纯电动汽车十篇

纯电动汽车篇1

关键词：纯电动汽车；特点；分类；结构；原理

纯电动汽车是以电池为储能单元，以电动机为驱动系统的车辆。纯电动汽车的特点：（1）无污染，噪声低；（2）能源效率高，多样化；（3）结构简单，使用维修方便。缺点是动力电源使用成本高，续驶里程短。随着科技的发展，纯电动汽车的缺点被克服，则纯电动汽车的优势将会完全凸显，纯电动汽车必将引领汽车工业的一场新革命。

1 纯电动汽车的分类

纯电动汽车的特点是结构相对简单，生产工艺相对成熟。缺点是充电速度慢，续驶里程短。因此适合于行驶路线相对固定，有条件进行较长时间充电的车辆。

1.1 按用途分类

（1）纯电动轿车；（2）电动货车；（3）电动客车。

1.2 按驱动形式分类

（1）直流电机驱动的电动汽车；（2）交流电机驱动的电动汽车；（3）双电机驱动的电动汽车；（4）双绕组电机电动汽车；（5）电动轮电动汽车。

1.3 按使用的电池类型分类

（1）铅酸蓄电池电动汽车；（2）镍氢电池电动汽车；（3）锂离子电池电动汽车；（4）燃料电池电动汽车。

2 电动汽车的组成

电动汽车主要由电力驱动系统、电源系统和辅助系统等三部分组成。汽车行驶时，由蓄电池输出电能（电流）通过控制器驱动电动机运转，电动机输出的转矩经传动系统带动车轮前进或后退。电动汽车续驶里程与蓄电池容量有关，蓄电池容量受诸多因素限制。要提高一次充电续驶里程，必须尽可能地节省蓄电池的能量。

3 纯电动汽车的工作原理

电动汽车应用较多的电动机有直流电动机和交流电动机两大类。电动汽车的驱动系统采用直流电动机时，虽然在结构上有许多独到之处，并具有起步加速牵引力大，控制系统较简单等优点，但它的整个动力传动系统效率低。电动汽车使用的交流电动机驱动系统，突出的优点是体积小、质量轻、效率高、调速范围宽和基本免维护等优点，但其制造成本较高。

电动汽车的控制系统的性能直接影响着汽车的性能指标。该控制系统控制汽车在各类工况下的行驶速度、加速度和能源转换情况。它类似于燃油汽车的加速踏板和变速器，包括电动机驱动器、控制器及各种传感器，其中最关键的是电动机逆变器。电动机不同，控制器也有所不同。控制器将蓄电池直流电逆变成交流电后驱动交流驱动电动机，电动机输出的转矩经传动系统驱动车轮，使电动汽车行驶。

电源系统包括电源、能量管理系统和充电机等。它的功用是向电动机提供驱动电能、监测电源使用情况以及控制充电机向蓄电池充电。

纯电动汽车的常用电源有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等。

纯电动汽车的能量管理主要是指电池管理系统，它的主要功用是对电动汽车用电池单体及整组进行实时监控、充放电、巡检、温度监测等。

纯电动汽车篇2

纯电动车是指以车载电池为动力输出，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规和国家标准各项要求的乘用车辆。由于对环保且能耗相对传统燃油汽车较小，其前景被广泛看好，但当前还不是非常普及，属于发展中阶段。

纯电动车的动力来源全部是由车载蓄电池提供，如果电池电量耗尽，就无法行驶，需要用充电桩对其充电。常见的纯电动车有特斯拉MODELS，比亚迪e6等。

（来源：文章屋网 ）

纯电动汽车篇3

3月5日，十二届全国人大五次会议在京开幕，在本届人大政府工作报告中，多项内容都涉及到汽车产业的调整和发展。国务院总理在做今年政府工作报告中指出，要加大生态环境保护力度，加快改善生态环境，特别是空气质量，其中他提到鼓励使用清洁能源汽车，在重点区域加快使用国六标准燃油。显然，清洁能源汽车是今年也是未来汽车领域的重点发展方向。

需要注意的是，清洁能源汽车是以清洁燃料取代传统汽油为动力，并符合国家环保标准的汽车，而不仅局限在纯电动汽车，清洁能源包括氢能源、太阳能等。目前，我国优先推广了纯电动和插电混合动力汽车，不过，新能源汽车的发展并不顺畅。起初，消费者担心新能源汽车的质量和价格问题，于是国家和地方政府分别给予补贴后，新能源汽车实际价格下调，质量也有一定提升。现在，更多用户的困惑是“续航里程少”和“充电难”，或许到2020年这些问题还不能完全解决，但财政补贴政策将完全退出。所以，无论新能源车如何环保，对于消费者而言。诸多困惑于心。必然会迟疑观望。

