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1、 毕 业业 论 文 题 目目： 电动汽汽车关键键技术研研究 学生姓名 崔 圣 祥祥 指导教教师 吴钟鸣鸣 二级学院 机电电工程学学院 专 业业 机械设设计制造造及其自自动化（现现代汽车车技术） 班级 06机机械（汽汽车） 学号 0660511105521 提交交日期 20110年05月08日 答辩日日期 20110年05月19日 目 录摘 要IIIIAbstrracttIV1 绪 论论11.1 电电动汽车车关键技技术研究究的背景景、意义义及内容容11.2 国国内外的的电动汽汽车关键键技术研研究的现现状及应应用11.3 发发展电动动汽车目目前要研研究的关关键技术术22 电动汽汽车电气气驱动系系统
2、技术术32.1 电电动汽车车电气系系统概述述32.2 电电动汽车车对电气气驱动系系统的基基本要求求32.3 驱驱动电机机42.3.11 有刷直直流电机机42.3.22 三相鼠鼠笼式交交流感应应电机42.3.33 永磁磁同步电电机52.3.44 开关关磁阻电电机52.3.55 驱动动电机的的应用和和性能比比较62.3.66 最理理想的电电动机62.4电气气传动系系统功率率半导体体器件82.4.11 功率率半导体体器件的的选择准准则82.4.22 功率率半导体体器件82.5 电电动汽车车电气系系统的控控制技术术92.6 样样车的电电气控制制系统102.7 电电动汽车车电气系系统技术术展望123 电
3、动汽汽车的能能源管理理系统技技术133.1 电电动汽车车对电池池性能的的要求133.2 现现有的符符合电动动汽车用用电池及及管理系系统143.3 动动力电池池技术前前景展望望153.4 电电动汽车车的充电电技术174 电动汽汽车的电电动转向向、制动动及其他他系统技技术194.1 电电动汽车车的转向向系统技技术194.1.11 电动动助力转转向系统统概述194.1.22 电动动助力转转向系统统的分类类194.2 电电动汽车车的制动动系统技技术214.3 电电动汽车车其他常常见及需需要注意意的技术术224.3.11 电动动汽车再再生制动动控制系系统224.3.22 电动动汽车传传动装置置概述225
4、 仿真模模型Siimullinkk控制方方法对电电动汽车车整车模模型的简简单运用用236 结 论论26参考文献27致 谢228电动汽车关关键技术术研究摘 要近些年来环环境污染染和对能能源的大大量需求求日益显显现甚至至可以上上升到是是对人们们出行方方便和生生存的威威胁，曾曾经出现现过的电电动汽车车顺理成成章的又又重新成成为焦点点，它不不排放污污染大气气的有害害气体，使使用过程程中不消消耗传统统能源。本论文首先先对电动动汽车的的定义、意意义、研研究重点点、研究究状况进进行介绍绍，重点点在于后后面研究究它的关关键技术术，具体体介绍电电机驱动动系统技技术、能源管管理系统统技术以以及电动动转向、制制动及
5、其其他系统统技术，最后使用仿真模型Simulink控制方法简单的对电动汽车整车模型进行仿真演示。关键词：研研究；电电气系统统；能源管管理；电动转转向；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 coonv
6、eenieencee annd ssurvvivaal tthreeat, thheree haave beeen 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 ffirss
7、t iintrroduucedd ellecttricc veehiccle deffiniitioon, siggnifficaancee, rreseearcch pprioorittiess annd rreseearcch sstattus of inttrodducttionn，thee laatteer sstuddy ffocuusedd onn itts kkey tecchnoologgiess, sspeccifiics of mottor driive sysstemm teechnnoloogy, ennerggy mmanaagemmentt syysteem tte
