命短，这限制了它在电动汽 车中的应用前景。l镍镉蓄电池。可快速充电，使用寿命是铅酸蓄电池的两倍多，可 达到2000多次，但价格为铅酸蓄电池的4一5倍。它的初期购置 成本虽高，但由于其在比能量和使用寿命方而的优势，因此其实 际使用成本并不比铅酸蓄电池高多少。使用镍镉电池注意的问题 是，重金属锅造成环境污染。l镍氢蓄电池。它和镍镉蓄电池一样也属于碱性电池，其特性和镍 福电池相似。不过镍氢蓄电池不含铜、铅，不存在重金属污染问 题。由于价格较高目前尚未大批量生产。电池分类l钠硫蓄电池。钠硫蓄电池也是近期普遍看好的电动汽车蓄电池，钠硫蓄 电池主要存在高温腐蚀严重，电池寿命较短，性能稳定性及使用安全性 不太理想等问题。l锂电池。它的最大优点是比能量高，它种类繁多，常见的有锂离子电池 、高温锂熔盐电池、锂聚合物电池和锂聚合物团体电解质电池等。它的 比能量的理论值为570wh/kg，目前达到的比能量为100wh/kg，比功 率200W/kg，循环使用寿命为1200次，充电时间2一4小时。l锌空气电池。它的潜在比能量在2000wh/kg左右。但锌空气电池目前 尚存在寿命短、比功率小，不能输出大电流及难以充电等缺点。l飞轮电池。飞轮以一定角速度旋转时就具有一定的动能，飞轮电池正是 以其动能转换成电能的。它有一个电机，充电时为电机，电机带动飞轮 加速(储能)放电时为发电机对外输出电能。飞轮电池的比能量可达 150wh/kg，比功率达5000-10000W/kg,使用寿命长达25年，可供电动 汽车行驶500万公里。电池分类电动机与控制技术电动机是电动汽车的动力来源，其重要性仅次 于电池。它将电能转变为机械能，通过传动系 统将运动传递到车轮，克服空气阻力、滚动摩 擦阻力和加速阻力而前进。其中电动机的控制 技术决定了电机的实际运行和整车的运行性能 。电机控制器现状目前，从国外引进的电动汽车电机控制器存在以下几个特点:(1) 采用的核心控制芯片落后，例如太阳电公司采TMS320LF240， 没有采用TMS320LF2407和TMS320LF2812等最新的控制芯片 ，使得某些更优化的算法无法实现;(2)控制器价格昂贵，22kw的 驱动系统(电机、减速器、电机控制器)需要数万元一套，限制了 我国电动汽车的产业化;(3)对我国的用户不提供源程序，缺乏自 主知识产权，不能很好地与汽车进行匹配。国内电动汽车研究情 况如下:(1)装车用的电机控制器大多采用国外的成品，不拥有自 主知识产权;(2)电机控制器的研究与汽车研究分离，整车匹配效 果不好;(3)针对电动汽车的电机控制理论研究不深入，产品性能 不完善，未形成一只成熟的研发队伍。因此，我国当前应该注重 电动汽车科研队伍的建设，提高自主研发能力，形成具有自主知 识产权的产品。电源管理与控制技术 l由于电池系统的复杂性必须进行各种管理调度:包括充 放电控制与管理;容量检测;电池组管理(电池组电压电 流检测、容量平衡、电池系统故障定位等);再生制动 能量的回收控制和再分配等。显然，高水平的能量利 用，就必须实时地监测电池系统内以及主电源与辅助 电源之间的能量转移，能够平滑瞬间电流冲击，自主 检测与显示各电源系统的剩余电量、门限预警(充放电 电压与电流、充放电终止条件、剩余容量告警等)、驾 驶剩余里程显示等。应指出，在这些方面的开发研究 起始时间还很短.电源管理与控制技术电池管理系统（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM），是电池与用户之间的纽带，主要对象是 二次电池。 二次电池存在下面的一些缺点，如存储能 量少、寿命短、串并联使用问题、使用安全性、电池 电量估算困难等。电池的性能是很复杂的，不同类型 的电池特性亦相差很大。 电池管理系统（BMS）主要 就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过充 电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态 。电池管理系统的功能 综合国内外的研究工作、目前所涉及的电动汽车共BMS通常包含以下功能组成部分:数据采集、剩余容量(SOC)的估算、电气控制(充放电 控制、均衡充电)、热管理、安全管理和数据通信。 (l)数据采集在BMS中，采集到的数据是对电池做出合理有效管理和控制的基础。 因此，数据的精度、采样频率和数据过滤非常重要。锂离子电池的安全 性要求高，对电压敏感，所以必须采集每个单体电池的电压监测到每个 电池的温度。 (2)SOC的估算电池剩余电量的确定时BMS中的重点和难点。由于电动汽车电池在使 用过程中表现的高度非线性，使准确估计SOC具有很大难度。