当然，关于新能源汽车的相关问题也被带到两会。两会期间，国家工业和信息化部部长苗圩在接受央视新闻访谈节目《部长之声》时，与吉利控股集团董事长李书福进行了视频连线。李书福也有着同样的困惑，他说，“中国的新能源汽车走在全球的前列，这里面有中央财政补贴的重要推动力量，到2020年以后。财政补贴就取消了，那个时候我们中国的新能源汽车是不是能够继续保持现在这么一个强劲的发展态势，我们请部长要关心一下。”

在解答李书福的问题时，苗圩表示，关于政府补贴退坡后的扶持政策还在研究中，现在更多用户比较关注电动汽车的充电问题，实际上续航里程和充电基础设施建设是相辅相成的。如果充电更方便了，那么车的续航里程就可以短一点。

苗圩在两会“部长通道”中回答记者对于新能源汽车骗补以及补贴政策的问题时表示，政府支持新能源汽车发展的决心不会改变，对骗补行为也是零容忍的，除对骗补企业进行处罚外，今年国家将在两个方面对新能源汽车采取措施，一是完善补贴政策，加强补贴流程监管，用事中事后办法进行补贴：二是目前正在网上征求意见，尝试采用传统汽车油耗积分和新能源汽车积分交易制度。如果完善以后，这项措施将成为补贴退坡后的替代措施。

此外，针对新能源汽车发展问题，李书福以全国人大代表的身份在两会中提交了一份加快推广甲醇汽车的议案，他在议案中表明：走能源多元化的道路以缓解能源安全的挑战，并改善空气环境质量，促进我国经济健康可持续发展刻不在缓。其中，在交通能源领域，加快推广甲醇汽车是应对上述挑战的途径之一。

其实，作为一名90后小编，“甲醇”这个字眼只有在曾经的化学课上多次听到，但事实上，早在20世纪80年代，我国就已开展甲醇汽车的研发和应用。“十一五”以来，甲醇作为车用替代燃料逐步发展，并在部分省区进行试推广，2009年起，国家工信部启动了甲醇汽车的综合研究工作，随后在山西、上海等地对甲醇汽车进行试点工作，但现今甲醇汽车只局限在部分地区，全国推广并未展开。

同样是80年代，美国为应对石油危机，开始研发甲醇汽车并大力推广，当时甲醇汽车技术已经非常成熟，难料甲醇汽车并没有在美国发展下去，据了解，甲醇具有腐蚀性等特点。需要有专门的储存和加注设施。加之后来美国石油危机解除.出于经济考虑。甲醇汽车的发展被搁置。

纯电动汽车篇4

[关键词]纯电动汽车；整车轻量化；关键技术

1.概述

近年来，欧美等发达国家对纯电动汽车技术和产品的研究以及产业化投入了大量资金，一方面促进了纯电动汽车本身的技术和产业的迅速发展；另一方面极大地推动了传统汽车技术和产业的跨越式发展。纯电动汽车所涉及的电机及其驱动技术、电池及其管理系统、整车的控制策略等，是电动汽车、混合动力、燃料电池汽车等新型汽车发展的基石。

本公司研发的微型低速纯电动汽车以科技创新和产业化为目标，对纯电动汽车进行了全面、系统的规划。同时，以整车轻量化、整车一体化、动力集成化、动力电池管理等技术相结合，实现科技创新和产业化的有机结合。与国内外同类纯电动汽车相比，无论是高新技术的开发、应用，还是具体性能指标，均有创新和突破。

2.关键技术构成

本公司开发的微型低速纯电动汽车的技术构成分为：整车部分、电机及其控制系统、电池及其管理系统。

2.1整车轻量化设计

整车轻量化是汽车技术重要的研究内容。纯电动汽车由于布置了电池组，整车重量增加较多，轻量化问题更为突出。

（1）公司通过对整车实际使用工况和使用要求的分析，对电池的电压、容量、驱动电机功率、转速和转矩、整车性能等车辆宏观参数的总体优化，合理选择电池和电机参数。

（2）公司自主研发的微型低速纯电动汽车采用全铝框架平台式结构，以车架为平台，将电池、一体化电机、底盘、车身覆盖件全部放置于车架上，最大程度减轻车身重量，且具有较好的通用性。

（3）车身骨架采用蜂巢式设计，车身中部骨架内部结构为蜂巢状，通过动力学仿真分析和实车碰撞得出，蜂巢式车身骨架在碰撞中可以对能量起到合理传递和有效耗散，在减轻整车重量的同时又增加了整车安全性。

（4）车身结构采用叶片型A柱、B柱融合设计，将整个中部车架呈现一体式准椭圆框架结构，既减轻重量、简化工艺，又起到增加整车强度的作用。同时，也为驾驶室提供了更大的空间。

