4/10純電動實驗車及其相關技術研究電動車現狀相關電動汽車包括純電動汽車EV、混合動力電動汽車HEV和燃料電池汽車FCEV三種類型，現有EV存在的主要問題：續駛里程有限、電池壽命太短、電池尺寸過大、重量過重、電動車價格昂貴、間接污染嚴重。EV的關鍵技術主要是電動機及其控制技術、電池技術、能源管理技術和車身輕量化技術。電動車系統相關普通燃油車改裝成傳電動汽車主要分為三個部分，即傳動系的改制、制動系的改制和控制系統的改制。傳動系統改制為拆除發動機總成，包括空氣供給及排氣系統<如空氣濾清器總成、排氣管、消聲器等）、燃油供給系統<燃油箱及進回油管），然后安裝驅動電機及控制器。制動系改制要考慮到制動系統裝置的真空源來自于發動機進氣歧管，拆除后缺乏真空源，必須加入真空泵和真空罐以及電源逆變器，出于安全考慮應加入真空不足報警裝置。電機冷卻系統采用水冷卻方式，必須加入相關冷卻水循環系統及電動冷卻風扇，風扇的接通與斷開由安裝在電機上的溫控開關自動控制。純電動車所需電池較多，為了提高車輛利用率，可安裝電池快速更換機械裝置，在電池盒上裝上機械式電連接器，更換時可自動對接，配合電池箱滑動軌道，可以輕便的完成更換工作。電動機類型及其比較電動汽車常用電動機主要有兩大類：換向器電動機和無換向器電動機。換向器直流電動機控制原理非常簡單，但由于有換向器和電刷，使得可靠性較低且需要定期維護。無換向器直流電動機具有高效率、高功率密度、低成本運行、更可開及免維護等性能。其中又包括感應電動機、永磁同步電動機、永磁無刷直流電動機、開關磁阻電動機和永磁混合電動機，對于目前常用電動機，采用數字評分法在六個方面的性能加以評價和比較：我國有多家事業單位研發了不同型號的EV，其電機和整車主要性能如下表：蓄電池的選型與與比較電池是EV的核心技術，從EV的應用角度上講起主要性能參數有兩個：即比能量和比功率。而EV得普及應用要求電池具有高比能量、高比功率、使用壽命長和價格便宜四大條件。比能量分為重量比能量和體積比能量，單位分別是Wh/kg和Wh/L。比功率也分為重量比功率和體積比功率兩個參數，單位分別是W/kg和W/L。比能量反應的是電池容量的大小，直接影響汽車一次充電可行駛的里程數；比功率反應的是電池功率的大小，直接影響圖5-1電池管理系統框圖檢測思路應遵循“局部集中、整體分布”的原則，即集中/分布式檢測法，并用于電池檢測系統的設計。微型純電動汽車電驅動系統基礎研究改裝電動車相關工藝流程圖1-1電動車改裝相關工藝流程電動汽車電氣系統設計圖2-1電氣系統總體配置框圖整車以車輛管理單元<VMU）作為主控制單元，以電機驅動控制單元<PMU）、電池管理系統<BMU）及相關控制電器作為從控制單元，以電動機和蓄電池組作為控制對象。其控制流程如下駕駛員控制操縱裝置<如踏板、鑰匙）向VMU發出命令，VMU通過通訊網絡系統接收控制命令并采集BMU、PMU、整車等的狀態信息進行相應的處理和運算，然后發出操縱指令，BMU、PMU和車載儀表由通訊網絡獲得VMU操縱命令，執行命令并反饋信息至VMU。主電池經DC/DC變換器向VMU及原有車身電氣系統<冷風暖風、助力轉向、車燈、音響、喇叭和刮水器等）提供低壓電。純電動汽車很多部分都由獨立的電子控制器進行控制。為了將整個電動汽車內各系統進行統一管理，實現數據共享和相互之間協同工作，我們采用總線進行數據傳遞。CAN網絡是現場總線技術的一種，它是一種架構開放、廣播式的新一代網絡通信協議，稱為控制器局域網現場總線。CAN網絡原本是德國BOSCH公司為歐洲汽車市場所開發的。CAN推出之初是用于汽車內部測量和執行部件之間的數據通信。在現代轎車的設計中，CAN總線被廣泛的采用，奔馳、寶馬、大眾等汽車都采用了CAN總線進行控制器的聯網。3.車輛管理單元車輛管理單元是整車控制的核心，以整車的性能最優為目標，控制車輛的運行狀態、能源分配，協調和發揮各部分的優勢。其功能如下：<1）汽車驅動控制功能根據駕駛員的要求以及相應的車輛運行狀態、工況，計算驅動轉矩，控制電機驅動控制系統滿足工況要求。<2）制動能量回饋控制根據制動踏板的開度、車輛行駛狀態、電池管理系統的信息，確定制動模式和制動力矩。<3）整車能量管理控制能量消耗，對蓄電池、輔助動力源和車載其他動力系統統一管理，提高整車能量利用率，增加續駛里程。<4）故障診斷及保障提供安全和診斷服務，充電和驅動時的安全保障，故障的診斷監控車輛溫度、冷卻系統、車輛的運行狀態監視主要設備的過電流、過電壓、欠電壓、過熱，必要時切斷主斷路器。<5）車輛狀態監視通過通訊網絡采集車輛狀態信息，通過人機界面顯示給司機。<6）通訊管理整車通訊的主節點，接收來自電機驅動控制單元、電池管理系統、人機界面的所有信息，發送電機設定轉速、設定力矩、正反轉信息，各個部件的啟動停止命令，車輛的工作模式和整車的運行狀況等。4．電驅動系統控制回路圖4-1電驅動系統控制回路總體框圖圖中BMU為電池管理系統；VMU為車輛管理單元；PMU為電機驅動管理單元；KA1為VMU電源繼電器；KA2為PMU主接觸器控制繼電器；KA3為充電接觸器控制繼電器；KA4為PMU軟上電繼電器的控制繼電器；KA5為PMU軟上電繼電器；KM1為PMU單元主接觸器；KM2為充電接觸器；R為軟上電限流電阻；S1B為BMU電源開關；S1V為VMU開關；SQ1為充電機接通信號行程；F開關為熔斷器。實現的控制如下<1）初始化開關S1V打到位置時，KA1繼電器吸合，VMU電源接通。S1B開關接通電池管理系統上電。開關S1V打到2位置時，KA4繼電器吸合，軟上電繼電器KA5吸合，蓄電池經限流電阻R為PMU上電，當PMU電壓與電池組相等時，KA2吸合，PMU單元主接觸器KM1接通，同時KA5斷開，PMU上電完成。<2）充電控制當充電接通信號行程開關SQ1接通，VMU接到信號后發出充電指令，沖電接觸器控制繼電器KA3得電，接觸器KM2接通，充電機向蓄電池組充電。將KA2、KA3設計成互鎖電路，KA3得電同時其常閉觸電打開，PMU主接觸器斷開，防止充電時車誤走。<3）行車控制VMU采集加速踏板和制動踏板的開度信號，經過VMU的驅動控制策略和制動控制策略的計算得到轉矩控制量，通過通訊接口傳向PMU控制電機的轉矩，實現對車輛運行的控制。<4）狀態監視、故障保護VMU通過通訊網絡與BMU、PMU、人機界面相連，實時顯示車輛的狀態信息