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【摘要】电动汽车的关键技术包括汽车技术、电气技术、信息技术、电子技术和化学技术等。尽管电源技术最为关键，但电力能源驱动、车身设计、能量管理系统和系统的匹配优化也同样重要。所有这些领域技术上的整合和利用才是电动汽车技术成功的关键。
【关键词】电动汽车；技术
一、总体机电一体化匹配设计及车身技术
由于电动汽车在车身质量、空间和能量来源方面的矛盾,因此在设计时必须考虑采用新材料以减轻整车的质量，特别是在高分子非金属材料、聚合物方面的应用，以减小驱动阻力，采用机电一体化的最佳匹配使电动车辆优化结构参数。
二、 电力驱动。电力驱动系统的主要作用是把电能转换为机械能,使汽车能克服滚动阻力、空气和加速阻力而前进。电动机的转速特性、转矩特性和衡功驱动系统的关键是电气系统,电气系统由电动机、功率转换器和电子控制器等组成。
目前,随着技术的发展，许多先进的电动机驱动技术显示出优于直流电动机的性能,在高效率、再生能量回馈、可靠性和等方面具有明显的优势。在这些电动机中,矢量控制的感应电动机技术也最成熟,但它的缺点是在小负荷范围内效率低。永磁无刷电动机比其它电动机的效率都高,但它在高速衡功率工作区很难进行弱磁控制。永磁混合式无刷电动机是一种特殊的永磁无刷电动机,这种电动机加入了励磁绕组,永磁磁通分量和励磁磁通分量在气隙中迭加形成气隙磁通,气隙磁通可通过调节励磁电流来控制,因而这种电动机在转速特性方面有良好的表现。
开关磁阻电动机应用是电动汽车的一大亮点,因为它自身的结构和相应的功率转换器的结构简单可靠,且它的转速适应性好。散热能力强,工作范围广并且再生制动的能量回收效率高。下面就其作一下分析：
开关磁阻电动机 (SRM) 是20世纪80年代以后才逐渐发展起来的一种新型驱动装置,是磁阻同步电动机和电力电子开关电路相结合而产生的一种机电一体化新产品。它可以实现精度高,快响应,高效率以及高输出的性能指标。对SRM的研究和开发已经引起了国际电气领域的广泛重视。开关磁阻电动机系统主要由SRM、功率变换器、微机控制器、位置检测器构成。开关磁阻电动机(SRM)是实现机电能量转换的部件，系双凸极可变磁阻电动机。其定子、转子的凸极均由普通硅钢片叠压而成。转子无绕组也无永磁体， 定子极上绕有集中绕组， 径向相对的两个绕组可串联构成一个两极磁极，称为 “一相”。SRM可以设计成多种不同相数的结构，且定子、 转子的极数有多种搭配。 对于有自启动、四象限运行要求的驱动场合，定子、 转子极数都应该有合理的组合方案。功率变换器将电源提供的能量经适当转换后提供给SRM， 由蓄电池或交流电整流后得到的直流电供电。 由于绕组电流是单向的，使得其功率变换器主电路结构简单，而且相绕组与主开关器件是串联的， 因而可预防短路故障。微机控制器是系统的中枢。它综合处理速度指令、速度反馈信号及电流传感器、位置传感器的反馈信息。控制功率变换器中主开关器件的工作状态，实现SRM运行状态的控制。其主要优点有：转子仅由叠片构成，没有任何形式的换向器、绕组等。定子上只有简单的集中绕组，链接线路短，没有跨接线，制作简单、成本低、工作可靠；转矩与电流的极性无关，只需由单相电产生的磁场启动。SRM的功率变换电路中，每相可以只用一个开关元件，而且每个开关元件都与电动机绕组串联，避免了PWM逆变器中有直通两个开关的危险性。
三、能源系统
电动汽车能否占据市场主要取决于其一次充电的续驶行程、耐用性等，但最重要的还是其价格是否可以同常规汽车竞争。
目前影响电动汽车发展的问题主要包括汽车造价成本高、续航里程短、性价比低。由于电池的性能和成本是电动汽车发展的关键问题之一，因此电动汽车发展关键在于先进电池技术的发展。