8、chhnollogyy Yiiji eleectrric steeeriing, brrakiing andd ottherr syysteems tecchnoologgiess, tthe finnal Simmuliink simmulaatioon mmodeel cconttroll meethood uusinng aa siimplle mmodeel oof tthe enttiree veehiccle simmulaatioon ddemoonsttrattionn.Keywoordss: Resseattch;Eleectrricaal ssysttermm;Ennerg
9、gy MManaagemmentt;Ellecttricc Poowerr Sttreeer-ing;SSimuulattionn Moodell1 绪 论论1.1 电电动汽车车关键技技术研究究的背景景、意义义及内容容电动汽车按按驱动方方式可分分为纯电电动汽车车（由电动动机驱动动的汽车车，电动动机的驱驱动电能能来源于于车载可可充电蓄蓄电池或或其他能能量存储储装置）和和混合动动力电动动汽车，其其中后者者布置方方式又可可分为串串联、并并联以及及混联。在中国，通通过“九九五”、“十十五”和和“十一一五”期期间国家家科技计计划的持持续支持持和能源源基金组组织等国国际社会会的帮助助，电动动汽车技技术的开
10、开发及产产业化工工作得以以不断深深入，并并得到国国际社会会的广泛泛认可。2008年北京奥运会、残奥会期间，国内汽车企业联合高校和研究机构提供了自主研发的各类新能源汽车共达598辆，组成了奥运历史上最大规模的节能与新能源汽车示范应用车队，在奥林匹克公园中心交通区首次实现了汽车温室气体零排放。电动汽车是是在减少少对化石石燃料依依赖和环环境污染染的同时时，确保保人类移移动灵活活性和实实现汽车车产业可可持续发发展的有有效路径径。1.2 国国内外的的电动汽汽车关键键技术研研究的现现状及应应用为扩大汽车车消费，加加快汽车车产业结结构调整整，推动动节能与与新能源源汽车产产业化，2009年1月13日，科技部牵
11、头并会同财政部等部委发布文件，决定在北京、上海、重庆等13个城市开展节能与新能源汽车示范推广试点工作，以财政政策鼓励在公交、出租、公务、环卫和邮政等公共服务领域率先推广使用节能与新能源汽车，对推广使用单位购买节能与新能源汽车给予补助。2009年3月20日，国务院在正式发布的汽车产业调整和振兴规划中，提出了以新能源汽车为突破口，加强自主创新，培育自主品牌，形成新的竞争优势，促进汽车产业持续、健康、稳定发展的指导思想。 我国在电动动汽车领领域与国国外发达达国家的的差距小小于传统统汽车的的差距，但但国外著著名的研研发机构构、大学学以及跨跨国公司司的企业业集团，在在汽车领领域的研研究工作作具有深深厚的
12、积积累，在在电动汽汽车领域域开展过过大量卓卓有成效效的研究究开发工工作，具具有先进进的开发发手段和和丰富的的实践经经验。在在我国电电动汽车车产业的的发展过过程中，了了解、学学习和借借鉴他们们的开发发能力和和经验，探探索以国国际合作作的形式式开展电电动汽车车关键技技术开发发的道路路，对于于促进我我国电动动汽车的的快速发发展具有有积极的的意义。目前对于电电动汽车车的民用用，绝大大多数是是混合动动力汽车车，比如如丰田的的普锐斯斯和比亚亚迪的FF3、F6等。值值得一说说的是比比亚迪EE6已获准准生产，有有望今年年上半年年上市，E6是一款纯电动四驱汽车，可使用220V民用电源慢充，快充为3C电，15分钟
