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摘要：电动汽车是当前解决能源短缺和环境污染问题可行的技术之一。电动汽车是由车载动力电池作为能量源的零排放汽车。近些年来，电动汽车的研制热潮在全世界范围内兴起，逐步向小批量商业化生产的方向发展。电动汽车技术的发展依赖于多学科技术的进步，尤其需要解决的问题是进一步提高动力性能，增加续驶里程，降低成本。
关键词：电动汽车；基本设计；蓄电池；发展前景
1纯电动汽车的原理与构造
电动汽车顾名思义就是主要采用电力驱动的汽车，大部分车辆直接采用电机驱动，有一部分车辆把电动机装在发动机舱内，也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子，其难点在于电力储存技术。电动汽车的基本逻辑走向为：蓄电池→电流→电力调节器→电动机→动力传动系统→驱动汽车行驶。其组成主要包括：电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。
纯电动汽车，相对燃油汽车而言，主要差别（异）在于四大部件，驱动电机，调速控制器、动力电池、车载充电器。纯电动汽车之品质差异取决于这四大部件，其价值高低也取决于这四大部件的品质。纯电动汽车的用途也在四大部件的选用配置直接相关。纯电动汽车时速快慢，和启动速度取决于驱动电机的功率和性能，其续行里程之长短取决于车载动力电池容量之大小，车载动力电池之重量取决于选用何种动力电池如铅酸、锌碳、锂电池等，它们体积，比重、比功率、比能量、循环寿命都各异。这取决于制造商对整车档次的定位和用途以及市场界定、市场细分。
2 电动汽车的基本设计流程
2.1电动车蓄电池系统
目前国内纯电动汽车使用的主要是铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池这三类。研究显示，锂电池将是未来动力电池的发展方向，锂离子电池的比容要好于镍氢电池，具有重量轻、储能大、功率大、无污染（也无二次污染）、寿命长、自放电系数小、温度适应范围宽泛等优点，其寿命也可以比镍氢电池做得好。因此锂离子电池逐渐取代铅和镍氢电池，成为纯电动汽车蓄电池的核心技术。虽然目前锂离子电池成本较高但它在其他方面的优越性能较高仍然会成为今后纯电动车蓄电池的主流随着技术的不断发展成本势必会不断减小，综合考虑微型纯电动车蓄电池采用锂离子电池最佳。
2.2电动车电机驱动系统
电动汽车的动力性能与其驱动系统直接相关，当前驱动方案主要有四种：机械驱动布置方案、机电集成化驱动布置方案、机电一体化驱动布置方案、轮毂电机驱动布置方案。其中轮毂电机布置方案可以对各个驱动电机进行相互独立的控制，有利于提高车辆转向灵活性和充分利用路面附着力，这种布置方式比其他三种布置方式更能体现电动汽车的优势。采用轮毅驱动电动机驱动，电动机可以装在电动汽车的车轮轮毅中，直接驱动电动汽车的驱动轮，蓄电池可以布置在车身底部，或者布置在行李仓内，这种布置结构简洁，更加节省了空间。代表车型比亚迪汽车公司的纯电动汽车ET。
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2.3电动车悬架系统
悬架是车架与车桥之间的一切传力连接装置的总称。它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力、（驱动力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都要转递到车架上，以保证汽车的正常行驶。现代汽车的悬架尽管有各种不同的结构形式，但是一般都由弹性元件、减振器、和导向机构三部分组成[1]。汽车悬架可分为两大类：非独立悬架和独立悬架。1）非独立悬架其结构特点是两侧的车轮由一根整体式车桥相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架与车架连接。2）独立悬架其结构特点是车桥做成断开的，每一侧的车轮可以单独地通过弹性悬架与车架连接，两侧车轮可以单独跳动，互不影响。目前汽车的前、后悬架采用的方案有：前轮和后轮均采用非独立悬架；前轮采用独立悬架啊，后轮采用非独立悬架；前轮与后轮均采用独立悬架等几种。
2.4电动车转向系统
