電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)研究

1、 畢 業(yè)業(yè) 論 文 題 目目： 電動(dòng)汽汽車關(guān)鍵鍵技術(shù)研研究 學(xué)生姓名 崔 圣 祥祥 指導(dǎo)教教師 吳鐘鳴鳴 二級(jí)學(xué)院 機(jī)電電工程學(xué)學(xué)院 專 業(yè)業(yè) 機(jī)械設(shè)設(shè)計(jì)制造造及其自自動(dòng)化（現(xiàn)現(xiàn)代汽車車技術(shù)） 班級(jí) 06機(jī)機(jī)械（汽汽車） 學(xué)號(hào) 0660511105521 提交交日期 20110年05月08日 答辯日日期 20110年05月19日 目 錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc261361591 摘 要 PAGEREF _Toc261361591 h IIII HYPERLINK l _Toc261361592 Abstrractt PAGEREF _Toc2613615

2、92 h IV HYPERLINK l _Toc261361593 1 緒 論論 PAGEREF _Toc261361593 h 1 HYPERLINK l _Toc261361594 1.1 電電動(dòng)汽車車關(guān)鍵技技術(shù)研究究的背景景、意義義及內(nèi)容容 PAGEREF _Toc261361594 h 1 HYPERLINK l _Toc261361595 1.2 國國內(nèi)外的的電動(dòng)汽汽車關(guān)鍵鍵技術(shù)研研究的現(xiàn)現(xiàn)狀及應(yīng)應(yīng)用 PAGEREF _Toc261361595 h 1 HYPERLINK l _Toc261361596 1.3 發(fā)發(fā)展電動(dòng)動(dòng)汽車目目前要研研究的關(guān)關(guān)鍵技術(shù)術(shù) PAGEREF _Toc2

3、61361596 h 2 HYPERLINK l _Toc261361597 2 電動(dòng)汽汽車電氣氣驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)技術(shù)術(shù) PAGEREF _Toc261361597 h 3 HYPERLINK l _Toc261361598 2.1 電電動(dòng)汽車車電氣系系統(tǒng)概述述 PAGEREF _Toc261361598 h 3 HYPERLINK l _Toc261361599 2.2 電電動(dòng)汽車車對(duì)電氣氣驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)的基基本要求求 PAGEREF _Toc261361599 h 3 HYPERLINK l _Toc261361600 2.3 驅(qū)驅(qū)動(dòng)電機(jī)機(jī) PAGEREF _Toc261361600 h 4 HYP

4、ERLINK l _Toc261361601 2.3.11 有刷直直流電機(jī)機(jī) PAGEREF _Toc261361601 h 4 HYPERLINK l _Toc261361602 2.3.22 三相鼠鼠籠式交交流感應(yīng)應(yīng)電機(jī) PAGEREF _Toc261361602 h 4 HYPERLINK l _Toc261361603 2.3.33 永磁磁同步電電機(jī) PAGEREF _Toc261361603 h 5 HYPERLINK l _Toc261361604 2.3.44 開關(guān)關(guān)磁阻電電機(jī) PAGEREF _Toc261361604 h 5 HYPERLINK l _Toc261361605

5、 2.3.55 驅(qū)動(dòng)動(dòng)電機(jī)的的應(yīng)用和和性能比比較 PAGEREF _Toc261361605 h 6 HYPERLINK l _Toc261361606 2.3.66 最理理想的電電動(dòng)機(jī) PAGEREF _Toc261361606 h 6 HYPERLINK l _Toc261361607 2.4電氣氣傳動(dòng)系系統(tǒng)功率率半導(dǎo)體體器件 PAGEREF _Toc261361607 h 8 HYPERLINK l _Toc261361608 2.4.11 功率率半導(dǎo)體體器件的的選擇準(zhǔn)準(zhǔn)則 PAGEREF _Toc261361608 h 8 HYPERLINK l _Toc261361609 2.4.2

6、2 功率率半導(dǎo)體體器件 PAGEREF _Toc261361609 h 8 HYPERLINK l _Toc261361610 2.5 電電動(dòng)汽車車電氣系系統(tǒng)的控控制技術(shù)術(shù) PAGEREF _Toc261361610 h 9 HYPERLINK l _Toc261361611 2.6 樣樣車的電電氣控制制系統(tǒng) PAGEREF _Toc261361611 h 10 HYPERLINK l _Toc261361612 2.7 電電動(dòng)汽車車電氣系系統(tǒng)技術(shù)術(shù)展望 PAGEREF _Toc261361612 h 12 HYPERLINK l _Toc261361613 3 電動(dòng)汽汽車的能能源管理理系統(tǒng)技

7、技術(shù) PAGEREF _Toc261361613 h 13 HYPERLINK l _Toc261361614 3.1 電電動(dòng)汽車車對(duì)電池池性能的的要求 PAGEREF _Toc261361614 h 13 HYPERLINK l _Toc261361615 3.2 現(xiàn)現(xiàn)有的符符合電動(dòng)動(dòng)汽車用用電池及及管理系系統(tǒng) PAGEREF _Toc261361615 h 14 HYPERLINK l _Toc261361616 3.3 動(dòng)動(dòng)力電池池技術(shù)前前景展望望 PAGEREF _Toc261361616 h 15 HYPERLINK l _Toc261361617 3.4 電電動(dòng)汽車車的充電電技術(shù)

8、PAGEREF _Toc261361617 h 17 HYPERLINK l _Toc261361618 4 電動(dòng)汽汽車的電電動(dòng)轉(zhuǎn)向向、制動(dòng)動(dòng)及其他他系統(tǒng)技技術(shù) PAGEREF _Toc261361618 h 19 HYPERLINK l _Toc261361619 4.1 電電動(dòng)汽車車的轉(zhuǎn)向向系統(tǒng)技技術(shù) PAGEREF _Toc261361619 h 19 HYPERLINK l _Toc261361620 4.1.11 電動(dòng)動(dòng)助力轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc261361620 h 19 HYPERLINK l _Toc261361621 4.1.22 電動(dòng)動(dòng)助力轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)統(tǒng)的

9、分類類 PAGEREF _Toc261361621 h 19 HYPERLINK l _Toc261361622 4.2 電電動(dòng)汽車車的制動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)技技術(shù) PAGEREF _Toc261361622 h 21 HYPERLINK l _Toc261361623 4.3 電電動(dòng)汽車車其他常常見及需需要注意意的技術(shù)術(shù) PAGEREF _Toc261361623 h 22 HYPERLINK l _Toc261361624 4.3.11 電動(dòng)動(dòng)汽車再再生制動(dòng)動(dòng)控制系系統(tǒng) PAGEREF _Toc261361624 h 22 HYPERLINK l _Toc261361625 4.3.22 電動(dòng)動(dòng)汽車傳

10、傳動(dòng)裝置置概述 PAGEREF _Toc261361625 h 22 HYPERLINK l _Toc261361626 5 仿真模模型Siimullinkk控制方方法對(duì)電電動(dòng)汽車車整車模模型的簡簡單運(yùn)用用 PAGEREF _Toc261361626 h 23 HYPERLINK l _Toc261361627 6 結(jié) 論論 PAGEREF _Toc261361627 h 26 HYPERLINK l _Toc261361628 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc261361628 h 27 HYPERLINK l _Toc261361629 致 謝 PAGEREF _Toc261361629

11、 h 228電動(dòng)汽車關(guān)關(guān)鍵技術(shù)術(shù)研究摘 要近些年來環(huán)環(huán)境污染染和對(duì)能能源的大大量需求求日益顯顯現(xiàn)甚至至可以上上升到是是對(duì)人們們出行方方便和生生存的威威脅，曾曾經(jīng)出現(xiàn)現(xiàn)過的電電動(dòng)汽車車順理成成章的又又重新成成為焦點(diǎn)點(diǎn)，它不不排放污污染大氣氣的有害害氣體，使使用過程程中不消消耗傳統(tǒng)統(tǒng)能源。本論文首先先對(duì)電動(dòng)動(dòng)汽車的的定義、意意義、研研究重點(diǎn)點(diǎn)、研究究狀況進(jìn)進(jìn)行介紹紹，重點(diǎn)點(diǎn)在于后后面研究究它的關(guān)關(guān)鍵技術(shù)術(shù)，具體體介紹電電機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)技技術(shù)、能源管管理系統(tǒng)統(tǒng)技術(shù)以以及電動(dòng)動(dòng)轉(zhuǎn)向、制制動(dòng)及其其他系統(tǒng)統(tǒng)技術(shù)，最后使用仿真模型Simulink控制方法簡單的對(duì)電動(dòng)汽車整車模型進(jìn)行仿真演示。關(guān)鍵詞：研研究；電