为了电动汽车快速发展，美、法、德、日等国家都在对蓄电池进行研发，下面介绍几种先进电池的研究开发现状。
（一）镍／金属混合电池
美国的Ovonic电池公司（Ovonic Battery Company）所开发的镍／金属混合电池技术是一种最先进的电池化学技术，比功率超过USA－BC（美国先进电池联合体）的中期目标，达到220W／kg；比能量已接近实现USA－BC中期目标，达到 80～100Wb／kg。该电池的优点是寿命长、免维护，缺点是售价较高。
（二）锂离子电池
锂离子电池是使用锂金属氧化物和碳为电极，使用有机电解液的电池，比使用水溶液作为电解液的电池电压高，能量密度为铅电池的3倍以上。小容量锂离子电池发展晚已经被淘汰，大容量锂离子电池得到了广泛研究。美国已初步研制成功的锂离子电池具有高功率、高能量密度和寿命长的特点。能量密度是铅酸电池的4倍、镍电池和镍--金属电池的2～3倍，新研发的锂离子聚合体电池使电动汽车一次充电续航行程达到482.7km。
（三）燃料电池
燃料电池研究的最新发展是减小了电池的体积并降低成本。2013年汽车用燃料电池体积系数缩小了3倍，燃料电池成本下降主要是燃料电池所需的催化剂负荷大大下降、催化剂扩大生产使其成本下降，制造双极板所需的新工艺和新材料的成本下降。
美国福特汽车公司和能源部实验室共同努力，研制成功美国第一个甲醇驱动质子交换膜燃料电池系统，能源效率可达38%～45%，废气排放量极低，是实现PNGV（美国新一代汽车合作计划）每加仑128.7km目标的首选电池。氢燃料驱动的燃料电池系统能源效率更高，有可能实现每加仑160.9km的高效能。如何处理车载燃料是目前燃料电池面临的技术难题。
（四）镍-氢电池
镍-氢蓄电池发展很迅速。随着蓄电池技术的进步，镍-氢蓄电池已被电动车广泛使用。镍-氢电池的能量密度增大，是铅电池的2.5倍，使电动车的续航里程大幅度提高。此外，镍-氢电池还具备使用寿命长，环境污染小的优点。日本在镍-氢电池技术方面居世界最高水平，镍-氢电池的能量密度达60～70Wb／kg，几乎是铅电池的2倍，可以满足基本使用要求。制造成本高、续航里程短是镍-氢电池普及的最大障碍。
（五）驾驶员信息中心(DIC)
采用计算机技术使驾驶员掌握汽车各种参数,主要包括电池电量指示,续航里程指示,报警装置及放电情况监视,以及车速、制动防抱死,制动能量自动回收等车辆行驶参数。
（六）车辆电子装置中心(VEC)
使用微机综合监控器对动力驱动系统进行监控，及时显示车辆各种行驶信息，提供对电池放电监视及电量指示、报警装置、平衡调速等信息的反馈及处理;还有自动提示换挡和平衡调速控制等功能。对于车辆电子装置还应加大对高性能充电设备的研究。
（七）系统优化
电动汽车系统是一个涉及计算机、能源、化学、机械等多学科技术的复杂系统,这些因素都影响着电动汽车的性能,通过系统优化和各系统的合理配置来改进电动汽车的性能和降低车辆的成本。计算机仿真可以降低汽车的生产周期、降低成本,并能迅速进行概念评价。由于整个电动汽车系统由许多不同子系统组成,并通过机械、电气、控制以及热等连接方式连接在一起,所以仿真研究应以混合信号的概念为基础。系统水平上的仿真和电动汽车的优化应考虑下列关键问题:A电动汽车的性能是由各个系统的配合工作来决定的，,应分析和考虑这些系统相互作用的重要性。B模型的精确性和模型的复杂性一致,与其可用性相矛盾,应综合考虑。C在设计电动汽车时,通常系统的电压会引起一些相互矛盾的问题,系统优化时应综合考虑以下问题:蓄电池的质量、驱动电动机的电压和额定电流、加速性能、续駛里程以及安全性能等。D采用多能源系统时，应根据整车性能和价格来优化相应的混合动力。
【参考文献】
