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1、电动汽车领域的技术现状作者：日期：2电动汽车领域的技术现状FIHKIE FIEEE FIEE研究员，英国皇家学院英国工程院院士，中国工程院院士;联合创始人，世界电动车协会，香港薄扶林道香港大学名誉教授。摘要：世界上环境保护和能源问题受到了越来越多人的关注，这加快了电动和混合动力汽车（EV/HEV ）的发展速度。市场上电动和混合动力汽车越来越多，研发具有商业价值的电动和混合动力汽车的梦想正在逐步实现。本文回顾了全球的电动车和混合动力车的现状，及其最先进的工程理念和关键技术的重点。关键词： 电动和混合动力汽车，纯电动推进驱动器1.可持续的能源和电动汽车电动汽车（ EV ）是面向21 世纪的清洁，高
2、效，可持续的交通工具。电动汽车是可持续使用的，因为它可以使用可再生能源产生的电能，如氢燃料电池等等可持续能源为能量来源。电动汽车是涉及电力推进的公路车辆。在这个广泛的定义下，电动汽车包括电池电动（BEV ），混合动力电动车辆 (HEV) 和燃料电池电动车辆(FCEV) 。电动汽车的研究涉及许多学科，涵盖面既广泛又复杂。但是，它有一个核心技术，即底盘和车身技术。本文首先回顾电池电动汽车，混合动力汽车和燃料电池电动汽车的发展现状，然后专门论述电动汽车发展的工程理念。下文中的插图注明了BEV ， FCEV 的配置，它将讨论电动汽车中的主要技术，即推进技术和能源技术。结尾部分将总结当前的状态和将来可能
3、遇到的挑战。2 为什么研发电动汽车3在接下来的 50 年里，全球人口将从 60 亿增加至 100 亿，车辆的数量将从七千万增加到二十五亿。如果所有汽车都由内燃机推动，从何获取巨量的汽油供其消耗？这么大的排放量会造成多少污染？天空难道要永远变成灰色么？这些问题的答案是极为沉重的， 人们不得不面对如何实现 21 世纪可持续道路交通， 电动汽车等问题，并积极努力去设法解决。在环境方面，电动汽车的排放量非常低甚至可能达到零，即使考虑到电厂所需的燃料车辆的排放量，使用电动车辆仍然可以显著减少全球空气污染。在能源方面，电动汽车可以提供一个安全，全面和平衡的能源使用方式，有着效率高，对环境影响少，可再生种种
4、优点。3 现状现如今， 电池电动汽车， 混合动力汽车和燃料电池电动汽车处于不同的发展阶段，面临着不同的挑战，需要不同的应对策略。为了帮助读者在阅读整个文本之前了解这些车辆的功能和问题，表1 给出了这三种研究车辆的主要结构关系。由表中可以看出， BEV 关键的问题是电池电量。因此， BEV 主要适用于短距离，低速公共交通运输，需要电池的尺寸必须较小。混合动力汽车能够满足消费者需要，并增加了价值，但成本过高是其主要的问题。燃料电池电动汽车有长期的潜力，但也受到成本问题的限制。它的技术仍处于发展阶段，成本和加油系统的问题仍需要大量关注，但是燃料电池电动汽车有很大可能在未来很长一段时间内在主流汽车中占
5、据一席之地。表 1BEV HEV FCEV 的主要特征电池电动车混合动力电动车燃料电动车类别动力电动机驱动器电动机驱动器电动机驱动器内燃机能源系统电池电池燃料电池超级电容器CE 产生单位能源和基础设施电网充电设施特点零排放独立于原油100-200 公里短距离较高的初始成本商用加油站氢电网充电设施（可甲醇或汽油选）乙醇非常低排放零或超低排放续驶里程长高能源效率对原油的依赖独立于原油复杂满足续驶里程商用现在成本高根据发展主要问题多能源管理燃料电池的成本电池及电池管理依赖于驾驶周期燃料处理器高性能推进电池的大小和管加油系统充电设施理经过多年的发展，电动车技术日趋成熟。通过许多先进的技术在延长续驶里程
