纯电动汽车

       纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，即便当前技术尚未完全成熟。

概述

       纯电动汽车(Battery Electric Vehicle ,简称BEV)，它是完全由可充电电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供动力源的汽车。虽然它已有186年的悠久历史，但一直仅限于某些特定范围内应用，市场较小。主要原因是由于各种类别的蓄电池，普遍存在价格高、寿命短、外形尺寸和重量大、充电时间长等。

主要结构

组成

       电动汽车的组成包括：电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。

电源

       为电动汽车的驱动电动机提供电能，电动机将电源的电能转化为机械能。应用最广泛的电源是铅酸蓄电池，但随着电动汽车技术的发展，铅酸蓄电池由于能量低，充电速度慢，寿命短，逐渐被其他蓄电池所取代。正在发展的电源主要有钠硫电池、镍镉电池、锂电池、燃料电池等，这些新型电源的应用，为电动汽车的发展开辟了广阔的前景。

驱动电动机

       驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮的工作装置。但直流电动机由于存在换向火花，功率小、效率低，维护保养工作量大；随着电机控制技术的发展，势必逐渐被直流无刷电动机（BLDCM）、开关磁阻电动机（SRM）和交流异步电动机所取代，如无外壳盘式轴向磁场直流串励电动机。

调速控制装置

       电动机调速控制装置是为电动汽车的变速和方向变换等设置的，其作用是控制电动机的电压或电流，完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。

       早期的电动汽车上，直流电动机的调速采用串接电阻或改变电动机磁场线圈的匝数来实现。因其调速是有级的，且会产生附加的能量消耗或使用电动机的结构复杂，现已很少采用。应用较广泛的是晶闸管斩波调速，通过均匀地改变电动机的端电压，控制电动机的电流，来实现电动机的无级调速。在电子电力技术的不断发展中，它也逐渐被其他电力晶体管（入GTO、MOSFET、BTR及IGBT等）斩波调速装置所取代。从技术的发展来看，伴随着新型驱动电机的应用，电动汽车的调速控制转变为直流逆变技术的应用，将成为必然的趋势。

       在驱动电动机的旋向变换控制中，直流电动机依靠接触器改变电枢或磁场的电流方向，实现电动机的旋向变换，这使得电路复杂、可靠性降低。当采用交流异步电动机驱动时，电动机转向的改变只需变换磁场三相电流的相序即可，可使控制电路简化。此外，采用交流电动机及其变频调速控制技术，使电动汽车的制动能量回收控制更加方便，控制电路更加简单。

传动装置

       电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴，当采用电动轮驱动时，传动装置的多数部件常常可以忽略。因为电动机可以带负载启动，所以电动汽车上无需传统内燃机汽车的离合器。因为驱动电机的旋向可以通过电路控制实现变换，所以电动汽车无需内燃机汽车变速器中的倒档。当采用电动机无级调速控制时，电动汽车可以忽略传统汽车的变速器。在采用电动轮驱动时，电动汽车也可以省略传统内燃机汽车传动系统的差速器。

行驶装置

       行驶装置的作用是将电动机的驱动力矩通过车轮变成对地面的作用力，驱动车轮行走。它同其他汽车的构成是相同的，由车轮、轮胎和悬架等组成。

转向装置

       转向装置是为实现汽车的转弯而设置的，由转向机、方向盘、转向机构和转向轮等组成。作用在方向盘上的控制力，通过转向机和转向机构使转向轮偏转一定的角度，实现汽车的转向。多数电动汽车为前轮转向，工业中用的电动叉车常常采用后轮转向。电动汽车的转向装置有机械转向、液压转向和液压助力转向等类型。

制动装置

       电动汽车的制动装置同其他汽车一样，是为汽车减速或停车而设置的，通常由制动器及其操纵装置组成。在电动汽车上，一般还有电磁制动装置，它可以利用驱动电动机的控制电路实现电动机的发电运行，使减速制动时的能量转换成对蓄电池充电的电流，从而得到再生利用。国内电动汽车在大功率载客汽车，给提供空气制动设备有耐力NAILI滑片式空气压缩机，主要是压缩空气的制动方式。

工作装置

       工作装置是工业用电动汽车为完成作业要求而专门设置的，如电动叉车的起升装置、门架、货叉等。货叉的起升和门架的倾斜通常由电动机驱动的液压系统完成。

分类

       纯电动汽车种类较多，通常按车辆用途、车载电源数目以及驱动系统的组成进行分类。按照用途不同分类，纯电动汽车可分为电动轿车、电动货车和电动客车三种。

       （1）电动轿车是最常见的纯电动汽车。除了一些概念车，纯电动轿车已经有了小批量生产，并已进入汽车市场。

       （2）电动货车用作功率运输的电动货车比较少，而在矿山、工地及一些特殊场地，则早已出现了一些大吨位的纯电动载货汽车。

       （3）电动客车，纯电动小客车也较少见；纯电动大客车用作公共汽车，在一些城市的公交线路以及世博会、世界性的运动会上，已经有了良好的表现。

发展历史

       早在19世纪后半叶的1873年，英国人罗伯特·戴维森（Robert Davidson）制作了世界上最初的可供实用的电动汽车。这比德国人戴姆勒（Gottlieb Daimler）和本茨（Karl Benz）发明汽油发动机汽车早了10年以上。

       戴维森发明的电动汽车是一辆载货车，长4800mm，宽1800mm，使用铁、锌、汞合金与硫酸进行反应的一次电池。其后，从1880年开始，应用了可以充放电的二次电池。从一次电池发展到二次电池，这对于当时电动汽车来讲是一次重大的技术变革，由此电动汽车需求量有了很大提高。在19世纪下半叶成为交通运输的重要产品，写下了电动汽车在人类交通史上的辉煌一页。1890年法国和英伦敦的街道上行驶着电动大客车，当时的车用内燃机技术还相当落后，行驶里程短，故障多，维修困难，而电动汽车却维修方便。