12、電氣系統(tǒng)統(tǒng)；能源管管理；電動(dòng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向；仿真模模型Key TTechhnollogiies of Eleectrric VehhicllesAbstrracttIn reecennt yyearrs aa laargee nuumbeer oof eenviironnmenntall poolluutioon aand groowinng ddemaand forr ennerggy eevenn shhow up to is thaat ppeopple traavell coonveenieencee annd ssurvvivaal tthreeat, thheree haave beeen

13、 llogiicall foor eelecctriic ccarss onnce agaain beccomee thhe ffocuus, it doees nnot polllutte tthe atmmosppherre oof hharmmfull gaas eemisssioons, usse pproccesss dooes nott coonsuume traadittionnal eneergyy soourcces. Thhis artticlle ffirsst iintrroduucedd ellecttricc veehiccle deffiniitioon, sig

14、gnifficaancee, rreseearcch pprioorittiess annd rreseearcch sstattus of inttrodducttionn，thee laatteer sstuddy ffocuusedd onn itts kkey tecchnoologgiess, sspeccifiics of mottor driive sysstemm teechnnoloogy, ennerggy mmanaagemmentt syysteem ttechhnollogyy Yiiji eleectrric steeeriing, brrakiing andd o

15、ttherr syysteems tecchnoologgiess, tthe finnal Simmuliink simmulaatioon mmodeel cconttroll meethood uusinng aa siimplle mmodeel oof tthe enttiree veehiccle simmulaatioon ddemoonsttrattionn.Keywoordss: Resseattch;Eleectrricaal ssysttermm;Ennerggy MManaagemmentt;Ellecttricc Poowerr Sttreeer-ing;SSimuu

16、lattionn Moodell1 緒 論論1.1 電電動(dòng)汽車車關(guān)鍵技技術(shù)研究究的背景景、意義義及內(nèi)容容電動(dòng)汽車按按驅(qū)動(dòng)方方式可分分為純電電動(dòng)汽車車（由電動(dòng)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)的汽車車，電動(dòng)動(dòng)機(jī)的驅(qū)驅(qū)動(dòng)電能能來源于于車載可可充電蓄蓄電池或或其他能能量存儲(chǔ)儲(chǔ)裝置）和和混合動(dòng)動(dòng)力電動(dòng)動(dòng)汽車，其其中后者者布置方方式又可可分為串串聯(lián)、并并聯(lián)以及及混聯(lián)。在中國，通通過“九九五”、“十十五”和和“十一一五”期期間國家家科技計(jì)計(jì)劃的持持續(xù)支持持和能源源基金組組織等國國際社會(huì)會(huì)的幫助助，電動(dòng)動(dòng)汽車技技術(shù)的開開發(fā)及產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化工工作得以以不斷深深入，并并得到國國際社會(huì)會(huì)的廣泛泛認(rèn)可。2008年北京奧運(yùn)會(huì)、殘奧會(huì)期間，國內(nèi)汽車

17、企業(yè)聯(lián)合高校和研究機(jī)構(gòu)提供了自主研發(fā)的各類新能源汽車共達(dá)598輛，組成了奧運(yùn)歷史上最大規(guī)模的節(jié)能與新能源汽車示范應(yīng)用車隊(duì)，在奧林匹克公園中心交通區(qū)首次實(shí)現(xiàn)了汽車溫室氣體零排放。電動(dòng)汽車是是在減少少對(duì)化石石燃料依依賴和環(huán)環(huán)境污染染的同時(shí)時(shí)，確保保人類移移動(dòng)靈活活性和實(shí)實(shí)現(xiàn)汽車車產(chǎn)業(yè)可可持續(xù)發(fā)發(fā)展的有有效路徑徑。1.2 國國內(nèi)外的的電動(dòng)汽汽車關(guān)鍵鍵技術(shù)研研究的現(xiàn)現(xiàn)狀及應(yīng)應(yīng)用為擴(kuò)大汽車車消費(fèi)，加加快汽車車產(chǎn)業(yè)結(jié)結(jié)構(gòu)調(diào)整整，推動(dòng)動(dòng)節(jié)能與與新能源源汽車產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化，2009年1月13日，科技部牽頭并會(huì)同財(cái)政部等部委發(fā)布文件，決定在北京、上海、重慶等13個(gè)城市開展節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點(diǎn)工作，以財(cái)政政策鼓

18、勵(lì)在公交、出租、公務(wù)、環(huán)衛(wèi)和郵政等公共服務(wù)領(lǐng)域率先推廣使用節(jié)能與新能源汽車，對(duì)推廣使用單位購買節(jié)能與新能源汽車給予補(bǔ)助。2009年3月20日，國務(wù)院在正式發(fā)布的汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃中，提出了以新能源汽車為突破口，加強(qiáng)自主創(chuàng)新，培育自主品牌，形成新的競爭優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)、健康、穩(wěn)定發(fā)展的指導(dǎo)思想。 我國在電動(dòng)動(dòng)汽車領(lǐng)領(lǐng)域與國國外發(fā)達(dá)達(dá)國家的的差距小小于傳統(tǒng)統(tǒng)汽車的的差距，但但國外著著名的研研發(fā)機(jī)構(gòu)構(gòu)、大學(xué)學(xué)以及跨跨國公司司的企業(yè)業(yè)集團(tuán)，在在汽車領(lǐng)領(lǐng)域的研研究工作作具有深深厚的積積累，在在電動(dòng)汽汽車領(lǐng)域域開展過過大量卓卓有成效效的研究究開發(fā)工工作，具具有先進(jìn)進(jìn)的開發(fā)發(fā)手段和和豐富的的實(shí)踐經(jīng)

19、經(jīng)驗(yàn)。在在我國電電動(dòng)汽車車產(chǎn)業(yè)的的發(fā)展過過程中，了了解、學(xué)學(xué)習(xí)和借借鑒他們們的開發(fā)發(fā)能力和和經(jīng)驗(yàn)，探探索以國國際合作作的形式式開展電電動(dòng)汽車車關(guān)鍵技技術(shù)開發(fā)發(fā)的道路路，對(duì)于于促進(jìn)我我國電動(dòng)動(dòng)汽車的的快速發(fā)發(fā)展具有有積極的的意義。目前對(duì)于電電動(dòng)汽車車的民用用，絕大大多數(shù)是是混合動(dòng)動(dòng)力汽車車，比如如豐田的的普銳斯斯和比亞亞迪的FF3、F6等。值值得一說說的是比比亞迪EE6已獲準(zhǔn)準(zhǔn)生產(chǎn)，有有望今年年上半年年上市，E6是一款純電動(dòng)四驅(qū)汽車，可使用220V民用電源慢充，快充為3C電，15分鐘左右可充滿電池80%，續(xù)航能力達(dá)到300公里，是目前世界上續(xù)駛里程最長的純電動(dòng)車。預(yù)售價(jià)在30萬元左右。除了比亞迪

20、迪，奇瑞瑞日前宣宣布今年年將推出出數(shù)款新新能源車車。此外外，上汽汽、東風(fēng)風(fēng)、吉利利、廣汽汽豐田、東東風(fēng)日產(chǎn)產(chǎn)等車企企也都表表示會(huì)在在今年推推出新能能源車。1.3 發(fā)發(fā)展電動(dòng)動(dòng)汽車目目前要研研究的關(guān)關(guān)鍵技術(shù)術(shù)純電動(dòng)汽車車的組成成包括電電力驅(qū)動(dòng)動(dòng)及控制制系統(tǒng)、驅(qū)驅(qū)動(dòng)力傳傳動(dòng)等機(jī)機(jī)械系統(tǒng)統(tǒng)、完成成既定任任務(wù)的工工作裝置置等。電電力驅(qū)動(dòng)動(dòng)及控制制系統(tǒng)是是電動(dòng)汽汽車的核核心，也也是區(qū)別別于內(nèi)燃燃機(jī)汽車車的最大大不同點(diǎn)點(diǎn)。電力力驅(qū)動(dòng)及及控制系系統(tǒng)由驅(qū)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)動(dòng)機(jī)、電電源和電電動(dòng)機(jī)的的調(diào)速控控制裝置置等組成成。那研研究電動(dòng)動(dòng)汽車的的關(guān)鍵技技術(shù)就得得從上面面談到的的各個(gè)方方面著手手。至于于電動(dòng)汽汽車的其其他裝