13、左右可充满电池80%，续航能力达到300公里，是目前世界上续驶里程最长的纯电动车。预售价在30万元左右。除了比亚迪迪，奇瑞瑞日前宣宣布今年年将推出出数款新新能源车车。此外外，上汽汽、东风风、吉利利、广汽汽丰田、东东风日产产等车企企也都表表示会在在今年推推出新能能源车。1.3 发发展电动动汽车目目前要研研究的关关键技术术纯电动汽车车的组成成包括电电力驱动动及控制制系统、驱驱动力传传动等机机械系统统、完成成既定任任务的工工作装置置等。电电力驱动动及控制制系统是是电动汽汽车的核核心，也也是区别别于内燃燃机汽车车的最大大不同点点。电力力驱动及及控制系系统由驱驱动电动动机、电电源和电电动机的的调速控控制
14、装置置等组成成。那研研究电动动汽车的的关键技技术就得得从上面面谈到的的各个方方面着手手。至于于电动汽汽车的其其他装置置，则基本本与传统统的内燃燃机汽车车类似。所以本本论文将将挑选电电动汽车车的电机机驱动系系统、能能源管理理系统、电电动转向向、制动动及其他他系统进进行研究究与阐述述，并借借助于仿仿真模型型Simmuliink控控制软件件在电动动汽车上上作一项项简单仿仿真运用用。2电动汽车车电气驱驱动系统统技术2.1电动动汽车电电气系统统概述电气驱动系系统是电电动汽车车的心脏脏,主要要由驱动动电机、功功率转换换器和电电子控制制器等三三个子系系统构成成,如图图1所示示。驱动动电机是是电能与与机械能能
15、的转换换装置;电子控控制器包包括传感感器、电电气连接接电路和和微处理理器,实实现信号号采集、转转换、传传输和处处理;功功率转换换器在驱驱动和能能量再生生程中,对能量量源和电电机之间间的能量量流进行行调节。图1 电动动汽车电电气驱动动系统基基本组成成2.2 电电动汽车车对电气气驱动系系统的基基本要求求（1)有足足够大的的起动转转矩,以以满足电电动汽车车快速启启动、加加速、爬爬坡、频频繁启/停的要要求,通通常电机机的过载载系数应应达34。 (2)电电机的调调速范围围大,一一般在225%1000%最大大转速范范围内,近似有有小转矩矩、恒功功率的输输出特性性,满足足电动汽汽车最高高车速和和公路巡巡航行
16、驶驶工况的的要求。 (3)比比功率大大,以最最大功率率计时,一般应应达(111.225)kkw/kkg. (4)具具有良好好的效率率特性,在较宽宽的转速速/转矩矩范围内内,获得得最优的的效率,提高一一次充电电后的持持续行驶驶里程,一般要要求在典典型的驾驾驶循环环区,获获得855%93%的效率率。 (5)再再生制动动时的能能量回收收率高。 (6)快快速的转转矩响应应特性,在各种种车速范范围内能能快速而而柔和地地控制驱驱动和制制动转矩矩;在多多电机系系统中,要求电电机可控控性高、稳稳态精度度和动态态特性好好。(7)具有有良好的的环境适适应性,在不同同的工作作条件下下能可靠靠地工作作。 (8)单单位
17、功率率系统成成本低,目前电电气驱动动系统的的成本约约为$10/kw,其目标标要达到到$4/kkw。 (9)维维护简单单,工作作噪声低低。2.3驱动动电机电动汽车对对驱动电电机的要要求与常常规工业业电机不不同,工工业驱动动电机通通常优化化在额定定的工作作点,一一般只根根据典型型的工作作模式进进行设计计;而电电动汽车车驱动电电机通常常要求能能够频繁繁地启动动/停车车、加速速/减速速,低速速或爬坡坡时要求求高转矩矩,高速速行驶时时要求低低转矩,电机变变速范围围大、过过载系数数高,通通常应根根据车型型和驾驶驶习惯进进行设计计,电动动汽车驱驱动电机机分类如如图2所示。图2 电动动汽车电电机分类类2.3.
18、11 有刷刷直流电电机有刷直流电电机采用用斩波控控制器的的控制方方式,控控制技术术简单、成成熟,成成本低,但效率率低、体体积大、比比功率低低等缺点点。由于于存在电电刷和机机械换向向器,电电机的最最高转速速和承载载能力的的进一步步提高受受到限制制,同时时电机损损耗主要要在转子子上,使使得电机机散热困困难;电电刷在工工作中产产生的电电磁辐射射干扰,对车辆辆的电子子控制系系统也产产生一定定的影响响,因而而在现代代高性能能电动汽汽车上的的应用正正逐渐减减少。2.3.22三相鼠鼠笼式交交流感应应电机随着先进的的电机、电电子电气气元件、微微电子技技术及控控制技术术的发展展,许多多新型的的电动汽汽车驱动动电