[1] 朱松然.蓄电池手册.天津：天津大学出版社,1998
[2] 詹琼华.开关磁组电动机.武汉:华中理工大学出版社,1992
[3] 李令举.汽车工程电子新技术.北京:人民交通出版社,2000
【关键词】电动汽车；技术
一、总体机电一体化匹配设计及车身技术
由于电动汽车在车身质量、空间和能量来源方面的矛盾,因此在设计时必须考虑采用新材料以减轻整车的质量，特别是在高分子非金属材料、聚合物方面的应用，以减小驱动阻力，采用机电一体化的最佳匹配使电动车辆优化结构参数。
二、 电力驱动。电力驱动系统的主要作用是把电能转换为机械能,使汽车能克服滚动阻力、空气和加速阻力而前进。电动机的转速特性、转矩特性和衡功驱动系统的关键是电气系统,电气系统由电动机、功率转换器和电子控制器等组成。
目前,随着技术的发展，许多先进的电动机驱动技术显示出优于直流电动机的性能,在高效率、再生能量回馈、可靠性和等方面具有明显的优势。在这些电动机中,矢量控制的感应电动机技术也最成熟,但它的缺点是在小负荷范围内效率低。永磁无刷电动机比其它电动机的效率都高,但它在高速衡功率工作区很难进行弱磁控制。永磁混合式无刷电动机是一种特殊的永磁无刷电动机,这种电动机加入了励磁绕组,永磁磁通分量和励磁磁通分量在气隙中迭加形成气隙磁通,气隙磁通可通过调节励磁电流来控制,因而这种电动机在转速特性方面有良好的表现。
开关磁阻电动机应用是电动汽车的一大亮点,因为它自身的结构和相应的功率转换器的结构简单可靠,且它的转速适应性好。散热能力强,工作范围广并且再生制动的能量回收效率高。下面就其作一下分析：
开关磁阻电动机 (SRM) 是20世纪80年代以后才逐渐发展起来的一种新型驱动装置,是磁阻同步电动机和电力电子开关电路相结合而产生的一种机电一体化新产品。它可以实现精度高,快响应,高效率以及高输出的性能指标。对SRM的研究和开发已经引起了国际电气领域的广泛重视。开关磁阻电动机系统主要由SRM、功率变换器、微机控制器、位置检测器构成。开关磁阻电动机(SRM)是实现机电能量转换的部件，系双凸极可变磁阻电动机。其定子、转子的凸极均由普通硅钢片叠压而成。转子无绕组也无永磁体， 定子极上绕有集中绕组， 径向相对的两个绕组可串联构成一个两极磁极，称为 “一相”。SRM可以设计成多种不同相数的结构，且定子、 转子的极数有多种搭配。 对于有自启动、四象限运行要求的驱动场合，定子、 转子极数都应该有合理的组合方案。功率变换器将电源提供的能量经适当转换后提供给SRM， 由蓄电池或交流电整流后得到的直流电供电。 由于绕组电流是单向的，使得其功率变换器主电路结构简单，而且相绕组与主开关器件是串联的， 因而可预防短路故障。微机控制器是系统的中枢。它综合处理速度指令、速度反馈信号及电流传感器、位置传感器的反馈信息。控制功率变换器中主开关器件的工作状态，实现SRM运行状态的控制。其主要优点有：转子仅由叠片构成，没有任何形式的换向器、绕组等。定子上只有简单的集中绕组，链接线路短，没有跨接线，制作简单、成本低、工作可靠；转矩与电流的极性无关，只需由单相电产生的磁场启动。SRM的功率变换电路中，每相可以只用一个开关元件，而且每个开关元件都与电动机绕组串联，避免了PWM逆变器中有直通两个开关的危险性。
三、能源系统
电动汽车能否占据市场主要取决于其一次充电的续驶行程、耐用性等，但最重要的还是其价格是否可以同常规汽车竞争。
目前影响电动汽车发展的问题主要包括汽车造价成本高、续航里程短、性价比低。由于电池的性能和成本是电动汽车发展的关键问题之一，因此电动汽车发展关键在于先进电池技术的发展。
为了电动汽车快速发展，美、法、德、日等国家都在对蓄电池进行研发，下面介绍几种先进电池的研究开发现状。
（一）镍／金属混合电池