21、置置，則基本本與傳統(tǒng)統(tǒng)的內(nèi)燃燃機(jī)汽車車類似。所以本本論文將將挑選電電動(dòng)汽車車的電機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)、能能源管理理系統(tǒng)、電電動(dòng)轉(zhuǎn)向向、制動(dòng)動(dòng)及其他他系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行研究究與闡述述，并借借助于仿仿真模型型Simmuliink控控制軟件件在電動(dòng)動(dòng)汽車上上作一項(xiàng)項(xiàng)簡單仿仿真運(yùn)用用。2電動(dòng)汽車車電氣驅(qū)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)技術(shù)2.1電動(dòng)動(dòng)汽車電電氣系統(tǒng)統(tǒng)概述電氣驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)是電電動(dòng)汽車車的心臟臟,主要要由驅(qū)動(dòng)動(dòng)電機(jī)、功功率轉(zhuǎn)換換器和電電子控制制器等三三個(gè)子系系統(tǒng)構(gòu)成成,如圖圖1所示示。驅(qū)動(dòng)動(dòng)電機(jī)是是電能與與機(jī)械能能的轉(zhuǎn)換換裝置;電子控控制器包包括傳感感器、電電氣連接接電路和和微處理理器,實(shí)實(shí)現(xiàn)信號(hào)號(hào)采集、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換、傳傳輸和處處理

22、;功功率轉(zhuǎn)換換器在驅(qū)驅(qū)動(dòng)和能能量再生生程中,對(duì)能量量源和電電機(jī)之間間的能量量流進(jìn)行行調(diào)節(jié)。圖1 電動(dòng)動(dòng)汽車電電氣驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)基基本組成成2.2 電電動(dòng)汽車車對(duì)電氣氣驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)的基基本要求求（1)有足足夠大的的起動(dòng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩,以以滿足電電動(dòng)汽車車快速啟啟動(dòng)、加加速、爬爬坡、頻頻繁啟/停的要要求,通通常電機(jī)機(jī)的過載載系數(shù)應(yīng)應(yīng)達(dá)34。 (2)電電機(jī)的調(diào)調(diào)速范圍圍大,一一般在225%1000%最大大轉(zhuǎn)速范范圍內(nèi),近似有有小轉(zhuǎn)矩矩、恒功功率的輸輸出特性性,滿足足電動(dòng)汽汽車最高高車速和和公路巡巡航行駛駛工況的的要求。 (3)比比功率大大,以最最大功率率計(jì)時(shí),一般應(yīng)應(yīng)達(dá)(111.225)kkw/kkg. (4)具

23、具有良好好的效率率特性,在較寬寬的轉(zhuǎn)速速/轉(zhuǎn)矩矩范圍內(nèi)內(nèi),獲得得最優(yōu)的的效率,提高一一次充電電后的持持續(xù)行駛駛里程,一般要要求在典典型的駕駕駛循環(huán)環(huán)區(qū),獲獲得855%93%的效率率。 (5)再再生制動(dòng)動(dòng)時(shí)的能能量回收收率高。 (6)快快速的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)應(yīng)特性,在各種種車速范范圍內(nèi)能能快速而而柔和地地控制驅(qū)驅(qū)動(dòng)和制制動(dòng)轉(zhuǎn)矩矩;在多多電機(jī)系系統(tǒng)中,要求電電機(jī)可控控性高、穩(wěn)穩(wěn)態(tài)精度度和動(dòng)態(tài)態(tài)特性好好。(7)具有有良好的的環(huán)境適適應(yīng)性,在不同同的工作作條件下下能可靠靠地工作作。 (8)單單位功率率系統(tǒng)成成本低,目前電電氣驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)的的成本約約為$10/kw,其目標(biāo)標(biāo)要達(dá)到到$4/kkw。 (9)維維護(hù)簡

24、單單,工作作噪聲低低。2.3驅(qū)動(dòng)動(dòng)電機(jī)電動(dòng)汽車對(duì)對(duì)驅(qū)動(dòng)電電機(jī)的要要求與常常規(guī)工業(yè)業(yè)電機(jī)不不同,工工業(yè)驅(qū)動(dòng)動(dòng)電機(jī)通通常優(yōu)化化在額定定的工作作點(diǎn),一一般只根根據(jù)典型型的工作作模式進(jìn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì);而電電動(dòng)汽車車驅(qū)動(dòng)電電機(jī)通常常要求能能夠頻繁繁地啟動(dòng)動(dòng)/停車車、加速速/減速速,低速速或爬坡坡時(shí)要求求高轉(zhuǎn)矩矩,高速速行駛時(shí)時(shí)要求低低轉(zhuǎn)矩,電機(jī)變變速范圍圍大、過過載系數(shù)數(shù)高,通通常應(yīng)根根據(jù)車型型和駕駛駛習(xí)慣進(jìn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì),電動(dòng)動(dòng)汽車驅(qū)驅(qū)動(dòng)電機(jī)機(jī)分類如如圖2所示。圖2 電動(dòng)動(dòng)汽車電電機(jī)分類類2.3.11 有刷刷直流電電機(jī)有刷直流電電機(jī)采用用斬波控控制器的的控制方方式,控控制技術(shù)術(shù)簡單、成成熟,成成本低,但效率率

25、低、體體積大、比比功率低低等缺點(diǎn)點(diǎn)。由于于存在電電刷和機(jī)機(jī)械換向向器,電電機(jī)的最最高轉(zhuǎn)速速和承載載能力的的進(jìn)一步步提高受受到限制制,同時(shí)時(shí)電機(jī)損損耗主要要在轉(zhuǎn)子子上,使使得電機(jī)機(jī)散熱困困難;電電刷在工工作中產(chǎn)產(chǎn)生的電電磁輻射射干擾,對(duì)車輛輛的電子子控制系系統(tǒng)也產(chǎn)產(chǎn)生一定定的影響響,因而而在現(xiàn)代代高性能能電動(dòng)汽汽車上的的應(yīng)用正正逐漸減減少。2.3.22三相鼠鼠籠式交交流感應(yīng)應(yīng)電機(jī)隨著先進(jìn)的的電機(jī)、電電子電氣氣元件、微微電子技技術(shù)及控控制技術(shù)術(shù)的發(fā)展展,許多多新型的的電動(dòng)汽汽車驅(qū)動(dòng)動(dòng)電機(jī)不不斷得到到開發(fā),其中三三相鼠籠籠式交流流感應(yīng)電電機(jī)應(yīng)用用最廣。 與直流電電機(jī)相比比,三相相鼠籠式式感應(yīng)電電機(jī)不

26、僅僅具有低低成本、高高效率、可可靠性好好、免維維護(hù)、易易冷卻和和結(jié)構(gòu)堅(jiān)堅(jiān)實(shí)可靠靠等優(yōu)點(diǎn)點(diǎn),而且且通過適適當(dāng)?shù)目乜刂萍夹g(shù)術(shù)使得它它可獲得得類似于于直流電電機(jī)的良良好的調(diào)調(diào)速特性性,因而而在電動(dòng)動(dòng)汽車電電氣驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)中中得到廣廣泛應(yīng)用用。 感應(yīng)電機(jī)主主要存在在著耗電電量大,轉(zhuǎn)子易易發(fā)熱,調(diào)速性性較差,控制系系統(tǒng)較復(fù)復(fù)雜,成成本高的的缺點(diǎn)。變變頻變壓壓控制VVVVFF與磁場場定向矢矢量控制制FOCC是兩種種常用的的控制技技術(shù),另另外直接接轉(zhuǎn)矩控控制 (DTCC)也是是一種很很有前途途的感應(yīng)應(yīng)電機(jī)控控制技術(shù)術(shù)。2.3.33 永磁同同步電機(jī)機(jī)電動(dòng)汽車的的永磁同同步電機(jī)機(jī)包括永永磁無刷刷電機(jī)、無無刷直流流