19、机不不断得到到开发,其中三三相鼠笼笼式交流流感应电电机应用用最广。 与直流电电机相比比,三相相鼠笼式式感应电电机不仅仅具有低低成本、高高效率、可可靠性好好、免维维护、易易冷却和和结构坚坚实可靠靠等优点点,而且且通过适适当的控控制技术术使得它它可获得得类似于于直流电电机的良良好的调调速特性性,因而而在电动动汽车电电气驱动动系统中中得到广广泛应用用。 感应电机主主要存在在着耗电电量大,转子易易发热,调速性性较差,控制系系统较复复杂,成成本高的的缺点。变变频变压压控制VVVVFF与磁场场定向矢矢量控制制FOCC是两种种常用的的控制技技术,另另外直接接转矩控控制 (DTCC)也是是一种很很有前途途的感
20、应应电机控控制技术术。2.3.33 永磁同同步电机机电动汽车的的永磁同同步电机机包括永永磁无刷刷电机、无无刷直流流电机(BDCCM)和和三相永永磁同步步电机(PMSSM)。 无刷直流流电机显显著的优优点是无无电刷,消除了了由于电电刷带来来的许多多问题,但驱动动系统比比较复杂杂,通常常采用方方波电流流控制的的无刷直直流电机机比较容容易实现现电机的的驱动和和控制,效率高高,在相相同转速速下,电电机输出出转矩比比三相永永磁同步步电机的的大155%,但但电机的的工作噪噪声和输输出转矩矩波动都都比三相相永磁同同步电机机大。 永磁同步步电机结结构与感感应电机机相似,用永久久磁铁替替代了相相应的感感应电机机
21、的励磁磁绕组线线圈,电电机的工工作原理理与励磁磁交流同同步电机机相同,电机感感应电动动势波形形和供电电电流均均为正弦弦波,稳稳态下电电机的电电动势和和转矩不不随转速速变化,采用逆逆变器和和带微处处理器控控制模块块的变频频控制技技术,向向电机提提供正弦弦波形的的三相交交流电,由正弦弦波定子子电流和和正弦反反电动势势相互作作用产生生转矩,电机转转子与旋旋转磁场场同步旋旋转,旋旋转磁场场的转速速取决于于电源频频率大小小。与前两种电电机相比比,永磁磁同步电电机系统统效率较较高,电电机体积积较小、重重量较轻轻、功率率密度大大、可靠靠性高和和免维护护等优点点。但永永磁材料料价格昂昂贵,生生产体积积更小、质
22、质量更轻轻的大功功率的PPMSMM和BDDCM还还有一定定的技术术难度,随着永永磁材料料价格的的下降和和电机控控制技术术的不断断开发和和应用,永磁同同步电机机将是感感应电机机在现代代电动汽汽车驱动动系统中中最强有有力的竞竞争对手手。2.3.44 开关磁磁阻电机机开关磁阻电电机是一一种由磁磁阻电机机与电子子开关驱驱动控制制电路组组成一体体的新型型调速电电机,电电机兼有有直流和和交流调调速的优优点,结结构简单单、体积积小、坚坚固、成成本低、可可靠性高高、起动动性好,适合于于频繁正正反转及及冲击负负载等工工况条件件;但由由于它低低速输出出转矩波波动大,工作噪噪声高,而且驱驱动系统统复杂、控控制器价价
23、格高等等,限制制了当前前它在电电动汽车车上的应应用。开开关磁阻阻电机在在今后电电动汽车车上的应应用仍值值得特别别关注。2.3.55 驱动动电机的的应用和和性能比比较 电机技术术随着现现代设计计技术的的进步,特别是是新材料料技术、功功率电子子和微电电子技术术以及计计算机辅辅助设计计技术的的发展也也在不断断发展,表1和和表2分分别列出出了部分分国外电电动汽车车产品上上各种驱驱动电机机的应用用情况和和驱动电电机的性性能对比比。2.3.66 最理理想的电电动机电动汽车专专用的电电动机，通通过从电电池中获获取的有有限的能能量产生生动力，所所以要求求其在各各种环境境下的效效率都要要很好。因因而，在在性能上
24、上的要求求比工业业上要严严格得多多。这里里，对电电动汽车车用电动动机所要要求的主主要特性性做一个个归纳和和整理。1.由高速速化而生生的小型型轻量化化（坚固固性）在车辆上搭搭配方面面匹配外外，电动动汽车用用电动机机的体积积、重量量应为一一般工业业用电动动机的11/2。2.高效性性务必使一次次充电的的续航里里程尽可可能的长长，尤其其是行驶驶模式变变换频繁繁的轻负负载的情情况下，电电动机和和控制装装置的总总效率也也需要进进一步提提高。因因而，在在控制层层面上的的研究也也是很有有必要的的。3.低速大大转矩情情况下的的大范围围内的恒恒定输出出特性在电动机单单体中，能能够满足足必要的的转矩特特性。4.寿命