（5）车身所有覆盖件均采用ABS／PC塑料合金材料和塑料注塑成型工艺制造，整车轻量化技术的应用提升了车辆的环保性、美观性和安全性，使车身质量减小15％。

2.2动力集成化设计

以简化动力传动系统结构，提高传递效率为目的，利用集团自有专用技术开发了具有2挡变速功能的包括电机、变速器和差速器在内的动力总成系统。全车动力使用集成两档变速箱（含差速器）的72V　7.5KW交流异步电机，电机峰值功率达到20KW。该电机总成体积小，动力输出强劲，低速大扭矩，适合各种路面；全封闭铸铝外壳减轻了重量，并提升了散热效果；转子无风扇结构降低噪音；采用霍尔式速度传感器，适应汽车全部环境工况；采用绝缘轴承消除轴电流延长电机寿命；转子动平衡精度G2.5级。

2.3动力电池管理技术

能量管理系统是纯电动汽车的智能核心。一辆设计良好的电动汽车，除了有良好的机械性能、电驱动性能、选择适当的能量源（电池）外，还应该有一套协调各个功能部分工作的能量管理系统。

公司研发的微型低速电动汽车动力电池组采用Delaware　Power　Systems。此系统可以检测单个电池或电池组的荷电状态，并根据各种传感信息，包括力、加减速命令、行驶路况、蓄电池工况、环境温度等，合理地调配和使用有限的车载能量；它还能够根据电池组的使用情况和充放电历史选择最佳充电方式，以尽可能延长电池的寿命。在日常维护中，利用此系统可以在行车状态下采集每块电池的电压、温度和充放电电流的历史数据，从而来建立电池使用能量的曲线图。

2.4电池均衡及热管理系统技术

纯电动汽车的性能表现依赖于作为能量贮存系统的动力蓄电池组。电池组性能直接影响整车的加速特性、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车辆的成本和可靠性，所有影响电池性能的参数必须得到优化。纯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。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。减少包内不均匀的温度分布以避免模块间的不平衡，从而避免了电池性能下降，且可以消除相关的潜在危险。由于电池包的设计既要密封、防水、绝缘等，又要考虑空气流流场分布、均匀散热。电池包的散热通风成为纯电动汽车的重点研究方向。

公司在车型研发中加强电池均衡及热管理系统研究的力度，采用专用流体分析软件FLUENT和通用大型有限元分析软件ANSYS对电池包内流动情况进行分析，同时进行了大量的实物验证试验，在考虑各种因素的情况下对电池包的尺寸、电池布置、箱体材料等进行优化。

2.5电池快换技术

本公司所研发的微型低速纯电动汽车采用基于箱式一体化的电池快换机构。快换机构由箱体、动力电池组、电子控制单元、电池组连接器插头及相关电气和机械辅助件组成。针对车型的实际使用情况，设计了独有的锁止机构和导向与定位装置，并获得国家专利（电动汽车电池组装卸装置，2010　20200161.2；电动汽车电池组固定装置，2010　20200153.8），使电池组快换周期缩短到180秒。

3.结语

3.1公司研发的微型低速纯电动汽车在开发过程中充分体现创新性，在整车轻量化设计、整车一体化设计、电池管理系统设计、电池均衡冷却系统设计等多方面取得成果。

3.2电动汽车由于其环保特性和能源的广泛性，是未来汽车最主要、最简洁的解决方案。从总体来看，混合动力汽车、燃料汽车均在解决或回避目前纯电动汽车面临的瓶颈——动力电池问题。

纯电动汽车篇5

关键词：纯电动；残疾人；专用汽车；发展；建议

残疾人是社会中一个特殊的弱势群体，自有人类，就有残疾人，这是人类发展进程中不可避免的问题。残疾人通常身体残疾或者缺损，其肢体或器官的功能不健全，因此他们的活动能力较低，在生活中会遇到由于各种活动障碍带来的很多困难，普通人无法想象残疾人的生活状态。由于各种障碍，残疾人会对外界认知不足，通常无法享有和普通人一样的社会和生活权利，因此残疾人的生活质量水平普通较低。在社会经济、文化发展的今天，我们务必提高残疾人的生活质量，让残疾人也享受到社会文明进步的成果，这也是全社会义不容辞的责任。

据不完全统计，中国目前各类残疾人总数约为8500万人。党和政府都对残疾人事业投入极大的关注，近年来，更是大力推动残疾人事业的发展，增加残疾人收入水平，提高整体的程度，不断健全残疾人的康复服务，不断拓展残疾人的有效权益，为残疾人量身定制各种设施与服务，促进经济社会协调发展。社会各界公众对残疾人的认识也不断深化，用爱心帮助残疾人成为全社会的风尚。