27、電機(jī)(BDCCM)和和三相永永磁同步步電機(jī)(PMSSM)。 無刷直流流電機(jī)顯顯著的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是無無電刷,消除了了由于電電刷帶來來的許多多問題,但驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)比比較復(fù)雜雜,通常常采用方方波電流流控制的的無刷直直流電機(jī)機(jī)比較容容易實(shí)現(xiàn)現(xiàn)電機(jī)的的驅(qū)動(dòng)和和控制,效率高高,在相相同轉(zhuǎn)速速下,電電機(jī)輸出出轉(zhuǎn)矩比比三相永永磁同步步電機(jī)的的大155%,但但電機(jī)的的工作噪噪聲和輸輸出轉(zhuǎn)矩矩波動(dòng)都都比三相相永磁同同步電機(jī)機(jī)大。 永磁同步步電機(jī)結(jié)結(jié)構(gòu)與感感應(yīng)電機(jī)機(jī)相似,用永久久磁鐵替替代了相相應(yīng)的感感應(yīng)電機(jī)機(jī)的勵(lì)磁磁繞組線線圈,電電機(jī)的工工作原理理與勵(lì)磁磁交流同同步電機(jī)機(jī)相同,電機(jī)感感應(yīng)電動(dòng)動(dòng)勢(shì)波形形和供電電電流均均為正

28、弦弦波,穩(wěn)穩(wěn)態(tài)下電電機(jī)的電電動(dòng)勢(shì)和和轉(zhuǎn)矩不不隨轉(zhuǎn)速速變化,采用逆逆變器和和帶微處處理器控控制模塊塊的變頻頻控制技技術(shù),向向電機(jī)提提供正弦弦波形的的三相交交流電,由正弦弦波定子子電流和和正弦反反電動(dòng)勢(shì)勢(shì)相互作作用產(chǎn)生生轉(zhuǎn)矩,電機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子與旋旋轉(zhuǎn)磁場場同步旋旋轉(zhuǎn),旋旋轉(zhuǎn)磁場場的轉(zhuǎn)速速取決于于電源頻頻率大小小。與前兩種電電機(jī)相比比,永磁磁同步電電機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)效率較較高,電電機(jī)體積積較小、重重量較輕輕、功率率密度大大、可靠靠性高和和免維護(hù)護(hù)等優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)。但永永磁材料料價(jià)格昂昂貴,生生產(chǎn)體積積更小、質(zhì)質(zhì)量更輕輕的大功功率的PPMSMM和BDDCM還還有一定定的技術(shù)術(shù)難度,隨著永永磁材料料價(jià)格的的下降和和電機(jī)控控制

29、技術(shù)術(shù)的不斷斷開發(fā)和和應(yīng)用,永磁同同步電機(jī)機(jī)將是感感應(yīng)電機(jī)機(jī)在現(xiàn)代代電動(dòng)汽汽車驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)中中最強(qiáng)有有力的競競爭對(duì)手手。2.3.44 開關(guān)磁磁阻電機(jī)機(jī)開關(guān)磁阻電電機(jī)是一一種由磁磁阻電機(jī)機(jī)與電子子開關(guān)驅(qū)驅(qū)動(dòng)控制制電路組組成一體體的新型型調(diào)速電電機(jī),電電機(jī)兼有有直流和和交流調(diào)調(diào)速的優(yōu)優(yōu)點(diǎn),結(jié)結(jié)構(gòu)簡單單、體積積小、堅(jiān)堅(jiān)固、成成本低、可可靠性高高、起動(dòng)動(dòng)性好,適合于于頻繁正正反轉(zhuǎn)及及沖擊負(fù)負(fù)載等工工況條件件;但由由于它低低速輸出出轉(zhuǎn)矩波波動(dòng)大,工作噪噪聲高,而且驅(qū)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)復(fù)雜、控控制器價(jià)價(jià)格高等等,限制制了當(dāng)前前它在電電動(dòng)汽車車上的應(yīng)應(yīng)用。開開關(guān)磁阻阻電機(jī)在在今后電電動(dòng)汽車車上的應(yīng)應(yīng)用仍值值得特別別關(guān)

30、注。2.3.55 驅(qū)動(dòng)動(dòng)電機(jī)的的應(yīng)用和和性能比比較 電機(jī)技術(shù)術(shù)隨著現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)計(jì)計(jì)技術(shù)的的進(jìn)步,特別是是新材料料技術(shù)、功功率電子子和微電電子技術(shù)術(shù)以及計(jì)計(jì)算機(jī)輔輔助設(shè)計(jì)計(jì)技術(shù)的的發(fā)展也也在不斷斷發(fā)展,表1和和表2分分別列出出了部分分國外電電動(dòng)汽車車產(chǎn)品上上各種驅(qū)驅(qū)動(dòng)電機(jī)機(jī)的應(yīng)用用情況和和驅(qū)動(dòng)電電機(jī)的性性能對(duì)比比。2.3.66 最理理想的電電動(dòng)機(jī)電動(dòng)汽車專專用的電電動(dòng)機(jī)，通通過從電電池中獲獲取的有有限的能能量產(chǎn)生生動(dòng)力，所所以要求求其在各各種環(huán)境境下的效效率都要要很好。因因而，在在性能上上的要求求比工業(yè)業(yè)上要嚴(yán)嚴(yán)格得多多。這里里，對(duì)電電動(dòng)汽車車用電動(dòng)動(dòng)機(jī)所要要求的主主要特性性做一個(gè)個(gè)歸納和和整理。1

31、.由高速速化而生生的小型型輕量化化（堅(jiān)固固性）在車輛上搭搭配方面面匹配外外，電動(dòng)動(dòng)汽車用用電動(dòng)機(jī)機(jī)的體積積、重量量應(yīng)為一一般工業(yè)業(yè)用電動(dòng)動(dòng)機(jī)的11/2。2.高效性性務(wù)必使一次次充電的的續(xù)航里里程盡可可能的長長，尤其其是行駛駛模式變變換頻繁繁的輕負(fù)負(fù)載的情情況下，電電動(dòng)機(jī)和和控制裝裝置的總總效率也也需要進(jìn)進(jìn)一步提提高。因因而，在在控制層層面上的的研究也也是很有有必要的的。3.低速大大轉(zhuǎn)矩情情況下的的大范圍圍內(nèi)的恒恒定輸出出特性在電動(dòng)機(jī)單單體中，能能夠滿足足必要的的轉(zhuǎn)矩特特性。4.壽命長長以及高高可靠性性 輪轂電動(dòng)機(jī)機(jī)中的振振動(dòng)達(dá)到到了200g左右，即即使在汽汽車上也也達(dá)到了了3到55g的振動(dòng)動(dòng)，

32、在任任何環(huán)境境中確保保高安全全性都是是最重要要的而不不采用速速度位置置傳感器器的控制制，則被被認(rèn)為是是能夠提提高可靠靠性的。5.低噪聲聲性考慮到環(huán)境境和乘坐坐舒適性性，人們們都是期期望噪聲聲盡可能能的小。6.成本低低廉為了便于普普及，成成本的降降低時(shí)必必不可少少的。能夠滿足以以上所述述特性的的電動(dòng)機(jī)機(jī)才適合合作為電電動(dòng)汽車車專用的的電動(dòng)機(jī)機(jī)。但是是，現(xiàn)實(shí)實(shí)中全部部滿足以以上特性性的電動(dòng)動(dòng)機(jī)還沒沒有被開開發(fā)出來來，希望望在不久久的將來來這種最最理想的的電動(dòng)機(jī)機(jī)能夠研研發(fā)出來來。表1 驅(qū)動(dòng)動(dòng)電機(jī)在在部分電電動(dòng)汽車車產(chǎn)品的的應(yīng)用表2 電動(dòng)動(dòng)汽車常常用驅(qū)動(dòng)動(dòng)電機(jī)性性能比較較2.4電氣氣傳動(dòng)系系統(tǒng)功率率