汽车转向系统可按转向能源的不同分为机械转向系统和动力转向系统两大类。动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动力的动力作为转向能源的转向系统，其是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。机械转向系统主要是由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。其工作原理为：当转动转向盘时，通过转向轴及转向轴带动转向器转动副，使转向摇臂前后摆动，再通过转向直拉杆和转向节臂使左转向节及装在其上的转向轮绕主销偏转。同时，由左梯形臂带动转向横拉杆及右梯形臂使右转向节随之同向偏转。
2.5 微型电动汽车总体参数与性能计算
主要包括：车型、驱动、布置形式选择，整车主要参数选择，电动机功率的确定，蓄电池组数量的确定与电池参数，座椅的设计，轮胎的选择。
3电动汽车发展的空间分布
3.1 美国
美国电动汽车发展以通用、福特和克莱斯勒三大汽车公司为主导，利用三大汽车公司雄厚的技术开发力量和先进制造条件，通过汽车、机电、电子、控制和材料等行业的分工合作，开发出电动汽车的各种总成和技术单元。1991 年，美国三大汽车公司达成协议，成立“先进电池联合体”，共同致力于纯电动汽车的研究。但经过13年的探索，蓄电池技术还是未能获得关键性突破，以通用为代表的汽车厂商不再积极鼓励发展纯电动汽车，转向了对燃料电池车的研究。2009 年奥巴马上台后又转向了率先实现混合动力车商业化、燃料电池车作为远期目标的电动汽车发展战略。在国家战略的引导下，美国各类电动汽车技术成果颇丰，先后提出了针对纯电动汽车与混合动力汽车的四大类标准，并形成了世界上最完善的燃料电池汽车标准体系。特斯拉的风靡更使美国称为在电动汽车领域的领跑者。
3.2 欧洲
与美国相比，欧洲更崇尚纯电动汽车。1990年，欧洲“城市电动车”协会成立，旨在帮助各城市进行电动汽车可行性研究、安装必要设备和指导其运营。1995年底，欧洲第1 批电动汽车实现批量生产，1996年到2000年间，欧洲电动汽车从5 890辆增长到16 255 辆，其中法国、瑞士和德国处于前列[2]。进入21世纪后，欧洲电动汽车产业快速发展，到2016年底欧盟各国电动汽车保有量均大幅增长。虽然纯电动汽车在欧洲取得了一定的发展，但由于没能成功地解决续航里程短的问题，商业化进程相对缓慢，因而部分企业也开始致力于其他清洁能源车的开发和产业化。
3.3 日本
日本是全球范围内最早开始发展电动汽车的国家之一，也是世界上首个实现混合动力汽车量产的国家，在实现混合动力系统的低燃耗、低排放和改进行驶性能方面稳居世界领先地位。一直以来，日本政府特别重视电动汽车的研究和开发。早在1965年，日本政府就将电动车研发正式列入国家项目，并随后成立了日本电动汽车协会。1996年，丰田公司成功研制出燃料电池汽车样车，并于1997年开始混合动力汽车普锐斯的批量生产[3]。1999年本田首款混合动力汽车INSIGHT上市，随后2001 年推出CIVIC 混合动力，这两款混合动力在全球电动汽车市场上占有较大份额。日产公司由于具有在锂离子电池方面的优势，其主要研发方向集中于纯电动汽车方面，并于1997 年推出了全球第一辆锂离子电池电动汽车Prairie Joy。日本在电池技术方面的绝对优势使得日本成为电动汽车领域的领跑者。
4电动汽车发展瓶颈与展望
一、电池技术的制约
电动汽车对电池的要求极高，必须具有高比能量、高比功率、快速充电和深度放电的性能，而且要求成本尽量低、使用寿命尽量长。但就目前技术来说还没有一种电池能在上述指标中都体现出优势来。
二、基础设施建设
电动汽车商业化的基础设施包括充电站网络、车辆维修服务网络、多种形式的电池营销、服务网络等。建立一定数量的公用充电站并配备专用电缆及插座等是实现电动汽车产业化的关键。在一个城市内至少要建设十几个到数十个公用充电站，才能满足市区内的出租汽车、私家车、商务车快速充电的需要。此外停车场和社区内也要设立充电设备。
参考文献
[1]朱家琏．先进电动汽车技术[M]．化学工业出版社，2007.7
[2]阐萍．中国电动汽车的研究概述[J].安徽科技，2004(7):33-34
[3]肖何,杨阳.2014年全球电动汽车销量突破35万辆同比增长56.78% [N].中国电池杂志,2015-03-25.
论文作者:王健
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/16
标签：电动汽车论文; 悬架论文; 汽车论文; 蓄电池论文; 电动车论文; 电动机论文; 欧洲论文; 《电力设备》2017年第32期论文;