25、长长以及高高可靠性性 轮毂电动机机中的振振动达到到了200g左右，即即使在汽汽车上也也达到了了3到55g的振动动，在任任何环境境中确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传感器器的控制制，则被被认为是是能够提提高可靠靠性的。5.低噪声声性考虑到环境境和乘坐坐舒适性性，人们们都是期期望噪声声尽可能能的小。6.成本低低廉为了便于普普及，成成本的降降低时必必不可少少的。能够满足以以上所述述特性的的电动机机才适合合作为电电动汽车车专用的的电动机机。但是是，现实实中全部部满足以以上特性性的电动动机还没没有被开开发出来来，希望望在不久久的将来来这种最最理想的的电动机机能够研研发出来来。表1
26、驱动动电机在在部分电电动汽车车产品的的应用表2 电动动汽车常常用驱动动电机性性能比较较2.4电气气传动系系统功率率半导体体器件功率半导体体器件特特性对电电动汽车车可靠性性有很大大的影响响,在现现代电动动汽车驱驱动系统统设计中中,根据据电气驱驱动系统统的要求求,深入入了解器器件的性性能、选选择合适适的器件件、提高高功率变变换器的的效率对对设计性性能优良良的电气气驱动系系统具有有重要的的意义。2.4.11 功率率半导体体器件的的选择准准则功率半导体体的选择择主要是是基于所所需的额额定电压压、额定定电流、开开关频率率、能量量损耗及及其动态态特性来来考虑。额额定电压压的确定定取决于于蓄电池池的额定定电
27、压、充充电电压压和再生生充电的的最大允允许电压压。一般般电动汽汽车蓄电电池电压压为3000V,充电电电压最大大可达3370VV,而再再生充电电过程中中,电池池电压可可能上升升到4000V左左右,选选择的功功率半导导体器件件额定电电压一般般为6000V。额额定电流流大小取取决于电电动汽车车驱动电电机的输输出功率率和并联联的功率率器件数数量,以以及器件件工作温温度的限限制和其其它安全全因素,多个功功率器件件并联时时,额定定电流可可以选择择较小一一些。开开关频率率必须足足够大,以提高高功率变变换器装装置的功功率密度度,提高高变换器器的整体体效率,降低逆逆变器的的音频噪噪声,但但开关频频率过大大也会带
28、带来开关关能量损损耗的增增加,使使电路的的效率降降低,产产生严重重的电磁磁干扰噪噪声。目目前,电电动汽车车普遍采采用脉宽宽调制(PWMM)方式式的逆变变器,理理论上开开关频率率大于118KHHz就能能除去音音频噪声声,在实实际操作作中,开开关频率率一般选选择100KHzz也基本本能满足足对逆变变器效率率、噪声声和电磁磁干扰的的要求。功功率半导导体器件件的动态态特性则则取决于于是否有有高的ddv/ddt和ddi/ddt,器器件的输输入阻抗抗高、输输入电容容小,使使得器件件所需的的驱动功功率很小小,此外外,要求求功率半半导体器器件工作作可靠性性高、尺尺寸小、性性价比高高。2.4.22 功率率半导体
29、体器件 随着微电电子技术术和电力力电子技技术的共共同发展展,新一一代高频频化、全全控型的的功率集集成半导导体器件件不断出出现,如如:可关关断晶闸闸管(GGTO)、电力力晶体管管(BJJT)、功功率场效效应晶体体管(MMOSFFET)、绝缘缘栅双极极型晶体体管 (IGBBT)、MMOS栅栅控晶闸闸管(MMCT)、静电电感应晶晶体管(SITT)和静静电感应应晶闸管管(SIITH)等。可关断晶闸闸管(GGTO)由于开开关频率率较低、关关断增益益小,需需要专门门的关断断增益电电路,难难以满足足电动汽汽车电气气驱动控控制系统统的工作作要求。电力晶体管管(BJJT)是是一种三三层的双双极型全全控器件件,具