传统的SOC 基本估算方法有开路电压法、内阻法和安时法等。今年来又相继研发出 许多对电池SOC的新型算法，例如模糊逻辑算法模型、自适应神经模糊 推断模型、卡尔曼滤波估计模型算法以及新出现的线性模型法和阻抗光 谱法等。实际应用中，安时法是目前最常用的方法，且和其他方法组合 使用，如安时一内阻法、安时一Peukert方程法等。电池管理系统的功能(3)电气控制德国的JossenA等研究人员认为电气控制需要实现的功能有:控制 充电过程，包括均衡充电，根据SOC、电池健康状态(SOH)和温 度来限定放电电流。电气控制中需要结合所使用的电池技术和电 池类型来设定一个控制充电和放电的算法逻辑，以此作为充放电 控制标准。 (4)安全管理和控制电池自身的安全问题，尤其是锂离子电池在过充电时会着火甚至 爆炸，因电池使用的安全问题是国内外各大汽车公司和科研机构 当前所面临和必须解决的难题，它直接影响电动汽车是否能够普 及应用。 (5)热管理电池在不同的温度下会有不同的工作性能，如铅酸电池、锂离子 电池和镍氢电池的最佳工作温度为25一40。温度的变化会使 电池的Soc、开路电压、内阻和可用能量发生变化，甚至会影响 到电池的使用寿命。电池管理系统的功能(6)数据通信数据通信是BMS的重要组成部分之一。在BMS中，目前数据通 信方式主要采用CAN总线与整车管理系统进行通讯。 （7）自检报警自动检测电池功能是否正常，及时对电池有效性进行判断，若发 现系统中有电池失效或是将要失效或是与其它电池不一致性增大 时，则通知管理系统发出示警信号。 （8）上位机管理系统电池管理系统设计了相应的上位机机管理系统，可以通过串口读 取实时数据，可实现BMS数据的监控、数据转储和电池性能分析 等功能，数据可灵活接口监视器、充电机、警报器、变频器、功 率开关、继电器开关等，并可与这些设备联动运行。 汽车轻量化技术汽车轻量化技术是汽车节能的重要手段， 试验表明:汽车质量每下降10%，能源消耗约 下降3%一5%。目前，国内汽车轻量化材料正在加速发 展，车用高性能钢板、镁合金己车上有所应用 。如上海大众桑塔纳轿车变速器壳体采用镁合 金。上世纪80年重庆汽车研究所就开展了双相 钢研究;一汽轿车、奇瑞汽车公司也在轿车上 进行了高强度钢板的初步应用试验。电动汽车轻量化整车轻量化始终是汽车技术重要的研究内 容。纯电动汽车由于布置了电池组，整车重量 增加较多，轻量化问题更加突出。电动汽车目 前能使用的动力电池系统通常占整车总质量的 30%40%。这就决定电动汽车在与传统汽车 同等单位能耗下，不能像传统汽车那样靠一次 补充能量实现长距离行驶。因此，电动汽车必 须在电气化的同时采取比传统意义上的轻量化 技术更先进的方法和措施。电动汽车轻量化在电池技术还没有大突破的前提下，开展全复合 材料轻量化车身的研究，在某种意义上讲，能起到事 半功倍的效果。在钢制材料基础上采用的所有产品、工艺技术手 段和措施，最多能减轻质量10%12%，不能满足电 动汽车减重的需要。相对传统汽车的轻量化，电动汽 车整车的轻量化重点应放在轻量化材料的应用上。采 用复合材料为车身材料和以轻质金属或碳纤维为车体 ，并辅以相应的结构设计、制造技术为核心的轻量化 技术，目前是现实的选择。汽车轻量化技术存在的问题l轻量化技术涉及众多学科的研究领域，需要运 用多学科交叉融合所形成的综合性、系统性知 识体系，而在目前的研发体系下，各研发机构 往往只注重单个技术的研发，很少开展各技术 间的交叉与融合。l产、学、研结合不够紧密，没有明确定位、合 理分工，基础研究和技术开发研究的有机衔接 不够，企业规模小而分散，轻量化技术开发能 力薄弱，研发人才短缺，工艺水平落后。综述众多的电动汽车研发的关键技术中，首推动力电 池及其管理的关键技术，因为这涉及电动汽车的续驶 里程、加速、爬坡等动态运行行能，以及能量的高转 换效率等，而在实现这些关键的技术性能指标时，动 力电池管理系统的重要性必然凸现，正如美国爱达华 国家实验室的布尔克这样写道:“只有在研究开发出能 够精确测量电池温度和寿命变化及其影响的方法之后 ，才能将任何蓄电池放心地用于电动汽车上。到目前 为止，所测试过的电池管理系统都不能精确地测量电 池的充电与放电情况，不能控制电池的循环寿命。近 几年来，(尽管)电动汽车电池能量管理系统的研究取 得了相当大的进展，但是这些系统都不够可靠。”情况l目前几乎在全世界达成共识，混合动力将是传 统燃料汽车向新能源汽车过渡的最佳方式。现 在所有的汽车企业以及科研机构都将精力投入 到这个方向，王传福则希望自己的“杀手锏” 纯电动车能够迅速帮助比亚迪崛起，实现自 己近乎疯狂的梦想。 比亚迪的铁电池是磷酸铁锂电池，可能是出 于宣传上的需要，简称为铁电池，而实际上 还是一种锂电池。