1.2 电动汽车的关键技术
发展电动汽车必须解决好四方面的关键技术:电池技术、电机驱动及其控制技术、电动汽车整车技术以及能量管理技术。
1.2.1 电池技术
电池是电动汽车的动力源泉,也是一直制约电动汽车发展的关键因素。电动汽车用电池的主要性能指标是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循环寿命(L)和成本(C)等。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争,关键就是要开发出比能量高、比功率大、使用寿命长的高效电池,如图1-3所示。
到目前为止,电动汽车用电池经过了4代发展,已取得了突破性的进展。作为第4代燃料电池是当今理想的车用电池,但目前还处于实验阶段,一些关键技术还有待突破。如图1-4所示为第4代燃料电池。
图1-3 动力电池
图1-4 第4代燃料电池
1.2.2 电机驱动及其控制技术
电机与驱动系统是电动汽车的关键部件,要使电动汽车有良好的使用性能,驱动电机应具有调速范围宽、转速高、启动转矩大、体积小、重量轻、效率高,且有动态制动强和能量回馈等特性。目前,电动汽车用电机主要有直流电机(DCM)、感应电机(IM)、永磁无刷电机(PMBLM)和开关磁阻电机(SRM)4类,如图1-5所示。
随着电机及驱动系统的发展,控制系统趋于智能化和数字化。变结构控制、模糊控制、神经网络、自适应控制、专家控制、遗传算法等非线性智能控制技术,都将各自或结合应用于电动汽车的电机控制系统(图1-6)。
图1-5 电动汽车车用电机
图1-6 电机控制系统
1.2.3 电动汽车整车技术
电动汽车是高科技综合性产品,除电池、电机外,车体本身也包含很多高新技术,有些节能措施比提高电池储能能力还易于实现。如:采用轻质材料如镁、铝、优质钢材及复合材料,优化结构,可使汽车自身重量减轻30%~50%;实现制动、下坡和怠速时的能量回收;采用高弹滞材料制成的高气压子午线轮胎,可使汽车的滚动阻力减少50%;汽车车身特别是汽车底部更加流线型化(图1-7),可使汽车的空气阻力减少50%。
图1-7 汽车更加流线型化
1.2.4 能量管理技术
蓄电池是电动汽车的储能动力源。电动汽车要获得非常好的动力特性,必须用比能量高、使用寿命长、比功率大的蓄电池作为动力源,如图1-8所示。
而要使电动汽车具有良好的工作性能,就必须对蓄电池进行系统管理,因此蓄电池管理系统是电动汽车的智能核心,如图1-9所示。
图1-8 用蓄电池作动力源
图1-9 蓄电池管理系统