30、有有控制方方便、开开关时间间短、高高频特性性好、通通态压降降低等优优点。功率场效应应晶体管管(MOOSFEET)是是一种单单极性器器件,具具有开关关时间短短、工作作频率高高、热稳稳定性好好、抗干干扰能力力强的优优点,栅栅极驱动动电路简简单,但但额定电电流较小小,多采采用并联联连接的的工作型型式。绝缘栅双极极型晶体体管(IIGBTT)把电电力晶体体管与功功率场效效应晶体体管集成成在一个个芯片面面上,构构成一种种新的符符合器件件,它综综合了电电力晶体体管与功功率场效效应晶体体管的优优点,具具有输入入阻抗高高、工作作速度快快、通态态电压低低、驱动动电流小小、耐压压高和承承受电流流大、安安全工作作区宽
31、、性性能稳定定、工作作可靠性性大等优优点。从目前现代代电动汽汽车电子子技术发发展情况况看,静静电感应应晶体管管(SIIT)和和静电感感应晶闸闸管(SSITHH)由于于工艺性性复杂,仍难以以达到实实用化的的要求;电力晶晶体管(BJTT)、功功率场效效应晶体体管 (MOSSFETT)、绝绝缘栅双双极型晶晶体管 (IGGBT)在电动动汽车电电气驱动动系统中中已得到到了广泛泛的应用用,但电电力晶体体管 (BJTT)正逐逐渐被绝绝缘栅双双极型晶晶体管(IGBBT)取取代;功功率场效效应晶体体管(MMOSFFET)适合于于功率较较小的电电动汽车车电气驱驱动控制制系统,而随着着MOSS栅控晶晶闸管(MCTT
32、)性能能的进一一步提高高和价格格的降低低,它将将成为未未来最有有发展的的功率半半导体器器件。2.5 电电动汽车车电气系系统的控控制技术术控制技术对对电动汽汽车系统统性能有有非常大大的影响响,同一一台电机机由于控控制方式式不同,输出也也就大不不相同。对对低速小小功率的的微型电电动车来来说,由由于性能能不高,一般采采用简单单的开环环控制方方法。但但是,对对高性能能的电动动汽车,除了要要研究先先进的电电动机外外,还要要研究先先进的电电机控制制方法。传传统的线线性控制制,如PPI和PPID控控制,已已经很难难再适应应高性能能驱动系系统的严严格要求求了。近近几年,出现了了许多现现代控制制技术。目目前,
33、那些在在常规驱驱动领域域中的一一些控制制方法,如变压压变频(VVVVF)、矢矢量控制制(VCC)、模模型参考考自适应应控制 (MRRAC)、直接接转矩控控制(DDTC)和变结结构控制制 (VVSC)等等都都已被广广泛地移移植到电电动汽车车的控制制系统中中来,并并取得了了良好的的效果。但但是电动动汽车的的驱动系系统以及及控制有有其自身身的特点点,如要要求电机机能够工工作在恒恒转矩区区和恒功功率区,并同时时保持高高效率、调调速范围围大、动动态性能能要求高高等等。从从目前的的实践来来看,对对于感应应电动机机,矢量量控制技技术最好好。采用用矢量控控制,对对定子电电流两分分量实行行解耦,可以象象直流电电
34、机那样样分别控控制转矩矩和磁通通,获得得快速响响应和精精确控制制的高性性能驱动动系统。由由于转子子电阻随随运行温温度的急急剧变化化而影响响磁场定定向的准准确性,故目前前的研究究方向开开始转到到以定子子磁场定定向的矢矢量控制制中去。通通常的控控制系统统往往安安装有速速度传感感器,以以获得必必要的反反馈信息息。但对对电动汽汽车来讲讲,主要要控制的的是电机机的转矩矩。另外外,速度度传感器器的存在在不但使使驱动系系统结构构复杂,而且也也增加了了系统的的成本,降低了了可靠性性。因此此,在电电动汽车车驱动系系统中,直接转转矩控制制无速度度传感器器的感应应电动机机调速系系统无疑疑具有良良好的发发展前景景。前
35、面还出现现的智能能控制技技术,如如模糊控控制,神神经网络络和专家家系统也也开始应应用于电电动汽车车的驱动动系统中中。所以以,现代代控制技技术,特特别是智智能控制制技术的的使用,使电动动汽车驱驱动系统统具有高高度的智智能化。2.6 样样车的电电气控制制系统图3 实验验室用样样车图片片样车的电气气控制系系统主要要由电机机驱动电电路、轮轮毂式无无刷直流流电机、外外部指令令输入及及电机信信号反馈馈电路、主主控电路路和蓄电电池组成成。其结结构框图图如图44所示。图4 电气气控制系系统框图图电气控制系系统的现现场配置置如图55所示，其其中两个个100000ppF，耐耐压2000V电电容作为为蓄电池池的滤波