美国的Ovonic电池公司（Ovonic Battery Company）所开发的镍／金属混合电池技术是一种最先进的电池化学技术，比功率超过USA－BC（美国先进电池联合体）的中期目标，达到220W／kg；比能量已接近实现USA－BC中期目标，达到 80～100Wb／kg。该电池的优点是寿命长、免维护，缺点是售价较高。
（二）锂离子电池
锂离子电池是使用锂金属氧化物和碳为电极，使用有机电解液的电池，比使用水溶液作为电解液的电池电压高，能量密度为铅电池的3倍以上。小容量锂离子电池发展晚已经被淘汰，大容量锂离子电池得到了广泛研究。美国已初步研制成功的锂离子电池具有高功率、高能量密度和寿命长的特点。能量密度是铅酸电池的4倍、镍电池和镍--金属电池的2～3倍，新研发的锂离子聚合体电池使电动汽车一次充电续航行程达到482.7km。
（三）燃料电池
燃料电池研究的最新发展是减小了电池的体积并降低成本。2013年汽车用燃料电池体积系数缩小了3倍，燃料电池成本下降主要是燃料电池所需的催化剂负荷大大下降、催化剂扩大生产使其成本下降，制造双极板所需的新工艺和新材料的成本下降。
美国福特汽车公司和能源部实验室共同努力，研制成功美国第一个甲醇驱动质子交换膜燃料电池系统，能源效率可达38%～45%，废气排放量极低，是实现PNGV（美国新一代汽车合作计划）每加仑128.7km目标的首选电池。氢燃料驱动的燃料电池系统能源效率更高，有可能实现每加仑160.9km的高效能。如何处理车载燃料是目前燃料电池面临的技术难题。
（四）镍-氢电池
镍-氢蓄电池发展很迅速。随着蓄电池技术的进步，镍-氢蓄电池已被电动车广泛使用。镍-氢电池的能量密度增大，是铅电池的2.5倍，使电动车的续航里程大幅度提高。此外，镍-氢电池还具备使用寿命长，环境污染小的优点。日本在镍-氢电池技术方面居世界最高水平，镍-氢电池的能量密度达60～70Wb／kg，几乎是铅电池的2倍，可以满足基本使用要求。制造成本高、续航里程短是镍-氢电池普及的最大障碍。
（五）驾驶员信息中心(DIC)
采用计算机技术使驾驶员掌握汽车各种参数,主要包括电池电量指示,续航里程指示,报警装置及放电情况监视,以及车速、制动防抱死,制动能量自动回收等车辆行驶参数。
（六）车辆电子装置中心(VEC)
使用微机综合监控器对动力驱动系统进行监控，及时显示车辆各种行驶信息，提供对电池放电监视及电量指示、报警装置、平衡调速等信息的反馈及处理;还有自动提示换挡和平衡调速控制等功能。对于车辆电子装置还应加大对高性能充电设备的研究。
（七）系统优化
电动汽车系统是一个涉及计算机、能源、化学、机械等多学科技术的复杂系统,这些因素都影响着电动汽车的性能,通过系统优化和各系统的合理配置来改进电动汽车的性能和降低车辆的成本。计算机仿真可以降低汽车的生产周期、降低成本,并能迅速进行概念评价。由于整个电动汽车系统由许多不同子系统组成,并通过机械、电气、控制以及热等连接方式连接在一起,所以仿真研究应以混合信号的概念为基础。系统水平上的仿真和电动汽车的优化应考虑下列关键问题:A电动汽车的性能是由各个系统的配合工作来决定的，,应分析和考虑这些系统相互作用的重要性。B模型的精确性和模型的复杂性一致,与其可用性相矛盾,应综合考虑。C在设计电动汽车时,通常系统的电压会引起一些相互矛盾的问题,系统优化时应综合考虑以下问题:蓄电池的质量、驱动电动机的电压和额定电流、加速性能、续駛里程以及安全性能等。D采用多能源系统时，应根据整车性能和价格来优化相应的混合动力。
【参考文献】
[1] 朱松然.蓄电池手册.天津：天津大学出版社,1998
[2] 詹琼华.开关磁组电动机.武汉:华中理工大学出版社,1992
[3] 李令举.汽车工程电子新技术.北京:人民交通出版社,2000