33、半導(dǎo)體體器件功率半導(dǎo)體體器件特特性對(duì)電電動(dòng)汽車車可靠性性有很大大的影響響,在現(xiàn)現(xiàn)代電動(dòng)動(dòng)汽車驅(qū)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)中中,根據(jù)據(jù)電氣驅(qū)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)的要求求,深入入了解器器件的性性能、選選擇合適適的器件件、提高高功率變變換器的的效率對(duì)對(duì)設(shè)計(jì)性性能優(yōu)良良的電氣氣驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)具有有重要的的意義。2.4.11 功率率半導(dǎo)體體器件的的選擇準(zhǔn)準(zhǔn)則功率半導(dǎo)體體的選擇擇主要是是基于所所需的額額定電壓壓、額定定電流、開開關(guān)頻率率、能量量損耗及及其動(dòng)態(tài)態(tài)特性來來考慮。額額定電壓壓的確定定取決于于蓄電池池的額定定電壓、充充電電壓壓和再生生充電的的最大允允許電壓壓。一般般電動(dòng)汽汽車蓄電電池電壓壓為3000V,充電電電壓最大大可達(dá)

34、3370VV,而再再生充電電過程中中,電池池電壓可可能上升升到4000V左左右,選選擇的功功率半導(dǎo)導(dǎo)體器件件額定電電壓一般般為6000V。額額定電流流大小取取決于電電動(dòng)汽車車驅(qū)動(dòng)電電機(jī)的輸輸出功率率和并聯(lián)聯(lián)的功率率器件數(shù)數(shù)量,以以及器件件工作溫溫度的限限制和其其它安全全因素,多個(gè)功功率器件件并聯(lián)時(shí)時(shí),額定定電流可可以選擇擇較小一一些。開開關(guān)頻率率必須足足夠大,以提高高功率變變換器裝裝置的功功率密度度,提高高變換器器的整體體效率,降低逆逆變器的的音頻噪噪聲,但但開關(guān)頻頻率過大大也會(huì)帶帶來開關(guān)關(guān)能量損損耗的增增加,使使電路的的效率降降低,產(chǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重重的電磁磁干擾噪噪聲。目目前,電電動(dòng)汽車車普遍采采

35、用脈寬寬調(diào)制(PWMM)方式式的逆變變器,理理論上開開關(guān)頻率率大于118KHHz就能能除去音音頻噪聲聲,在實(shí)實(shí)際操作作中,開開關(guān)頻率率一般選選擇100KHzz也基本本能滿足足對(duì)逆變變器效率率、噪聲聲和電磁磁干擾的的要求。功功率半導(dǎo)導(dǎo)體器件件的動(dòng)態(tài)態(tài)特性則則取決于于是否有有高的ddv/ddt和ddi/ddt,器器件的輸輸入阻抗抗高、輸輸入電容容小,使使得器件件所需的的驅(qū)動(dòng)功功率很小小,此外外,要求求功率半半導(dǎo)體器器件工作作可靠性性高、尺尺寸小、性性價(jià)比高高。2.4.22 功率率半導(dǎo)體體器件 隨著微電電子技術(shù)術(shù)和電力力電子技技術(shù)的共共同發(fā)展展,新一一代高頻頻化、全全控型的的功率集集成半導(dǎo)導(dǎo)體器件件

36、不斷出出現(xiàn),如如:可關(guān)關(guān)斷晶閘閘管(GGTO)、電力力晶體管管(BJJT)、功功率場效效應(yīng)晶體體管(MMOSFFET)、絕緣緣柵雙極極型晶體體管 (IGBBT)、MMOS柵柵控晶閘閘管(MMCT)、靜電電感應(yīng)晶晶體管(SITT)和靜靜電感應(yīng)應(yīng)晶閘管管(SIITH)等?？申P(guān)斷晶閘閘管(GGTO)由于開開關(guān)頻率率較低、關(guān)關(guān)斷增益益小,需需要專門門的關(guān)斷斷增益電電路,難難以滿足足電動(dòng)汽汽車電氣氣驅(qū)動(dòng)控控制系統(tǒng)統(tǒng)的工作作要求。電力晶體管管(BJJT)是是一種三三層的雙雙極型全全控器件件,具有有控制方方便、開開關(guān)時(shí)間間短、高高頻特性性好、通通態(tài)壓降降低等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)。功率場效應(yīng)應(yīng)晶體管管(MOOSFEET)是

37、是一種單單極性器器件,具具有開關(guān)關(guān)時(shí)間短短、工作作頻率高高、熱穩(wěn)穩(wěn)定性好好、抗干干擾能力力強(qiáng)的優(yōu)優(yōu)點(diǎn),柵柵極驅(qū)動(dòng)動(dòng)電路簡簡單,但但額定電電流較小小,多采采用并聯(lián)聯(lián)連接的的工作型型式。絕緣柵雙極極型晶體體管(IIGBTT)把電電力晶體體管與功功率場效效應(yīng)晶體體管集成成在一個(gè)個(gè)芯片面面上,構(gòu)構(gòu)成一種種新的符符合器件件,它綜綜合了電電力晶體體管與功功率場效效應(yīng)晶體體管的優(yōu)優(yōu)點(diǎn),具具有輸入入阻抗高高、工作作速度快快、通態(tài)態(tài)電壓低低、驅(qū)動(dòng)動(dòng)電流小小、耐壓壓高和承承受電流流大、安安全工作作區(qū)寬、性性能穩(wěn)定定、工作作可靠性性大等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)。從目前現(xiàn)代代電動(dòng)汽汽車電子子技術(shù)發(fā)發(fā)展情況況看,靜靜電感應(yīng)應(yīng)晶體管管(S

38、IIT)和和靜電感感應(yīng)晶閘閘管(SSITHH)由于于工藝性性復(fù)雜,仍難以以達(dá)到實(shí)實(shí)用化的的要求;電力晶晶體管(BJTT)、功功率場效效應(yīng)晶體體管 (MOSSFETT)、絕絕緣柵雙雙極型晶晶體管 (IGGBT)在電動(dòng)動(dòng)汽車電電氣驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)中中已得到到了廣泛泛的應(yīng)用用,但電電力晶體體管 (BJTT)正逐逐漸被絕絕緣柵雙雙極型晶晶體管(IGBBT)取取代;功功率場效效應(yīng)晶體體管(MMOSFFET)適合于于功率較較小的電電動(dòng)汽車車電氣驅(qū)驅(qū)動(dòng)控制制系統(tǒng),而隨著著MOSS柵控晶晶閘管(MCTT)性能能的進(jìn)一一步提高高和價(jià)格格的降低低,它將將成為未未來最有有發(fā)展的的功率半半導(dǎo)體器器件。2.5 電電動(dòng)汽車車電

39、氣系系統(tǒng)的控控制技術(shù)術(shù)控制技術(shù)對(duì)對(duì)電動(dòng)汽汽車系統(tǒng)統(tǒng)性能有有非常大大的影響響,同一一臺(tái)電機(jī)機(jī)由于控控制方式式不同,輸出也也就大不不相同。對(duì)對(duì)低速小小功率的的微型電電動(dòng)車來來說,由由于性能能不高,一般采采用簡單單的開環(huán)環(huán)控制方方法。但但是,對(duì)對(duì)高性能能的電動(dòng)動(dòng)汽車,除了要要研究先先進(jìn)的電電動(dòng)機(jī)外外,還要要研究先先進(jìn)的電電機(jī)控制制方法。傳傳統(tǒng)的線線性控制制,如PPI和PPID控控制,已已經(jīng)很難難再適應(yīng)應(yīng)高性能能驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)的嚴(yán)嚴(yán)格要求求了。近近幾年,出現(xiàn)了了許多現(xiàn)現(xiàn)代控制制技術(shù)。目目前, 那些在在常規(guī)驅(qū)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域域中的一一些控制制方法,如變壓壓變頻(VVVVF)、矢矢量控制制(VCC)、模模型參考考自適

