第一节　纯电动汽车

纯电动汽车（Blade Electric Vehicles，BEV）是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车，它利用蓄电池作为储能动力源，通过电池向电动机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车行驶。

一、纯电动汽车的组成与原理

传统燃料汽车主要由发动机、底盘、车身和电气四大部分组成，纯电动汽车的结构与燃料汽车相比，主要增加了驱动电机系统、动力电池系统和电控系统等，而取消了发动机，如图1-60所示。

1.驱动电机系统

驱动电机系统包括电机及其驱动控制器。电机在电动汽车中被要求承担电动和发电的双重功能，即在正常行驶时发挥其主要的电动机功能，将电能转化为机械能；在减速和下坡滑行时又被要求进行发电，将车轮的惯性动能转化为电能。驱动控制器是按中央控制单元的指令和电机的速度、电流反馈信号，对电机的速度、驱动转矩和旋转方向进行控制。驱动控制器必须和电机配套使用。电动汽车用驱动电机主要类型如图1-61所示。

电动汽车的驱动电机属于特种电机，是电动汽车的关键部件。要使电动汽车有良好的使用性能，驱动电机应具有较宽的调速范围及较高的转速，足够大的启动转矩，体积小、质量轻、效率高且有动态制动强和能量回馈的性能。电动汽车所用的电机正在向大功率、高转速、高效率和小型化方向发展。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、专家系统、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。它们的应用将使系统结构简单、响应迅速、抗干扰能力强，参数变化具有鲁棒性，可大大提高整个系统的综合性能。

2.动力电池系统

电动汽车用动力电池主要类型如图1-62所示。

动力电池是电动汽车的动力源，也是一直制约电动汽车发展的关键因素。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、成本低的高效电池。但目前还没有任何一种电池能达到纯电动汽车普及的要求。电池系统性能直接影响整车的加速性能、续驶里程以及制动能量回收的效率等。电池的成本和循环寿命直接影响汽车的成本和可靠性，所有影响电池性能的参数必须得到优化。电动汽车的电池在使用中发热量很大，电池温度影响电池的电化学系统的运行、循环寿命和充电可接受性、功率和能量、安全性和可靠性等。所以，为了达到最佳的性能和寿命，需将电池包的温度控制在一定范围内，减小包内不均匀的温度分布以避免模块间的不平衡，以此避免电池性能下降，且可以消除相关的潜在危险。

3.电控系统

电动汽车电控系统是电动汽车的大脑，由各子系统构成，每一个子系统一般由传感器、信号处理电路、电控单元、控制策略、执行机构、自诊断电路和指示灯组成。在不同类型的电动汽车上，电控系统存在一些区别，但总体来说一般都包括能量管理系统、再生制动控制系统、电机驱动控制器、电动助力转向控制系统以及动力总成控制系统等。各子系统功能不是简单的叠加，而是综合各子系统功能来控制电动汽车。

当汽车行驶时，由蓄电池输出电能（电流）通过控制单元驱动电机运转，电机输出的转矩经传动系统带动车轮前进或后退。

二、纯电动汽车的特点

纯电动汽车与传统燃料汽车相比，具有以下特点。

①无污染，噪声低。纯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，有“零污染”的美称；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。

②能源效率高，多样化。电动汽车的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。

另一方面，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。

③结构简单，使用维修方便。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，电动机无需保养维护，更重要的是电动汽车易操纵。

④动力电源使用成本高，续驶里程短。目前电动汽车尚不如内燃机汽车技术完善，尤其是动力电池的寿命短，使用成本高。电池的储能量小，一次充电后行驶里程不理想，电动车的价格较贵。但随着电动汽车技术的发展，电动汽车存在的缺点会逐步得到解决。

三、纯电动汽车实例

特斯拉Model S是由美国Tesla汽车公司制造的全尺寸高性能电动轿车。它把电动汽车最前沿的技术进行了实际应用，集成多功能的大尺寸液晶显示屏，多样化的电池选择，支持太阳能充电，最大502km的续驶里程等。

特斯拉Model S车身尺寸为4978mm×1964mm×1435mm，轴距为2595mm，最小离地间隙为152mm；整备质量为2108kg；可乘坐5人。

特斯拉Model S提供3种不同配置供消费者选择。特斯拉Model S60配置的电动机最大功率为222kW，最大转矩为440N·m，电池容量为60kW·h，最高车速为190km/h，最大续驶里程为390km，0～100km/h加速时间为6.2s；特斯拉Model S85配置的电动机最大功率为270kW，最大转矩为440N·m，电池容量为85kW·h，最高车速为200km/h，最大续驶里程为502km，0～100km/h加速时间为5.6s；特斯拉Model SP85配置的电动机最大功率为310kW，最大转矩为600N·m，电池容量为85kW·h，最高车速为200km/h，最大续驶里程为502km，0～100km/h加速时间为4.4s。

充电方式上，该车可以选择传统插座充电和充电站充电两种方式。此外，特斯拉Model S还支持太阳能充电，对于容量为85kW·h的电池，仅需1h就可将电量充满。

特斯拉Model S纯电动汽车如图1-63所示。

特斯拉在北京建设的首个光伏超级充电站如图1-64所示。该光伏超级充电站由一个充电机带两个充电桩组成，采用电网电能和太阳能联合供电方式，并备有电池组储电。所谓超级，即高压大电流，可实现快速充电。交流输入电压为380V，电流192A；直流输出功率为125kW。以电力用尽的特斯拉Model S85为例，20min充电50％，40min充电80％，80min充电100％。