36、波电容，能能在电动动汽车启启动时起起到瞬间间提供大大电流，蓄蓄电池电电压稳定定的作用用。图5 电气气控制系系统实物物图驱动电路在在整个控控制系统统中起到到关键作作用，其其性能直直接决定定了电动动汽车能能否运行行。它主主要包括括光藕隔隔离、驱驱动控制制芯片和和驱动芯芯片。其其中，驱驱动控制制芯片是是IR2213OO，驱动动芯片是是I盯PP2600N。在在实际调调试过程程中，驱驱动芯片片常常会会发生击击穿，甚甚至驱动动控制芯芯片损坏坏，所以以设计时时要特别别注意它它们之间间的参数数关联性性，具体体需要注注意的问问题参见见IR公公司的设设计指南南DT998一22。本文文经验总总结得出出，驱动动芯片的
37、的损坏大大部分是是由于MMOSFFET的的漏极与与源极之之间通过过瞬间大大电流引引起的，特特别是离离过流保保护电路路越远的的管子越越容易烧烧毁，这这些都需需要在PPCB板板布线设设计时予予以精心心考虑的的。本样样车驱动动电路的的实物如如图6所示。图6 驱动动控制实实物图2.7电动动汽车电电气系统统技术展展望(1)电力力电子器器件的性性能影响响电动汽汽车的可可靠性,采用新新型电力力电子器器件和微微机控制制及数字字信号处处理器,通过软软件实现现全数字字化控制制是电气气驱动系系统主要要的发展展方向。(2)应用用交流电电机是电电气驱动动系统必必然发展展趋势,直流电电机的应应用逐渐渐减少,感应电电机应用
38、用广泛,永磁同同步电机机的应用用最具有有发展前前景,开开关磁阻阻电机的的应用值值得特别别重视。(3)MOOSEFF适合于于开关频频率高、小小功率的的控制器器,大功功率管选选IGBBT;随随着MCCT性能能的继续续提高并并达到商商用时,MCTT必将成成为电气气系统功功率控制制器的首首选器件件。3 电动汽汽车的能能源管理理系统技技术能源管理系系统是电电动汽车车的智能能核心。一一辆设计计优良的的电动汽汽车，除除了有良良好的机机械性能能、电驱驱动性能能、适当当的能量量源（即即电池）外外，还应应该有一一套维持持电动车车所有蓄蓄电池组组件的工工作，并并使其处处于最佳佳状态；采集车车辆的各各个子系系统的运运
39、行数据据，进行行监控和和诊断；控制充充电方式式和提供供剩余能能量显示示等职责责的能量量管理系系统。能能源管理系系统研究究与开发发不仅要要建立包包括蓄电电池在内内的电动动车的数数学模型型而且要要开发以以微处理理器为核核心的电电子控制制单元。图7 电动动汽车能能源管理理系统3.1 电电动汽车车对电池池性能的的要求电池是电动动汽车的的动力源源泉，也也是一直直制约电电动汽车车发展的的关键因因素。电电动汽车车用电池池的主要要性能指指标是比比能量、能能量密度度、比功功率、循循环寿命命和成本本等。要要使电动动汽车具具有竞争争力，就就要开发发出比能能量高、比比功率大大、使用用寿命长长的高效效电池。目目前面临临
40、最关键键的电池池技术问问题是：1. 极低低的电池池能量密密度。汽汽油的能能量密度度是1.2万Whh/kgg，而目目前通常常使用的的铅酸电电池能量量密度不不足400Whh/kgg。近年年来，其其他类型型电池，如如空气电电池等的的开发虽虽有进展展，但是是在价格格、性能能、工艺艺性等方方面欠成成熟，近近期无法法实现量量产。2. 过重重的电池池组。尽尽管在车车身设计计方面采采取了诸诸如玻璃璃钢车身身等技术术以尽可可能减轻轻整车质质量ncc.mooc.eenillnossmm.wwww，但是是，电池池过重的的自身质质量仍会会使一部部电动汽汽车的总总质量较较同样大大小的内内燃机汽汽车重。3. 有限限的续驶
41、驶里程与与汽车动动力性能能。由于于电池的的能量密密度较低低，电池池组的质质量过大大，因此此，即使使电动汽汽车动力力系统的的效率很很高，使使用铅酸酸电池的的电动汽汽车一般般一次充充电的续续驶里程程也只有有1000km左右右（使用用太多电池池组除外外）。由由于电池池性能差差，电动动汽车的的动力性性能无法法达到当当前内燃燃机汽车车的水平平。4. 电池池组昂贵贵的价格格及有限限的循环环寿命。一一辆载容容量200人的轻轻型电动动客车电电池组的的价格高高达2万元人人民币，以以现有电电池的循循环寿命命（假定定为800次充充放电循循环）计计算，电电动汽车车行驶66万km就需需更换电电池。高高昂的运运行成本本难