40、應(yīng)應(yīng)控制 (MRRAC)、直接接轉(zhuǎn)矩控控制(DDTC)和變結(jié)結(jié)構(gòu)控制制 (VVSC)等等都都已被廣廣泛地移移植到電電動(dòng)汽車車的控制制系統(tǒng)中中來,并并取得了了良好的的效果。但但是電動(dòng)動(dòng)汽車的的驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)以及及控制有有其自身身的特點(diǎn)點(diǎn),如要要求電機(jī)機(jī)能夠工工作在恒恒轉(zhuǎn)矩區(qū)區(qū)和恒功功率區(qū),并同時(shí)時(shí)保持高高效率、調(diào)調(diào)速范圍圍大、動(dòng)動(dòng)態(tài)性能能要求高高等等。從從目前的的實(shí)踐來來看,對(duì)對(duì)于感應(yīng)應(yīng)電動(dòng)機(jī)機(jī),矢量量控制技技術(shù)最好好。采用用矢量控控制,對(duì)對(duì)定子電電流兩分分量實(shí)行行解耦,可以象象直流電電機(jī)那樣樣分別控控制轉(zhuǎn)矩矩和磁通通,獲得得快速響響應(yīng)和精精確控制制的高性性能驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)。由由于轉(zhuǎn)子子電阻隨隨運(yùn)行溫溫

41、度的急急劇變化化而影響響磁場定定向的準(zhǔn)準(zhǔn)確性,故目前前的研究究方向開開始轉(zhuǎn)到到以定子子磁場定定向的矢矢量控制制中去。通通常的控控制系統(tǒng)統(tǒng)往往安安裝有速速度傳感感器,以以獲得必必要的反反饋信息息。但對(duì)對(duì)電動(dòng)汽汽車來講講,主要要控制的的是電機(jī)機(jī)的轉(zhuǎn)矩矩。另外外,速度度傳感器器的存在在不但使使驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)雜,而且也也增加了了系統(tǒng)的的成本,降低了了可靠性性。因此此,在電電動(dòng)汽車車驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)中,直接轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩控制制無速度度傳感器器的感應(yīng)應(yīng)電動(dòng)機(jī)機(jī)調(diào)速系系統(tǒng)無疑疑具有良良好的發(fā)發(fā)展前景景。前面還出現(xiàn)現(xiàn)的智能能控制技技術(shù),如如模糊控控制,神神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)和專家家系統(tǒng)也也開始應(yīng)應(yīng)用于電電動(dòng)汽車車的驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)中中

42、。所以以,現(xiàn)代代控制技技術(shù),特特別是智智能控制制技術(shù)的的使用,使電動(dòng)動(dòng)汽車驅(qū)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)具有高高度的智智能化。2.6 樣樣車的電電氣控制制系統(tǒng)圖3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室用樣樣車圖片片樣車的電氣氣控制系系統(tǒng)主要要由電機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)電電路、輪輪轂式無無刷直流流電機(jī)、外外部指令令輸入及及電機(jī)信信號(hào)反饋饋電路、主主控電路路和蓄電電池組成成。其結(jié)結(jié)構(gòu)框圖圖如圖44所示。圖4 電氣氣控制系系統(tǒng)框圖圖電氣控制系系統(tǒng)的現(xiàn)現(xiàn)場配置置如圖55所示，其其中兩個(gè)個(gè)100000ppF，耐耐壓2000V電電容作為為蓄電池池的濾波波電容，能能在電動(dòng)動(dòng)汽車啟啟動(dòng)時(shí)起起到瞬間間提供大大電流，蓄蓄電池電電壓穩(wěn)定定的作用用。圖5 電氣氣控制系系統(tǒng)實(shí)物

43、物圖驅(qū)動(dòng)電路在在整個(gè)控控制系統(tǒng)統(tǒng)中起到到關(guān)鍵作作用，其其性能直直接決定定了電動(dòng)動(dòng)汽車能能否運(yùn)行行。它主主要包括括光藕隔隔離、驅(qū)驅(qū)動(dòng)控制制芯片和和驅(qū)動(dòng)芯芯片。其其中，驅(qū)驅(qū)動(dòng)控制制芯片是是IR2213OO，驅(qū)動(dòng)動(dòng)芯片是是I盯PP2600N。在在實(shí)際調(diào)調(diào)試過程程中，驅(qū)驅(qū)動(dòng)芯片片常常會(huì)會(huì)發(fā)生擊擊穿，甚甚至驅(qū)動(dòng)動(dòng)控制芯芯片損壞壞，所以以設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)要特別別注意它它們之間間的參數(shù)數(shù)關(guān)聯(lián)性性，具體體需要注注意的問問題參見見IR公公司的設(shè)設(shè)計(jì)指南南DT998一22。本文文經(jīng)驗(yàn)總總結(jié)得出出，驅(qū)動(dòng)動(dòng)芯片的的損壞大大部分是是由于MMOSFFET的的漏極與與源極之之間通過過瞬間大大電流引引起的，特特別是離離過流保保護(hù)電路

44、路越遠(yuǎn)的的管子越越容易燒燒毀，這這些都需需要在PPCB板板布線設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)予予以精心心考慮的的。本樣樣車驅(qū)動(dòng)動(dòng)電路的的實(shí)物如如圖6所示。圖6 驅(qū)動(dòng)動(dòng)控制實(shí)實(shí)物圖2.7電動(dòng)動(dòng)汽車電電氣系統(tǒng)統(tǒng)技術(shù)展展望(1)電力力電子器器件的性性能影響響電動(dòng)汽汽車的可可靠性,采用新新型電力力電子器器件和微微機(jī)控制制及數(shù)字字信號(hào)處處理器,通過軟軟件實(shí)現(xiàn)現(xiàn)全數(shù)字字化控制制是電氣氣驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)主要要的發(fā)展展方向。(2)應(yīng)用用交流電電機(jī)是電電氣驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)必必然發(fā)展展趨勢(shì),直流電電機(jī)的應(yīng)應(yīng)用逐漸漸減少,感應(yīng)電電機(jī)應(yīng)用用廣泛,永磁同同步電機(jī)機(jī)的應(yīng)用用最具有有發(fā)展前前景,開開關(guān)磁阻阻電機(jī)的的應(yīng)用值值得特別別重視。(3)MOOSEFF

45、適合于于開關(guān)頻頻率高、小小功率的的控制器器,大功功率管選選IGBBT;隨隨著MCCT性能能的繼續(xù)續(xù)提高并并達(dá)到商商用時(shí),MCTT必將成成為電氣氣系統(tǒng)功功率控制制器的首首選器件件。3 電動(dòng)汽汽車的能能源管理理系統(tǒng)技技術(shù)能源管理系系統(tǒng)是電電動(dòng)汽車車的智能能核心。一一輛設(shè)計(jì)計(jì)優(yōu)良的的電動(dòng)汽汽車，除除了有良良好的機(jī)機(jī)械性能能、電驅(qū)驅(qū)動(dòng)性能能、適當(dāng)當(dāng)?shù)哪芰苛吭矗醇措姵兀┩馔猓€應(yīng)應(yīng)該有一一套維持持電動(dòng)車車所有蓄蓄電池組組件的工工作，并并使其處處于最佳佳狀態(tài)；采集車車輛的各各個(gè)子系系統(tǒng)的運(yùn)運(yùn)行數(shù)據(jù)據(jù)，進(jìn)行行監(jiān)控和和診斷；控制充充電方式式和提供供剩余能能量顯示示等職責(zé)責(zé)的能量量管理系系統(tǒng)。能能源管理系系統(tǒng)

46、研究究與開發(fā)發(fā)不僅要要建立包包括蓄電電池在內(nèi)內(nèi)的電動(dòng)動(dòng)車的數(shù)數(shù)學(xué)模型型而且要要開發(fā)以以微處理理器為核核心的電電子控制制單元。圖7 電動(dòng)動(dòng)汽車能能源管理理系統(tǒng)3.1 電電動(dòng)汽車車對(duì)電池池性能的的要求電池是電動(dòng)動(dòng)汽車的的動(dòng)力源源泉，也也是一直直制約電電動(dòng)汽車車發(fā)展的的關(guān)鍵因因素。電電動(dòng)汽車車用電池池的主要要性能指指標(biāo)是比比能量、能能量密度度、比功功率、循循環(huán)壽命命和成本本等。要要使電動(dòng)動(dòng)汽車具具有競爭爭力，就就要開發(fā)發(fā)出比能能量高、比比功率大大、使用用壽命長長的高效效電池。目目前面臨臨最關(guān)鍵鍵的電池池技術(shù)問問題是：1. 極低低的電池池能量密密度。汽汽油的能能量密度度是1.2萬Whh/kgg，而目目

