纯电动客车的发展及其关键技术

齐洪磊 刘兆鑫

摘要：纯电动客车（battery electric vehicles，BEV）是完全由可充电的电池（通常为磷酸铁锂电池）提供动力源，以电机作为驱动系统的新能源客车。由于使用电能，纯电动客车在行驶过程中没有废气排出，不污染环境，可实现零排放。

关键词：纯电动客车;发展;关键技术

1纯电动客车的结构与原理

1.1纯电动客车结构

纯电动客车由电力驱动主模块、车载电源模块、辅助模块等构成。

电力驱动主模块包括整车控制器VCU、驱动电机控制器、驱动电机、机械传动装置和车轮等，功能是将存储在动力电池（蓄电池）中的电能转化为车轮的动能，并在客车减速制动时将车轮的动能转化为电能充入动力电池。

车载电源模块包括动力电池（蓄电池）电源、能源管理系统BMS和充电控制器等，功能是向电机提供电能、监测动力电池电源使用情况以及控制充电器向动力电池充电。

辅助模块包括气泵DCAC、油泵DCAC、低压DCDC等，气泵DCAC、油泵DCAC将整车高压直流电转变为380V交流电，提供空压机气源和助力转向功能。低壓DCDC将整车高压直流电转变为24V直流电，给低压蓄电池充电。

1.2纯电动客车原理

整车控制器VCU根据加速踏板和制动踏板的输入信号，向驱动电机控制器发出相应的控制指令，对电机实行启动、加速、减速、制动控制。驱动电机控制器按照整车控制器VCU的指令和电机的速度及电流反馈信号，对电机的速度、转矩和旋转方向进行控制。机械传动装置将电机的转矩传输给客车的驱动轴，带动客车车轮行驶。

2纯电动客车关键技术

2.1电池及其管理系统

电池即车载电源，又称为电动客车的动力源，纯电动客车用动力电池的性能对新能源汽车的发展起着至关重要的作用，是制约电动客车发展的关键因素之一。现在的电动客车电池技术有了较大的发展。

电池管理系统BMS的主要功能有电池参数监测、电池状态估计、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、热管理等。单体电池性能的变化能够影响动力电池组的整体性能，所以电池管理系统监控整个电池组的同时还要兼顾单体电池的温度、电量等性能，从而保持单体电池的一致性和均衡性。

2.2电动机驱动及其控制技术

电动机驱动控制技术是电动客车的关键核心技术，是电动客车动力电池的电能转化为机械能的主要执行结构，其特性决定了电动客车的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。电动客车良好的使用性能需要驱动电机具有高转速、大启动转矩、宽调速范围等特性，同时还要体积小、重量轻、效率高、动态制动强和高效能量回收等特点。

电动客车用电机主要有直流电动机、三相异步电动机、永磁同步电机、开关磁阻电机和轮毂电机等。目前，电动客车使用的电机以永磁同步电机为主。永磁同步电机的励磁磁场是由磁铁提供的，没有励磁电流，功率因数高，工作效率高，可在很大范围内调整电机的功率和转速，结构简单，体积小，质量轻。随着电动机与驱动系统的发展，控制系统也朝着智能化和数字化的方向发展，结合采用变结构控制、模糊控制、神经网络和自适应控制等技术。

2.3纯电动客车轻量化技术

电动客车车身的轻量化技术主要包括三个方面：选用轻量化材料，采用轻量化设计和轻量化的制造工艺。采用轻质材料优化结构，比如车身板件和结构件使用优质高强度钢材或轻质铝镁钛合金材料，能够使整车整备质量降低10%到20%，保证车身质量的同时可以显著降低车身质量;轻量化设计是针对车身的优化设计方法，通过CAE强度分析的手段对结构尺寸、形状等方面的优化，保证车身结构性能要求的同时减少多余材料。

2.4纯电动客车节能化技术

进入到后补贴时代，纯电动客车能量消耗率已经成为评价新能源车辆的最重要性能指标之一，是提升车辆市场竞争力的重要手段，同时也是困扰新能源车辆的行业难题。如何从技术手段降低百公里能量消耗，解决用户的用电焦虑，也是各主机厂目前正积极研究的核心技术。

同时结合目前整车智能化发展水平，可针对插电式混合动力客车、纯电动客车等新能源客车的运行特性，制定了相关控制系统功能构架，开发分模块通用化控制策略模型;开展面向复杂城市公交循环的大数据深度学习方法研究，开发驾驶员意图量化、车辆载荷与坡道估算、交通流聚类识别技术，对城市公交工况的深度分析与量化，搭建AI控制算法，实现“人-车-路”三维度完美匹配，车辆越跑越节能。

2.5智能网联技术

随着AI人工智能，无线互联网技术的日趋发展，汽车越来越朝着“智能化、网联化、电动化、共享化”新四化方向发展。自主电池、自主驱动系统、自主控制器等一大批国产技术的成熟，已打破原来内燃机客车核心控制技术被国外供应商垄断的状况，也为车辆的新四化发展提供了契机。高级辅助驾驶、自动驾驶、OTA远程升级已成为汽车发展的主要趋势，未来具有广阔的发展空间。我国智能网联汽车应该逐步适应经济社会发展的实际需求，朝着智能化、现代化的方向迈进。

结束语

纯电动客车无内燃机产生的噪声、排放，电机噪声也比较小，因此整体噪声低、排放零污染，有利于降低城市噪音污染，打造宜居城市目前，随着纯电动客车技术日趋成熟，锂离子电池的安全性、能量密度等越来越高，车辆续航里程越来越长，车辆使用成本越来越低，充电基础设施越来越完善。新能源客车毕竟逐步替代传统能源客车。

参考文献

[1]王大为，罗悦齐.纯电动汽车发展面临的问题[J].汽车文摘，2019（08）：22-31.

[2]刘娜.纯电动汽车电机控制器的现状及发展趋势[J].职大学报，2019（02）：84-86+5.

[3]洪伟.发展新能源汽车纯电动汽车优先[J].国际人才交流，2019（02）：13.

[4]林程， 时军辉， 孙逢春，等. 快充型纯电动客车关键技术及应用[J]. 中国科技成果， 2016， 017（018）：64-65.

[5]佚名. 纯电动客车关键技术研发及系列化产品应用[J]. 中国科技成果， 2015（15期）：61-62.

[6]汪伟， 刘凌. 电动公交客车动力总成技术的发展及展望[J]. 大功率变流技术， 2012， 000（002）：1-4，20.

[7]何伟. 电动客车电池管理系统的整体设计及其研究[D]. 电子科技大学， 2011.

[8]范文旭;刘飞;岑威;曾升;高静静;. 分布式驱动纯电动客车发展现状与趋势[C]// 河南省汽车工程科技学术研讨会. 0.

[9]屈亚锋. 电动城市客车技术路线研究[D]. 武汉理工大学， 2011.

[10]车兆华. 对纯电动城市客车发展的一些思考[J]. 客车技术与研究， 2012（05）：49-50.