42、以让让市场接接受。5. 汽车车附件的的使用受受到限制制。由于于电动汽汽车所能能携带的的电能有有限，所所以在车车上对电电能的使使用必须须注意节节省，车车内空调调和暖风风的选用用必须充充分考虑虑其对电电动汽车车续驶里里程的影影响。除除此之外外，动力力转向、真真空助力力器、主主动（半半主动）悬悬架以及及其他一一些车载载电器使用用也受到到限制。因因此，乘乘员的舒舒适性受受到影响响。上面提到的的问题也也就是电电动汽车车对电池池性能的的要求，能能够很好好的解决决是当今今各大汽汽车厂商商和研究究院研究究的重点点。3.2 现现有的符符合电动动汽车用用电池及及管理系系统到目前为止止，电动动汽车车车用动力力蓄电池
43、池经过33代的发发展，已已取得了了突破性性的进展展。第11代是铅铅酸电池池，目前前主要是是阀控铅铅酸电池池（VRRLA），由由于其比比能量较较高、价价格低和和能高倍倍率放电电，因此此是目前前唯一能能大批量量生产的的电动汽汽车用电电池。第第2代是碱碱性电池池，主要要有镍锅锅、镍氢氢、钠硫硫、铿离离子和锌锌空气等等多种电电池，其其比能量量和比功功率都比比铅酸电电池高，因因此大大大提高了了电动汽汽车的动动力性能能和续驶驶里程，但但其价格格却比铅铅酸电池池高。只只要能采采用廉价价材料，电电动汽车车用锉离离子电池池将获得得长足的的发展，目目前关键键是要降降低批量量化生产产的成本本，提高高电池的的可靠性性
44、、一致致性及寿寿命。第第3代是以以燃料电电池为主主的电池池。燃料料电池直直接将燃燃料的化化学能转转变为电电能，能能量转变变效率高高，比能能量和比比功率都都高，并并且、可可以控制制反应过过程，能能量转化化过程可可以连续续进行，因因此是理理想的汽汽车用电电池。表表3为各种种车用电电池的性性能比较较。表3 各种种车用电电池的性性能比较较从目前车用用电池的的发展来来看，镍镍氢电池池可能是是电动汽汽车动力力能源的的首选电电池，它它已经规规模化生生产MMMS版版权所有有，性能能稳定，其其质量比比、体积积比功率率、电池池寿命和和重复充充放电次次数方面面均已达达到USSABCC（美国国先进电电池联合合会）性性
45、能指标标。从产产品规模模化、生生产程度度和发展展前景看看，有可可能成为为电动汽汽车车用用电池的的潜在竞竞争者，其其容量大大、体积积质量小小的优点点正符合合现代电电动汽车车的要求求。另外外，燃料料电池的的应用前前景乐观观。随着着电化学学技术的的进一步步发展，燃燃料电池池可能成成为电动动汽车的的主要能能源之一一。其他他尚在实实验阶段段的电池池如飞轮轮电池、太太阳能电电池，有有着寿命命长、环环保等优优点，在在未来的的车用电电池中也也必将占占有一席席之地。数据采集是是电池管管理系统统所有功功能的基基础，需需要采集集的信息息有电池池组总电电压、电电流、电电池模块块电压和和温度。电电池状态态估计包包括SO
46、OC估计计和SOOH（Staate of Heaalthh）估计计，SOOC提供供电池剩剩余电量量的信息息。SOOH提供供电池健健康状态态的信息息。目前前的电池池管理系系统都实实现了SSOC估估计功能能，SOOH技术术尚不成成熟。热热管理指指BMSS根据热热管理控控制策略略控制电电池组热热管理系系统的工工作，以以使电池池组处于于最优工工作温度度范围。数数据通信信是指电电池管理理系统与与整车控控制器、电电机控制制器等车车载设备备及上位位机等非非车载设设备进行行数据交交换的功功能。安安全管理理指电池池管理系系统在电电池组的的电压、电电流、温温度、SSOC等等出现不不安全状状态时给给予及时时报警并并进行断断路等紧紧急处理理。能量量管理是是指对电电池组充充放电过过程的控控制，其其中包括括对电池池组内单单体或模模块进行行电量均均衡。故故障诊断断是使用用相关技技术及时时发现电电池组内内出现故故障的单单体或者者模块。电电池管理理系统的的核心数数据处理理和计算算功能一一般由单单片机来来完成，其其构成原原理如图图8所示。 电压压