47、前通常常使用的的鉛酸電電池能量量密度不不足400Whh/kgg。近年年來，其其他類型型電池，如如空氣電電池等的的開發(fā)雖雖有進(jìn)展展，但是是在價(jià)格格、性能能、工藝藝性等方方面欠成成熟，近近期無法法實(shí)現(xiàn)量量產(chǎn)。2. 過重重的電池池組。盡盡管在車車身設(shè)計(jì)計(jì)方面采采取了諸諸如玻璃璃鋼車身身等技術(shù)術(shù)以盡可可能減輕輕整車質(zhì)質(zhì)量，但是是，電池池過重的的自身質(zhì)質(zhì)量仍會(huì)會(huì)使一部部電動(dòng)汽汽車的總總質(zhì)量較較同樣大大小的內(nèi)內(nèi)燃機(jī)汽汽車重。3. 有限限的續(xù)駛駛里程與與汽車動(dòng)動(dòng)力性能能。由于于電池的的能量密密度較低低，電池池組的質(zhì)質(zhì)量過大大，因此此，即使使電動(dòng)汽汽車動(dòng)力力系統(tǒng)的的效率很很高，使使用鉛酸酸電池的的電動(dòng)汽汽車一

48、般般一次充充電的續(xù)續(xù)駛里程程也只有有1000km左右右（使用用太多電池池組除外外）。由由于電池池性能差差，電動(dòng)動(dòng)汽車的的動(dòng)力性性能無法法達(dá)到當(dāng)當(dāng)前內(nèi)燃燃機(jī)汽車車的水平平。4. 電池池組昂貴貴的價(jià)格格及有限限的循環(huán)環(huán)壽命。一一輛載容容量200人的輕輕型電動(dòng)動(dòng)客車電電池組的的價(jià)格高高達(dá)2萬元人人民幣，以以現(xiàn)有電電池的循循環(huán)壽命命（假定定為800次充充放電循循環(huán)）計(jì)計(jì)算，電電動(dòng)汽車車行駛66萬km就需需更換電電池。高高昂的運(yùn)運(yùn)行成本本難以讓讓市場接接受。5. 汽車車附件的的使用受受到限制制。由于于電動(dòng)汽汽車所能能攜帶的的電能有有限，所所以在車車上對(duì)電電能的使使用必須須注意節(jié)節(jié)省，車車內(nèi)空調(diào)調(diào)和暖風(fēng)風(fēng)

49、的選用用必須充充分考慮慮其對(duì)電電動(dòng)汽車車?yán)m(xù)駛里里程的影影響。除除此之外外，動(dòng)力力轉(zhuǎn)向、真真空助力力器、主主動(dòng)（半半主動(dòng)）懸懸架以及及其他一一些車載載電器使用用也受到到限制。因因此，乘乘員的舒舒適性受受到影響響。上面提到的的問題也也就是電電動(dòng)汽車車對(duì)電池池性能的的要求，能能夠很好好的解決決是當(dāng)今今各大汽汽車廠商商和研究究院研究究的重點(diǎn)點(diǎn)。3.2 現(xiàn)現(xiàn)有的符符合電動(dòng)動(dòng)汽車用用電池及及管理系系統(tǒng)到目前為止止，電動(dòng)動(dòng)汽車車車用動(dòng)力力蓄電池池經(jīng)過33代的發(fā)發(fā)展，已已取得了了突破性性的進(jìn)展展。第11代是鉛鉛酸電池池，目前前主要是是閥控鉛鉛酸電池池（VRRLA），由由于其比比能量較較高、價(jià)價(jià)格低和和能高倍倍

50、率放電電，因此此是目前前唯一能能大批量量生產(chǎn)的的電動(dòng)汽汽車用電電池。第第2代是堿堿性電池池，主要要有鎳鍋鍋、鎳氫氫、鈉硫硫、鏗離離子和鋅鋅空氣等等多種電電池，其其比能量量和比功功率都比比鉛酸電電池高，因因此大大大提高了了電動(dòng)汽汽車的動(dòng)動(dòng)力性能能和續(xù)駛駛里程，但但其價(jià)格格卻比鉛鉛酸電池池高。只只要能采采用廉價(jià)價(jià)材料，電電動(dòng)汽車車用銼離離子電池池將獲得得長足的的發(fā)展，目目前關(guān)鍵鍵是要降降低批量量化生產(chǎn)產(chǎn)的成本本，提高高電池的的可靠性性、一致致性及壽壽命。第第3代是以以燃料電電池為主主的電池池。燃料料電池直直接將燃燃料的化化學(xué)能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)殡婋娔?，能能量轉(zhuǎn)變變效率高高，比能能量和比比功率都都高，并并且、

51、可可以控制制反應(yīng)過過程，能能量轉(zhuǎn)化化過程可可以連續(xù)續(xù)進(jìn)行，因因此是理理想的汽汽車用電電池。表表3為各種種車用電電池的性性能比較較。表3 各種種車用電電池的性性能比較較從目前車用用電池的的發(fā)展來來看，鎳鎳氫電池池可能是是電動(dòng)汽汽車動(dòng)力力能源的的首選電電池，它它已經(jīng)規(guī)規(guī)?；a(chǎn)，性能能穩(wěn)定，其其質(zhì)量比比、體積積比功率率、電池池壽命和和重復(fù)充充放電次次數(shù)方面面均已達(dá)達(dá)到USSABCC（美國國先進(jìn)電電池聯(lián)合合會(huì)）性性能指標(biāo)標(biāo)。從產(chǎn)產(chǎn)品規(guī)模?；?、生生產(chǎn)程度度和發(fā)展展前景看看，有可可能成為為電動(dòng)汽汽車車用用電池的的潛在競競爭者，其其容量大大、體積積質(zhì)量小小的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)正符合合現(xiàn)代電電動(dòng)汽車車的要求求。另外外

52、，燃料料電池的的應(yīng)用前前景樂觀觀。隨著著電化學(xué)學(xué)技術(shù)的的進(jìn)一步步發(fā)展，燃燃料電池池可能成成為電動(dòng)動(dòng)汽車的的主要能能源之一一。其他他尚在實(shí)實(shí)驗(yàn)階段段的電池池如飛輪輪電池、太太陽能電電池，有有著壽命命長、環(huán)環(huán)保等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，在在未來的的車用電電池中也也必將占占有一席席之地。數(shù)據(jù)采集是是電池管管理系統(tǒng)統(tǒng)所有功功能的基基礎(chǔ)，需需要采集集的信息息有電池池組總電電壓、電電流、電電池模塊塊電壓和和溫度。電電池狀態(tài)態(tài)估計(jì)包包括SOOC估計(jì)計(jì)和SOOH（Staate of Heaalthh）估計(jì)計(jì)，SOOC提供供電池剩剩余電量量的信息息。SOOH提供供電池健健康狀態(tài)態(tài)的信息息。目前前的電池池管理系系統(tǒng)都實(shí)實(shí)現(xiàn)了SS

53、OC估估計(jì)功能能，SOOH技術(shù)術(shù)尚不成成熟。熱熱管理指指BMSS根據(jù)熱熱管理控控制策略略控制電電池組熱熱管理系系統(tǒng)的工工作，以以使電池池組處于于最優(yōu)工工作溫度度范圍。數(shù)數(shù)據(jù)通信信是指電電池管理理系統(tǒng)與與整車控控制器、電電機(jī)控制制器等車車載設(shè)備備及上位位機(jī)等非非車載設(shè)設(shè)備進(jìn)行行數(shù)據(jù)交交換的功功能。安安全管理理指電池池管理系系統(tǒng)在電電池組的的電壓、電電流、溫溫度、SSOC等等出現(xiàn)不不安全狀狀態(tài)時(shí)給給予及時(shí)時(shí)報(bào)警并并進(jìn)行斷斷路等緊緊急處理理。能量量管理是是指對(duì)電電池組充充放電過過程的控控制，其其中包括括對(duì)電池池組內(nèi)單單體或模模塊進(jìn)行行電量均均衡。故故障診斷斷是使用用相關(guān)技技術(shù)及時(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)電電池組內(nèi)內(nèi)出

