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純電動汽車、純電動面包車的核心技術是什么?

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純電動汽車、純電動面包車的核心技術是什么?

發布日期:2019-08-23 作者:深圳市易康新能源汽車銷售有限公司 點擊:

發展電動汽車必須解決好4個方面的關鍵技術:電池技術、電機驅動及其控制技術、電動汽車整車技術以及能量管理技術。

電池技術

        電池是電動汽車的動力源泉,也是一直制約電動汽車發展的關鍵因素。電動汽車用電池的主要性能指標是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循環壽命(L)和成本(C)等。要使電動汽車能與燃油汽車相競爭,關鍵就是要開發出比能量高、比功率大、使用壽命長的高效電池。純電動汽車

純電動汽車

        到目前為止,電動汽車用電池經過了3代的發展,已取得了突破性的進展。第1代是鉛酸電池,主要是閥控鉛酸電池(VRLA),由于其比能量較高、價格低和能高倍率放電,惟一能大批量生產的電動汽車用電池。第2代是堿性電池,主要有鎳鎘(NJ-Cd)、鎳氫(Ni-MH)、鈉硫(Na/S)、鋰離子(Li-ion)和鋅空氣(Zn/Air)等多種電池,其比能量和比功率都比鉛酸電池高,因此大大提高了電動汽車的動力性能和續駛里程,但其價格卻比鉛酸電池高。第3代是以燃料電池為主的電池。燃料電池直接將燃料的化學能轉變為電能,能量轉變效率高,比能量和比功率都高,并且可以控制反應過程,能量轉化過程可以連續進行,因此是理想的汽車用電池,還處于研制階段,一些關鍵技術還有待突破問。

電力驅動及其控制技術

        電動機與驅動系統是電動汽車的關鍵部件,要使電動汽車有良好的使用性能,驅動電機應具有調速范圍寬、轉速高、啟動轉矩大、體積小、質量小、效率高且有動態制動強和能量回饋等特性。電動汽車用電動機主要有直流電動機(DCM)、感應電動機(IM)、永磁無刷電動機(PMBLM)和開關磁阻電動機(SRM)4類。

        近幾年來,由感應電動機驅動的電動汽車幾乎都采用矢量控制和直接轉矩控制。由于直接轉矩的控制手段直接、結構簡單、控制性能優良和動態響應迅速,因此非常適合電動汽車的控制。美國以及歐洲研制的電動汽車多采用這種電動機。永磁無刷電動機可以分為由方波驅動的無刷直流電動機系統(BLDCM)和由正弦波驅動的無刷直流電動機系統(PMSM),它們都具有較高的功率密度,其控制方式與感應電動機基本相同,因此在電動汽車上得到了廣泛的應用。PMSM類電機具有較高的能量密度和效率,其體積小、慣性低、響應快,非常適應于電動汽車的驅動系統,有極好的應用前景。由日本研制的電動汽車主要采用這種電動機。

        開關磁阻電動機(SRM)具有簡單可靠、可在較寬轉速和轉矩范圍內高效運行、控制靈活、可四象限運行、響應速度快和成本較低等優點。實際應用發現SRM存在轉矩波動大、噪聲大、需要位置檢測器等缺點,應用受到了限制。

        隨著電動機及驅動系統的發展,控制系統趨于智能化和數字化。變結構控制、模糊控制、神經網絡、自適應控制、專家控制、遺傳算法等非線性智能控制技術,都將各自或結合應用于電動汽車的電動機控制系統。

電動汽車整車技術

        電動汽車是高科技綜合性產品,除電池、電動機外,車體本身也包含很多高新技術,有些節能措施比提高電池儲能能力還易于實現。采用輕質材料如鎂、鋁、優質鋼材及復合材料,優化結構,可使汽車自身質量減輕30%-50%;實現制動、下坡和怠速時的能量回收;采用高彈滯材料制成的高氣壓子午線輪胎,可使汽車的滾動阻力減少50%;汽車車身特別是汽車底部更加流線型化,可使汽車的空氣阻力減少50%。純電動汽車原理圖

能量管理技術

        蓄電池是電動汽車的儲能動力源。電動汽車要獲得非常好的動力特性,必須具有比能量高、使用壽命長、比功率大的蓄電池作為動力源。而要使電動汽車具有良好的工作性能,就必須對蓄電池進行系統管理。

        能量管理系統是電動汽車的智能核心。一輛設計優良的電動汽車,除了有良好的機械性能、電驅動性能、選擇適當的能量源(即電池)外,還應該有一套協調各個功能部分工作的能量管理系統,它的作用是檢測單個電池或電池組的荷電狀態,并根據各種傳感信息,包括力、加減速命令、行駛路況、蓄電池工況、環境溫度等,合理地調配和使用有限的車載能量;它還能夠根據電池組的使用情況和充放電歷史選擇最佳充電方式,以盡可能延長電池的壽命。

        世界各大汽車制造商的研究機構都在進行電動汽車車載電池能量管理系統的研究與開發。電動汽車電池當前存有多少電能,還能行駛多少公里,是電動汽車行駛中必須知道的重要參數,也是電動汽車能量管理系統應該完成的重要功能。應用電動汽車車載能量管理系統,可以更加準確地設計電動汽車的電能儲存系統,確定一個最佳的能量存儲及管理結構,并且可以提高電動汽車本身的性能。

        在電動汽車上實現能量管理的難點,在于如何根據所采集的每塊電池的電壓、溫度和充放電電流的歷史數據,來建立一個確定每塊電池還剩余多少能量的較精確的數學模型。


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