纯电动汽车的研究

张立地

摘 要：在能源危机日益凸显的当代，研究新能源汽车是当今全世界的重大课题。电动汽车是未来汽车的发展趋势。本文针对新能源汽车中的纯电动汽车，分析了其特点，阐述了其分类、结构与工作原理。

关键词：纯电动汽车；特点；分类；结构；原理

纯电动汽车是以电池为储能单元，以电动机为驱动系统的车辆。纯电动汽车的特点：（1）无污染，噪声低；（2）能源效率高，多样化；（3）结构简单，使用维修方便。缺点是动力电源使用成本高，续驶里程短。随着科技的发展，纯电动汽车的缺点被克服，则纯电动汽车的优势将会完全凸显，纯电动汽车必将引领汽车工业的一场新革命。

1 纯电动汽车的分类

纯电动汽车的特点是结构相对简单，生产工艺相对成熟。缺点是充电速度慢，续驶里程短。因此适合于行驶路线相对固定，有条件进行较长时间充电的车辆。

1.1 按用途分类

（1）纯电动轿车；（2）电动货车；（3）电动客车。

1.2 按驱动形式分类

（1）直流电机驱动的电动汽车；（2）交流电机驱动的电动汽车；（3）双电机驱动的电动汽车；（4）双绕组电机电动汽车；（5）电动轮电动汽车。

1.3 按使用的电池类型分类

（1）铅酸蓄电池电动汽车；（2）镍氢电池电动汽车；（3）锂离子电池电动汽车；（4）燃料电池电动汽车。

2 电动汽车的组成

电动汽车主要由电力驱动系统、电源系统和辅助系统等三部分组成。汽车行驶时，由蓄电池输出电能（电流）通过控制器驱动电动机运转，电动机输出的转矩经传动系统带动车轮前进或后退。电动汽车续驶里程与蓄电池容量有关，蓄电池容量受诸多因素限制。要提高一次充电续驶里程，必须尽可能地节省蓄电池的能量。

3 纯电动汽车的工作原理

电动汽车应用较多的电动机有直流电动机和交流电动机两大类。电动汽车的驱动系统采用直流电动机时，虽然在结构上有许多独到之处，并具有起步加速牵引力大，控制系统较简单等优点，但它的整个动力传动系统效率低。电动汽车使用的交流电动机驱动系统，突出的优点是体积小、质量轻、效率高、调速范围宽和基本免维护等优点，但其制造成本较高。

电动汽车的控制系统的性能直接影响着汽车的性能指标。该控制系统控制汽车在各类工况下的行驶速度、加速度和能源转换情况。它类似于燃油汽车的加速踏板和变速器，包括电动机驱动器、控制器及各种传感器，其中最关键的是电动机逆变器。电动机不同，控制器也有所不同。控制器将蓄电池直流电逆变成交流电后驱动交流驱动电动机，电动机输出的转矩经传动系统驱动车轮，使电动汽车行驶。

电源系统包括电源、能量管理系统和充电机等。它的功用是向电动机提供驱动电能、监测电源使用情况以及控制充电机向蓄电池充电。

純电动汽车的常用电源有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等。

纯电动汽车的能量管理主要是指电池管理系统，它的主要功用是对电动汽车用电池单体及整组进行实时监控、充放电、巡检、温度监测等。

辅助系统主要包括辅助动力源、空调器、动力转向系统、导航系统、刮水器、收音机以及照明和除霜装置等。辅助动力源主要由辅助电源和DC/DC功率转换器组成。它的功用是向动力转向系统、空调器及其它辅助设备提供动力。

电动汽车的驱动系统是电动汽车的核心部分，其性能决定着电动汽车运行性能的好坏。电动汽车的驱动系统布置取决于电动机驱动系统的方式，可以有多种多样。常见的驱动系统布置形式如（a）、（b）、（c）、（d）、（e）、（f）图所示。