54、現(xiàn)故故障的單單體或者者模塊。電電池管理理系統(tǒng)的的核心數(shù)數(shù)據(jù)處理理和計(jì)算算功能一一般由單單片機(jī)來來完成，其其構(gòu)成原原理如圖圖8所示。 電壓壓 熱管理理 電流流 均均衡 溫度度 充充電機(jī) 整車車網(wǎng)絡(luò)中央處理器中央處理器通信接口A/D接口電路信號(hào)調(diào)整I/O 輸出執(zhí)行電路圖8 電池池管理系系統(tǒng)的構(gòu)構(gòu)成原理理3.3 動(dòng)動(dòng)力電池池技術(shù)前前景展望望各種形式的的電動(dòng)汽汽車，包包括純電電動(dòng)汽車車、混合合動(dòng)力汽汽車、燃燃料電池池電動(dòng)汽汽車都在在不斷發(fā)發(fā)展之中中，電動(dòng)動(dòng)汽車動(dòng)動(dòng)力電池池也在不不斷發(fā)展展和競爭爭之中。電電動(dòng)汽車車的發(fā)展展和動(dòng)力力電池的的發(fā)展是是相互影影響，相相互促進(jìn)進(jìn)的，常常用的電電池性能能如圖99所

55、示。圖9 電動(dòng)動(dòng)汽車常常用動(dòng)力力電池的的性能對(duì)于各種動(dòng)動(dòng)力電池池，還無無法斷言言哪一種種動(dòng)力電電池一定定會(huì)取得得未來電電動(dòng)汽車車動(dòng)力電電源市場場的主導(dǎo)導(dǎo)地位，但但可以對(duì)對(duì)各種動(dòng)動(dòng)力電池池的發(fā)展展?jié)摿秃颓熬斑M(jìn)進(jìn)行展望望，性能能是影響響電動(dòng)汽汽車動(dòng)力力電池市市場前景景最重要要的因素素，成本本、壽命命和可靠靠性也是是影響動(dòng)動(dòng)力電池池在市場場中地位位的重要要指標(biāo)。鉛酸電池的的性能雖雖然沒有有什么優(yōu)優(yōu)勢(shì)，但但是由于于技術(shù)成成熟，價(jià)價(jià)格便宜宜，使用用安全，仍仍會(huì)在電電動(dòng)汽車車動(dòng)力能能源上占占有一定定的市場場。鎳氫氫電池和和鋰電池池是被人人們寄予予厚望的的兩種電電池。兩兩種電池池都會(huì)在在未來繼繼續(xù)發(fā)展展，

56、它們們?cè)陔妱?dòng)動(dòng)汽車上上的競爭爭也會(huì)越越來越激激烈。鎳氫電池污污染小、壽壽命長，在在目前商商用化得得混合動(dòng)動(dòng)力汽車車上使用用最多，大大量的電電動(dòng)汽車車應(yīng)用實(shí)實(shí)踐證明明了鎳氫氫電池的的安全性性和可靠靠性。雖雖然性能能指標(biāo)不不如鋰離離子電池池，但鎳鎳氫電池池仍然會(huì)會(huì)是今后后很長時(shí)時(shí)間應(yīng)用用廣泛的的電池之之一。鋰離子電池池是電動(dòng)動(dòng)車電池池發(fā)展的的遠(yuǎn)期目目標(biāo)，在在第九屆屆國際鋰鋰離子電電池會(huì)議議上，報(bào)報(bào)道了不不少研究究進(jìn)展和和成果信信息。美美國SAAFI公公司作為為PNGGVG一一部分的的鋰離子子電池研研究，正正從各個(gè)個(gè)方面向向USAABA的的遠(yuǎn)期目目標(biāo)靠近近，如比比能量、功功率密度度、循環(huán)環(huán)壽命等等，

57、只有有價(jià)格（3KWh電池， $150/KWh.）仍未達(dá)到目標(biāo)。日本已開發(fā)成功移動(dòng)用400Wh級(jí)單電池和3Wh電池組模塊，以及靜態(tài)型250Wh單電池和2KWh級(jí)電池模塊。鋰離子的化學(xué)和物理特性帶來了鋰離子電池電壓高、重量輕、能量密度高和能量效率高的突出優(yōu)勢(shì)，所以說鋰離子電池在各種動(dòng)力電池中最具有發(fā)展?jié)摿?。另?燃料料電池的的應(yīng)用前前景樂觀觀。隨著著電化學(xué)學(xué)技術(shù)的的進(jìn)一步步發(fā)展,燃料電電池可能能成為電電動(dòng)汽車車的主要要能源之之一。其其他尚在在實(shí)驗(yàn)階階段的電電池如飛飛輪電池池、太陽陽能電池池,有著壽壽命長、環(huán)環(huán)保等優(yōu)優(yōu)點(diǎn),在未來來的車用用電池中中也必將將占有一一席之地地。3.4 電電動(dòng)汽車車的充電電

58、技術(shù)充電器作為為電動(dòng)汽汽車的能能量補(bǔ)給給裝置，其其充電性性能關(guān)系系到電池池組的使使用壽命命、充電電時(shí)間。實(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)動(dòng)力電池池快速、高高效、安安全、合合理的電電量補(bǔ)給給是電動(dòng)動(dòng)汽車充充電器設(shè)設(shè)計(jì)的基基本原則則，另外外，還要要考慮充充電器對(duì)對(duì)各種動(dòng)動(dòng)力電池池的適用用性。圖10 變變脈沖快快速充電電系統(tǒng)組組成圖11 充充電電流流脈沖該快速充電電器根據(jù)據(jù)實(shí)時(shí)檢檢測(cè)到的的電池組組的端電電壓、充充電電流流、溫度度、動(dòng)態(tài)態(tài)內(nèi)阻等等信息，按按照馬斯斯充電定定律，通通過采用用智能控控制算法法實(shí)施對(duì)對(duì)充電電電流脈沖沖寬度TT、間歇歇時(shí)間TT、放電電電流脈脈沖T的的分段調(diào)調(diào)節(jié)，以以消除被被充電電電池組的的電極化化現(xiàn)

59、象，使使電池組組時(shí)刻處處于較佳佳的電流流接受狀狀態(tài)，提提高充電電速度和和充電效效率。具具體調(diào)節(jié)節(jié)過程是是，首先先用較寬寬的充電電脈沖進(jìn)進(jìn)行充電電，蓄電電池的端端電壓上上升，當(dāng)當(dāng)?shù)竭_(dá)充充電時(shí)間間T時(shí)，充充電器暫暫停充電電，當(dāng)充充電間歇歇時(shí)間達(dá)達(dá)到T時(shí)充電電器繼續(xù)續(xù)充電，如如此反復(fù)復(fù)；當(dāng)電電壓上升升到設(shè)定定的電壓壓值V時(shí)，根根據(jù)程序序的設(shè)定定，減小小充電脈脈沖占空空比，并并給蓄電電池充電電，當(dāng)電電池端電電壓達(dá)到到設(shè)定值值V時(shí)，充充電器間間歇暫停停充電；根據(jù)反反饋電壓壓自動(dòng)調(diào)調(diào)節(jié)輸出出脈沖的的占空比比，經(jīng)過過短時(shí)間間停止充充電，蓄蓄電池的的極化電電壓迅速速下降，如如此反復(fù)復(fù)循環(huán)，直直至達(dá)到到蓄電池池

60、組的充充電終止止電壓VV。該快快速充電電器首次次實(shí)現(xiàn)了了按照被被充電電電池的實(shí)實(shí)際充電電狀態(tài)(電流、電電壓、溫溫度、動(dòng)動(dòng)態(tài)內(nèi)阻阻等)對(duì)對(duì)脈沖充充電器充充電脈沖沖實(shí)施智智能化的的實(shí)時(shí)調(diào)調(diào)節(jié)，將將充電器器和被充充電電池池上升為為一個(gè)系系統(tǒng)問題題綜合考考慮，通通過引入入智能化化調(diào)節(jié)算算法，使使該充電電器具有有更廣泛泛的適用用性。 圖12 典典型的地地面充電電站充電電器圖12為一一典型的的地面充充電站中中充電器器的方案案，該充充電器由由一個(gè)能能將輸人人的交流流電轉(zhuǎn)換換為直流流電的整整流器和和一個(gè)能能調(diào)節(jié)直直流電功功率的功功率轉(zhuǎn)換換器組成成，通過過把帶電電線的插插頭插入入電動(dòng)汽汽車上配配套的插插座中，直