       在欧美，电动汽车最盛期是在19世纪末。1899年法国人考门·吉纳驾驶一辆44kW双电动机为动力的后轮驱动电动汽车，创造了时速106km的记录。

       1900年美国制造的汽车中，电动汽车为15755辆，蒸汽机汽车1684辆，而汽油机汽车只有936辆。进入20世纪以后，由于内燃机技术的不断进步，1908年美国福特汽车公司T型车问世，以流水线生产方式大规模批量制造汽车使汽油机汽车开始普及，致使在市场竞争中蒸汽机汽车与电动汽车由于存在着技术及经济性能上的不足，使前者被无情的岁月淘汰，后者则呈萎缩状态。

电池管理

       纯电动汽车电池管理系统作为电池系统的重要组成部分，具有实时监控电池状态、优化使用电池能量、延长电池寿命和保证电池的使用安全等重要作用。电池管理系统对整车的安全运行、整车控制策略的选择、充电模式的选择以及运营成本都有很大影响。电池管理系统无论在车辆运行过程中还是在充电过程中都要可靠地完成电池状态的实时监控和故障诊断，并通过总线的方式告知车辆集成控制器或充电机，以便采用更加合理的控制策略，达到有效且高效使用电池的目的。

       电池管理系统采用集散式系统结构，每套电池管理系统由1台中央控制模块（或称主机）和10个电池测控模块（或称从机）组成。电池管理系统检测模块安装在电池箱前面板内；电池管理系统主控模块安装在车辆尾部高压设备仓内，

       电池管理系统的功能如下：

       1.电体电池电压的检测

       2.电池温度的检测

       3.电池组工作电流的检测

       4.绝缘电阻检测

       5.冷却风机控制

       6.充放电次数记录

       7.电池组SoC的估测

       8.电池故障分析与在线报警

       9. 各箱电池充放电次数记录

       10.各箱电池离散性评价

       11.与车载设备 通信 ，为整车控制提供必要的电池数据CAN1

       12.与车载监控设备通信，将电池信息送面板显示CAN2

       13.与充电机通信，安全实现电池的充电RS—485

       14.有简易的设备实现纯电动汽车电池管理系统的初始化功能，能满足电池快速更换以及电池箱重新编组的需要。

       在纯电动汽车的发展过程中，充电问题一直都是消费者的一个“后顾之忧”。对于居住于城市之中的电动汽车消费者而言，建立一个私有的充电桩并非易事。首先，停车难早已成为城市发展中的一大难题，2014年，北京市机动车保有量超过500万辆，但只有不到50%的汽车有固定停车位，停车尚且困难，建立私人充电桩更是奢侈。其次，充电桩在全功率使用时功耗十分惊人，大多数小区电网很难承受大量电动汽车同时充电，这也是很多小区拒绝私人安装充电桩的主要理由。

       所以，在私人充电桩的全面普及还存在难度的时候，电动汽车的普及必须依仗建立大量公共充电桩，公共充电桩的普及程度将直接影响着消费者购买纯电动车的热情。

       然而，在纯电动汽车市场的普及推广还存在不少困难的时候，充电服务企业在投入充电桩建设时也有所顾忌。数据显示，北京市共有充电站225座，合计充电桩1700多个，其中，70%是由政府连同国家电网先行投入建设。但这些已建成的充电站普遍存在盈利难的问题。记者了解到，国家电网已建成的400余座充电站几乎全线亏损，缺乏盈利机制是最重要原因。

       有业内人士认为，充电服务收费政策能够在一定程度上吸引社会资本进入充电服务市场，从长远看，服务供给的增加也将有利于充电服务市场的均衡，从而推动新能源汽车的普及推广。

       充电站之忧，既有消费者对充电不便的担心，也有充电服务企业对生存盈利的顾虑。在纯电动汽车发展的过程中，这样的“忧”不可避免。推行收取充电服务费并非坏事，有了透明的充电服务费价格，消费者可以对电动车的使用成本有一个基本的心理预期，从而作出消费决定；对于充电服务企业，则可以刺激其投入充电站建设。只是希望在收取充电服务费后，充电站能真正将充电服务提升上去，让电动汽车的消费者不再有后顾之忧。

优点

无污染、噪声小

       电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，几乎是“零污染”。众所周知，内燃机汽车废气中的CO、HC及NOX、微粒、臭气等污染物形成酸雨酸雾及光化学烟雾。电动汽车无内燃机产生的噪声，电动机的噪声也较内燃机小。噪声对人的听觉、神经、心血管、消化、内分泌、免疫系统也是有危害的。

单一的电能源

       相对于混合动力汽车和燃料电池汽车，纯电动汽车以电动机代替燃油机，噪音低、无污染，电动机、油料及传动系统少占的空间和重量可用以补偿电池的需求；且因使用单一的电能源，电控系统相比混合电动车大为简化，降低了成本，也可补偿电池的部分价格。

结构简单及维修方便

       电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小。当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动汽车易操纵

能量转换效率高

       同时可回收制动、下坡时的能量，提高能量的利用效率；

       电动汽车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车。特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。有些研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量。

平抑电网的峰谷差

       可在夜间利用电网的廉价“谷电”进行充电，起到平抑电网的峰谷差的作用。

       电动汽车的应用可有效地减少对石油资源的依赖，可将有限的石油用于更重要的方面。向蓄电池充电的电力可以由煤炭、天然气、水力、核能、太阳能、风力、潮汐等能源转化。除此之外，如果夜间向蓄电池充电，还可以避开用电高峰，有利于电网均衡负荷，减少费用。