純電動汽車的研究

張立地

摘 要：在能源危機日益凸顯的當代，研究新能源汽車是當今全世界的重大課題。電動汽車是未來汽車的發展趨勢。本文針對新能源汽車中的純電動汽車，分析了其特點，闡述了其分類、結構與工作原理。

關鍵詞：純電動汽車；特點；分類；結構；原理

純電動汽車是以電池為儲能單元，以電動機為驅動系統的車輛。純電動汽車的特點：（1）無污染，噪聲低；（2）能源效率高，多樣化；（3）結構簡單，使用維修方便。缺點是動力電源使用成本高，續駛里程短。隨著科技的發展，純電動汽車的缺點被克服，則純電動汽車的優勢將會完全凸顯，純電動汽車必將引領汽車工業的一場新革命。

1 純電動汽車的分類

純電動汽車的特點是結構相對簡單，生產工藝相對成熟。缺點是充電速度慢，續駛里程短。因此適合于行駛路線相對固定，有條件進行較長時間充電的車輛。

1.1 按用途分類

（1）純電動轎車；（2）電動貨車；（3）電動客車。

1.2 按驅動形式分類

（1）直流電機驅動的電動汽車；（2）交流電機驅動的電動汽車；（3）雙電機驅動的電動汽車；（4）雙繞組電機電動汽車；（5）電動輪電動汽車。

1.3 按使用的電池類型分類

（1）鉛酸蓄電池電動汽車；（2）鎳氫電池電動汽車；（3）鋰離子電池電動汽車；（4）燃料電池電動汽車。

2 電動汽車的組成

電動汽車主要由電力驅動系統、電源系統和輔助系統等三部分組成。汽車行駛時，由蓄電池輸出電能（電流）通過控制器驅動電動機運轉，電動機輸出的轉矩經傳動系統帶動車輪前進或后退。電動汽車續駛里程與蓄電池容量有關，蓄電池容量受諸多因素限制。要提高一次充電續駛里程，必須盡可能地節省蓄電池的能量。

3 純電動汽車的工作原理

電動汽車應用較多的電動機有直流電動機和交流電動機兩大類。電動汽車的驅動系統采用直流電動機時，雖然在結構上有許多獨到之處，并具有起步加速牽引力大，控制系統較簡單等優點，但它的整個動力傳動系統效率低。電動汽車使用的交流電動機驅動系統，突出的優點是體積小、質量輕、效率高、調速范圍寬和基本免維護等優點，但其制造成本較高。

電動汽車的控制系統的性能直接影響著汽車的性能指標。該控制系統控制汽車在各類工況下的行駛速度、加速度和能源轉換情況。它類似于燃油汽車的加速踏板和變速器，包括電動機驅動器、控制器及各種傳感器，其中最關鍵的是電動機逆變器。電動機不同，控制器也有所不同。控制器將蓄電池直流電逆變成交流電后驅動交流驅動電動機，電動機輸出的轉矩經傳動系統驅動車輪，使電動汽車行駛。

電源系統包括電源、能量管理系統和充電機等。它的功用是向電動機提供驅動電能、監測電源使用情況以及控制充電機向蓄電池充電。

純電動汽車的常用電源有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。

純電動汽車的能量管理主要是指電池管理系統，它的主要功用是對電動汽車用電池單體及整組進行實時監控、充放電、巡檢、溫度監測等。

輔助系統主要包括輔助動力源、空調器、動力轉向系統、導航系統、刮水器、收音機以及照明和除霜裝置等。輔助動力源主要由輔助電源和DC/DC功率轉換器組成。它的功用是向動力轉向系統、空調器及其它輔助設備提供動力。

電動汽車的驅動系統是電動汽車的核心部分，其性能決定著電動汽車運行性能的好壞。電動汽車的驅動系統布置取決于電動機驅動系統的方式，可以有多種多樣。常見的驅動系統布置形式如（a）、（b）、（c）、（d）、（e）、（f）圖所示。