电动汽车技术原理介绍_电动汽车优势及设备特点有哪些？

电动汽车是指使用电能作为动力源，通过电动机驱动行驶的汽车。它属于新能源汽车，按照动力来源分类，又细分为纯电动汽车(BEV)、混合动力电动汽车(HEV)和燃料电池电动汽车(FCEV)。

进入1990年代后，以锂电池为代表的储能单元能量密度加速提升，解决了困扰电动汽车近1个世纪的续航难题，以特斯拉为代表的新兴电动汽车品牌崛起，传统燃油汽车厂商也在加速进行电动汽车的研发和生产。与此同时，电动汽车配套的充电桩、换电站、燃料电池配套，如加氢站等也在加速建设。在中国、美国，以及挪威、芬兰等欧洲国家，也给予了不同程度的政策支持，包括现金补贴、低息贷款、无偿土地等。

电动汽车技术原理

电机及控制系统

纯电动汽车以电动机代替燃油机，由电机驱动而无需自动变速箱。相对于自动变速箱，电机结构简单、技术成熟、运行可靠。

传统的内燃机能把高效产生转矩时的转速限制在一个窄的范围内，这是为何传统内燃机汽车需要庞大而复杂的变速机构的原因;而电动机可以在相当宽广的速度范围内高效产生转矩，在纯电动车行驶过程中不需要换挡变速装置，操纵方便容易，噪音低。

与混合动力汽车相比，纯电动车使用单一电能源，电控系统大大减少了汽车内部机械传动系统，结构更简化，也降低了机械部件摩擦导致的能量损耗及噪音，节省了汽车内部空间、重量。

电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行驶中的主要执行结构，驱动电机及其控制系统是新能源汽车的核心部件(电池、电机、电控)之一，其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标，它是电动汽车的重要部件。电动汽车中的燃料电池汽车FCV、混合动力汽车HEV 和纯电动汽车EV 三大类都要用电动机来驱动车轮行驶，选择合适的电动机是提高各类电动汽车性价比的重要因素，因此研发或完善能同时满足车辆行驶过程中的各项性能要求，并具有坚固耐用、造价低、效能高等特点的电动机驱动方式显得极其重要。

纯电动车的动力电池

动力电池是电动汽车的关键技术，决定了它的续行里程和成本。

1) 纯电动车所需的动力电池

用于电动车的动力电池应有的功能指标和经济指标包括：

(1) 安全性;

(2) 比能量;

(3) 比功率;

(4) 寿命;

(5) 循环价格;

(6) 能量转换效率。

这些因素直接决定了电动车的合用性、经济性。

2) 超级电容器

超级电容器的优势是质量比功率高、循环寿命长，弱点是质量比能量低、购置价格贵，但是循环寿命长达50万～100万次，故单次循环价格不高，与铅酸电池、能量型锂离子电池并联可以组成性能优良的动力电源系统。

3) 铅酸电池

铅酸电池生产技术成熟，安全性好，价格低廉，废电池易回收再生。近些年来，通过新技术，其比能量低、循环寿命短、充电时发生酸雾、生产中可能有铅污染环境等缺点在不断克服中，各项指标有很大提高，不仅可更好地用作电动自行车和电动摩托车的电源，而且在电动汽车上也能发挥很好的作用。

4) 以磷酸铁锂为正极的锂离子电池

负极为碳、正极为磷酸铁锂的锂电池综合性能好：安全性较高，不用昂贵的原料，不含有害元素，循环寿命长达2000次，并已克服了电导率低的缺点。能量型电池的质量比能量可达120Wh/kg，与超级电容器并联使用，可以组成性能全面的动力电源。功率型的质量比能量也有70～80Wh/kg，可以单独使用而不必并联超级电容器。

5) 以钛酸锂为负极的锂离子电池

钛酸锂在充电-放电中体积变化极小，保证了电机机构稳定和电池的长寿命;钛酸锂电极点位较高(相对于Li+/Li电极为1.5V)，在电池充电时可以不生成锂晶枝，保证了电池的高安全性。但也因钛酸锂电极电位较高，即使与电极电位较高的锰酸锂正极配对，电池的电压也仅约2.2V，所以电池的比能量只有约50～60Wh/kg。即使如此，这种电池高安全性，长寿命的突出优点，也是其他电池无可比拟的。

设备特点

无污染，噪声低

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。

能源效率高，多样化

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。

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。

结构简单维修方便

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。

动力本高续驶里程短

当下电动汽车尚不如内燃机汽车技术完善，尤其是动力电源(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。但从发展的角度看，随着科技的进步，投入相应的人力物力，电动汽车的问题会逐步得到解决。扬长避短，电动汽车会逐渐普及，其价格和使用成本必然会降低。

支撑发展的电网技术

电动汽车电池更换站运行特性，更换站作为分布式储能单元接入电网的关键技术和控制策略;电池梯次利用的筛选原则、成组方法和系统方案;更换站多用途变流装置;更换站与储能站一体化监控系统;更换站与储能站一体化示范工程。

电动汽车充电需求特性和规模化电动汽车充电对电网的影响;电动汽车有序充电控制管理系统;电动汽车有序充电试验系统。

电动汽车与电网互动的控制策略和关键技术;电动汽车智能充放电机、智能车载终端和电动汽车与电网互动协调控制系统;电动汽车与电网互动实验验证系统;电动汽车充放电设施检验检测技术。

电动汽车新型充放电技术;电动汽车智能充放电控制策略及检测技术;充电设施与电网互动运行的关键技术。

规模化电动汽车电池更换技术、计量计费、资产管理技术;充电设施运营的商业模式;基于物联网的智能充换电服务网络的运营管理系统建设方案。