纯电动汽车的应用及发展概述

OverviewoftheDevelopmentandApplicationofPureElectricVehicles

孟欣MengXin

（陕西理工学院，陕西汉中723000）

(ShaanxiUniversityofTechnology,ShaanxiHanzhong723000)

摘

要：汽车工业的高速发展引发了世界对能源和环境的关注，纯电动汽车具有低噪声、无污染、能量来源多样化、能量效

纯

电动汽车的应用及发展概述

率高的特点，是解决城市化中的汽车问题的重要途径。本文阐述了电动汽车的发展状况，并分析了现代纯电动汽车发展的关键技术，以及电动汽车发展所面临的问题，表明大力发展电动汽车是缓解人类能源和环境压力的有效途径。

关键词：纯电动汽车；电力驱动中图分类号：U469

文献标识码：A

文章编号：1671-4792-(2010)7-0147-03

Abstract:Therapiddevelopmentofautomobileindustrybringsintenseattentiontoenergyandenviornment.ThePureEV(electricvehicles),withitsadvantageoflownoise,freecontamination,diversificationandhighefficiencyinenergy,isamajorwaytosolvetheautomobileproblemsinurbanization.Thisthesismainlyintroducesthepresentsituationofelectricvehicles,analysesthekeytechnolo-gyonthedevelopmentofmodernPureEVandproblemswearefacing,thenillustratesspeedingupthePureEVisanefficientpathtorelievethestressonenergyandenviornment.

Keywords:PureElectricVehicles;ElectricDrive0引言

汽车工业的高速发展以及人们对于汽车使用需求的不断增加，带动了汽车产量和保有量的持续上升，从而加剧了人们目前普遍关注的能源问题和环境问题。纯电动汽车具有低噪声、无污染、能量来源多样化、能量效率高的特点，是解发展纯电动汽车将对调决城市化中的汽车问题的重要途径。

整我国产业结构、提高重点领域的创新能力和市场竞争能力，促进经济社会协调发展产生深远影响。从汽车工业的发展来看，电动汽车的迅速发展是不可逆的趋势。因此，我国作为世界汽车生产大国应该抓住这一机遇，加快电动汽车的发展。

1电动汽车的发展

电动汽车出现比燃油汽车出现的更早，世界上第一辆机动车就是电动车。后来，由于燃油汽车技术的迅速发展，而电动车在能源技术和行驶里程的研制上长期未能取得突破，从20世纪20年代初至60年代末，电动车的发展进入了一个沉寂期。进入70年代以来，石油危机的爆发以及人类对自然环境的日益关注，电动车才再度成为技术发展的热点。尽管电

动车在能源和行驶里程的研制方面，至今尚未取得突破性的进展，但是电动车的美好前景仍然激励着人们锲而不舍地开发新型电动车，改善其性能。处于世纪之交的今天，能源和环境对人类的压力越来越大，要求尽快改善人类生存环境的呼为了适应这个发展趋势，世界各国的、学术声越来越高。

工业界正在加大对电动车开发的投资力度，加快电动车界、

的商品化步伐。

近几十年来，发达国家为电动车的开发投入了大量的人力和财力，电动车的各项相关技术也取得了重大的进展。从1976年美国制订电动车辆研究计划以来，通用公司和福特公司都投入大量资金进行电动汽车的研发，但是由于纯电动车的价格太高且续驶里程未能满足使用者的需求，因此诸如EV-1、ChryslerEPIC等已相继停产。然而美国国家实验室还继续进行纯电动汽车的先进驱动系统、先进电池及其管理系并得统等的深入研究。欧洲各国成立了欧洲电动汽车协会，到欧洲经济委员会的支持和资助。日本一直很重视电动汽车的发展，很早就制定了电动汽车发展计划。

在我国，自“八五”以来，电动轿车、电动公交客车、电动

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车辆系统设计与开发、子系统与零部件研制、能量存储装置、示范运行和标准制定及研究等多方面都取得了诸多成果。清华大学早在1990年北京国际EV展览会上就展出了EV6580型电动小客车，在那以后又为多家汽车制造厂商开发和研制了多种EV、

HEV、FCEV等功能样车。西安交通大学在电动汽车关键技术领域研究开发了15项国家发明专利，正式授权5项。在电动汽车驱动控制和能量回收技术的研究中，率先将鲁棒控制应用到电动汽车能量回收技术上。与传统的控制方法相比，鲁棒控制可以方便地同时考虑输入电压变动、

负载扰动和其他非线性的补偿，显著提高了车辆的一次性充电续驶里程。2现代纯电动汽车的关键技术

纯电动汽车技术是其他电动汽车技术的基础。国家对电动汽车技术和产品的研究以及产业化投入了大量资金。促进了纯电动汽车的技术和产业的迅速发展。纯电动车以动力电池作为能源，由电动机驱动，基本结构系统可分为3个子系统，即电力驱动子系统、主能源子系统和辅助控制子系统。纯电动车相对于传统车在技术优势上有很多有利条件。纯电动车因采用电池而带来在能源、环保和降噪方面显示出优越性和具有强大的竞争能力，采用电机还可以实现无级调速和再生制动功能，除此之外电动汽车还能更快地实现机电一体化和采用现代电子控制技术。

现代电动车是一个复杂的系统工程，它的理论基础是将汽车技术、电机技术、驱动技术、电力电子技术、能源存储技术和现代控制理论有机的结合起来，实现系统的集成优化。总结起来纯电动车开发的关键技术主要有以下几个方面。

（1）高功率密度驱动电机研究

电动车辆的驱动电机属于特种电机，它是电动汽车的关键部件。要使电动汽车有良好的使用性能，驱动电机应具有宽的调速范围及高的转速，足够大的启动扭矩，体积小、质量轻、

效率高且有动态制动强和能量回馈的性能。当今世界己研制出功率密度超过1kw/kg，额定点的效率大于90%的小型电动机，电机满足低速恒扭矩、大扭矩和高速恒功率的牵引控制要求。