6、同时降低了成本。举例来说，使用的先进的感应电机驱动器和永磁无刷电动机驱动器，以改善电推进系统，使用先进的阀控密封铅酸（VRLY ）电池，镍金属氢化物（NiMH ）电池，锂离子（Li-Ion ）电池，锂聚合物电池，燃料电池和超级电容器，以改善电动汽车的能源，以质量刚性材料为主的灯体技术，使车身风阻系数低，以减少空气阻力和轮胎的滚动阻力、中等行驶速度下的运行阻力、以及采用先进的充电，动力转向或变温席位，以提高电4动汽车助剂。表 2展示了最近的电动汽车的数据。生产厂家类型尺寸载重 /载客性能驱动电池发动机丰田HEV4445x17251555-1575最高速：永磁同步镍氢2.3 升汽油x1940kg/
7、5 人180km/h电机发动机百米加速最大功率：时间： 10.950kw/1200秒-1500rpm日 本 ：最大扭矩：福特HEV4442x17811720kg/5x1788人尼桑EFFIS3000x16004 人x1550本田FCX1680 千克NA私人本田KIMAMI4500x18204 人x125010.15115Nm/42模 式 ：00rpm2,81L/km400Nm/0-1欧洲驾驶200rpm周 期 ：4.3L/100km城市驾驶：永磁同步5.9-6.7L/k电机m最大功率：二氧化碳70kw/3000排放量减-5000rpm少一半最大扭矩：SLEV175Nm/4500rpm最高速：特
8、殊结构150km/h的单机最高速：永磁同步150km/h电机最大功率：80kw扭矩：272NmNANA燃料电池锂电池NA燃料电池最大功率：70kw电容量：8FNANANANANA4 电动汽车发展的工程理念基本来说， 电动汽车工程理念可视为汽车工程和电子工程的集成。因此，集成体系的构建和优化最为重要，这是能否在成本合理的前提下制造出满足功能需求的电动汽车的关键。其次，由于电力推进和其他发动机推进有着根本的不同，一个新的电动汽车工程建设浅探方法是必不可少的。此外，先进的能源和智能能源管理是电动汽车与传统内燃机汽车（ICEVs ）竞争的关键因素。当然，整体成本效益是电动汽车市场化的根本因素。5 电动
9、汽车和混合动力电动汽车配置5.1 电动汽车配置图 1 示出的 EV 的组合物，由三个主要的子系统电推进，能量源和辅助组成。电力推进子系统包括电子控制器，电源转换器，电机，机械传动机构和驱动轮。5能量源子系统包括能量源，能量管理单元和能源供油部。辅助子系统由动力转向装置，温度控制单元和辅助电源组成。该图中，一个机械连接由一个双行线表示，一个控制链路的电连结用细线到粗线来表示。每行上的箭头表示的电功率或控制信息通信的方向。基于从制动和油门踏板的控制输入端，由所述电子控制器提供适当的控制信号，以打开或关闭功率器件的功率转换器，其功能是调节功率流之间的电动马达和能量源。滞后功率流是由于再生制动的电动汽
10、车，这个再生能量的能量源是容易接受并储存的。注意最可用的EV 用电池（除一些金属/空气电池）以及易于接受再生能量的电容器和飞轮。能量管理单元与电子控制器来控制再生制动，对系统能量流进行优化的。也可以与能量加油单元一起工作来控制和监测能源的可用性。不同电压等级为所有的电动汽车助剂，特别是温度控制和动力转向装置，辅助电源提供了必要的动力。注 1：由于多次转码，此图的模糊程度极为严重，大量字母无法辨认，故不再翻译。5.2 混合动力电动汽车配置混合动力电动汽车建设浅探方面的主要难题是管理多个能源，高度依赖于驾驶循环，电池尺寸和电池管理。HEV 的电动驱动器的能够补偿 ICE 的固有的弱点的优点有以下几
11、个，即， （1）以避免空转，（ 2）增加 ICE 效率和减少起动和低速运转的排放， 3 增加 ICE 效率和减少高速运转的排放，和（ 4）减速期间和下降斜率驾驶时使用再生制动来代替机械制动。HEV 能满足当前客户的需求，更有市场价值，但成本是其主要的问题。政府如果通过给予一定奖励来降低投资成本负担，混合动力电动汽车未来有可能在主流汽车生产中占有相当大的份额。传统上，混合动力电动汽车分为两种基本类型，即串联和并联。近年来，随着一些提供了串联和并联混合动力功能的混合动力电动汽车的引入，分类已经扩展到3 种:串联，并联和串并联。有趣的是，一些新推出的混合动力电动汽车不能被归类到这些3 种。在此，我们将混合动力电动汽车新划分为四种类型：串联式混合动力并联式混合动力串并联混合动力复