（2）车用动力蓄电池的选择

目前主要电动汽车发展的是车用动力蓄电池，其比能量、比功率、循环使用寿命低和成本高。因蓄电池的性能决定了电动汽车的性能指标，能量密度决定电动汽车一次充电续驶里程，功率密度决定电动汽车的加速性能和最高车速。

148当前可作为电动汽车蓄电池的有很多种，如铅酸、镍镉、镍氢、

钠硫、镭离子及飞轮电池和燃料电池等，其中最有前景的是镍氢、钠硫、镭离子及飞轮电池和燃料电池。

（3）系统匹配设计及整车轻量化技术

电动汽车由于车身质量、

空间和能源的矛盾，因此在设计时必须考虑采用一定的措施来提高电动车的系统运行效率和整车的质量，以增加其续驶里程。通过对整车实际使用工况和使用要求的分析，车辆宏观参数的总体优化，合理选择电池和电机参数；通过结构优化和集成化、模块化优化设计，减轻动力总成、车载能源系统的重量；积极采用轻质材料，如电池箱的结构框架、箱体封皮、轮毅等采用轻质合金材料；利用CAD技术对车身承载结构件(如前后桥、新增的边梁、横梁等)进行有限元分析研究，用计算和试验相结合的方式，实现结构最优化。

（4）电力驱动系统综合控制研究

实现电动车各种驱动方案的关键技术是各驱动轮电机的调速控制和行驶系统的控制。首先必须建立准确适用的数学模型和控制模型，设计快速有效的控制算法，然后再开发以微处理机为核心的控制单元。这些控制技术和方法的研究也是当今世界各国攻关的热点。

（5）整车网络通讯系统研究

现代电动车整车控制系统是两条总线的网络结构，即驱动系统的高速CAN总线和车身系统的低速CAN总线。实现整车网络化控制，其意义不只是解决汽车电子化中出现的线路复杂和线束增加问题，网络化实现的通讯和资源共享能力成为新的电子与计算机技术在汽车上应用的一个基础，同时也为X-by-wire技术提供有力的支撑。

（6）整车智能化的能量管理系统研究与开发

能量管理系统担负着维持电动车所有的蓄电池组件工作处于最佳状态；采集车辆的各个子系统的运行数据，进行监控和诊断;控制充电方式和提供剩余能量显示等职责。因此智能化的能量管理系统研究与开发不仅要建立包括蓄电池在内的电动车的数学模型而且要开发以微处理器为核心的电子控制单元。

3电动汽车发展面临的问题

（1）目前市场上使用的电动汽车一次充电后的续驶里程一般为100~300公里，并且这个数字通常还需要保持适当的行驶速度及具有良好的电池调节系统才能得到保证，而绝大多数电动汽车在一般行驶环境下的续驶里程只有50~100公

里。比起传统燃油汽车而言电动汽车的较短续驶里程成为其致命的弱点。

（2）普通蓄电池充放电次数仅为300~400次，即使性能良好的蓄电池充放电次数也不过700~900次，

按每年充放电200次计算，一个蓄电池的寿命最多为4年，与燃油汽车的寿命相比太短。另外，

不同类型的电池在性能方面都有各自的优势和不足，例如，铅酸电池成本低，原材料丰富且易于回收，但续驶里程短、加速动力差且寿命短。镍镉电池加速动力足、寿命较长．但其成本高、可回收性差。钠硫电池的能量较高，能够提供较长的续驶里程。但它要求的工作环境较苛刻．并易爆炸。就整体来看．成熟电池的寿命都相对较短。

（3）现有电动汽车所使用的电池都不能在储存足够能量的前提下保持合理的尺寸和质量。

如果电动汽车自身装备质量大．就会影响加速性能和最大车速的提高。例如，现有电动汽车电池的外体积一般要达到550L．当把这么大体积的电池用于家庭轿车上时，就必然要挤占轿车的行李厢空间。

（4）电动汽车电池技术复杂，成本太高，另外也由于采用一系列新材料、

新技术，致使电动汽车的造价居高不下。电动汽车蓄电池的价格约为100美元／kwh，甚至有的高达350美元／kwh，成本太高，用户难以承受。

（5）电动汽车本身虽无排放污染，但其间接污染也是不容忽视的。如铅酸电池中的铅，从开采、冶炼到生产的排污，都会对环境造成污染。再如所用电能，相当大一部分来自火

力发电，煤炭燃料也会造成大气污染。4结束语

电动汽车具有无排放污染、噪声低、易于操纵、维修及运纯

电行成本低等优点，在环保和节能上具有不可比拟的优势，它动是解决人类巨大能源和环境压力的最有效途径。

在上世纪我汽车国已经错失了汽车工业的黄金发展期。

在即将到来的新能源的应汽车，不管是纯电动还是其它混合动力的汽车上，我们都应用及该加倍努力去促进其发展，以调整我国产业结构、提高重点发领域的创新能力和市场竞争能力。

展概述

参考文献

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2004,（1）：1-5.[2]高峰.电动汽车的新动力[J].交通世界，2010,（8）.[3]钱显毅.石油危机下我国汽车动力发展分析[J].能源研究与利用，2006,（6）.

[4]于金风.电动汽车动力性初步研究[D].洛阳：河南科技大学，

2003.[5]陈家瑞.汽车构造[M].北京：人民交通出版社，2002.作者简介

孟欣（1981—），男，陕西汉中人，陕西理工学院热能与动力工程教师，工学硕士，主要研究方向：热能与动力工程。

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