由于残疾人出行不便，造成了他们对外界认知的限制，而汽车行驶为残疾人的生活提供了较大的便利，能帮助残疾人参与社会生活，享受平等权利。因此，未来残疾人开车出行将成为趋势，汽车也应该成为社会无障碍设施的重点建设方向。世界上大部分国家都允许并支持残疾人驾车出行，在我国，驾驶汽车出行也逐渐成为残疾人进行社会生活的重要条件。随着社会经济与文化发展，进一步放开残疾人驾驶汽车条件成为热点问题。我国2010年4月1日起实施的机动车驾驶证规定细则中指出，右下肢、双下肢缺失以及丧失运动能力的残疾人如果能自主坐立，就可以驾驶专用小型自动档汽车；对于佩戴助听设备能够达到规定条件的残疾人，也可放宽驾驶条件。这一项规定将能够开车的肢残人范围由原来的1类扩大到9类。在对20-50岁肢残人的调查显示，98%的人都有购车愿望，这是一块特殊而需求量巨大的汽车市场。

1结合市场，发展纯电动残疾人专用汽车

目前市面上的残疾人汽车都是对自动档汽车进行改造而成的，还没有出现残疾人专用汽车。为了更好的满足肢残人的驾驶需求，我们应鼓励设计出纯电动汽车，让汽车在驾驶和操纵上相对传统燃油自动档汽车更为简便灵活，更适合于肢残人驾驶。

而现在发展以纯电动汽车为代表的新能源车已经成为全球汽车业的共识，发展电动汽车，实现弯道超车，这是我国汽车业的重大发展机遇和战略部署，国家出台了一系列的产业扶持政策，单是2014年就密集出台了16项新能源汽车政策，不遗余力的推进新能源汽车产业链发展。2014年，我国新能源车销量同比增3.2倍，2015年首月新能源车产量同比增5倍。推进和发展残疾人用车也应与时俱进，迎合潮流，大力推进纯电动残疾人专用汽车。

2规范产品，制订纯电动残疾人专用汽车标准

目前我国残疾人用车主要是三轮汽车或小型自动档载客改装汽车，相关标准只有一个，即GB/T21055《肢体残疾人驾驶汽车的操纵辅助装置》。设计纯电动残疾人专用车时，应以残疾人的需求为导向，全面考虑到残疾人习惯和不便，比如汽车要便于残疾人使用轮椅上下，便于拿到常用物品，残疾人车上最好设置有收放轮椅的位置，但是目前这种残疾人专用汽车还未上市，只有少数几家国外汽车厂商在进行专供残疾人汽车的设计与销售。

市场究竟需要什么样的残疾人专用汽车产品，建议应该由纯电动汽车生产企业与中国残疾人联合会、中国汽车技术研究中心汽车标准化研究所联合设立课题，共同调研、制定相关标准，规范产品和市场。

3参照新能源汽车国家相关补贴政策，加大补贴优惠，做好推广工作

新能源车的应用日益广泛，能缓解能源与环境问题。在欧洲、美国等发达国家，政府对新能源汽车的补贴很多，并且不断推出各种支持政策，推动了新能源汽车的快速发展。我国应适当借鉴这些发达国家的方式，加大对新能源汽车的政策补贴，做好相关的推广工作，不断扩大我国的新能源车市场，提高在世界的竞争力。

纯电动汽车篇6

据《日本经济新闻》报道，丰田汽车计划量产长程电动汽车，将于2020年左右上市，并把电动汽车作为主要产品加入产品线。丰田将于2017年年初成立一个团队，专门研发单次充电里程能超过300公里的电动车。

与大众等看好电动汽车的汽车前景公司不同，丰田原本看好以插电式油电混合动力汽车与氢燃料电池车（FCV）取代传统汽车。丰田认为充电电池造价太高、充电时间过长，因此之前一直将电动汽车视为短程通勤用车。

氢燃料电池车最大的优点就是零污染排放，丰田也多次公开表示只有排放纯水的氢燃料电池车才是新能源汽车的未来。2014年年底，丰田宣布无偿公开氢燃料电池专利技术，主要目的是吸引汽车行业更多企业加入到FCV的开发中，并共同推进加氢站的建设。

2015年年初，丰田推出了量产氢燃料电池车Mirai，至2016年10月累积卖出2000多辆，日本本土贡献了一半的销量，其余则落在美国和欧洲市场。

在Mirai已经有了不错的势头之后，丰田为什么还要把纯电动汽车作为主要的产品线之一呢？

成本 成本原本是纯电动车的劣势，但是过去几年整个电动汽车市场的规模化已经大大缓解了这个问题。以特斯拉为例，在超级电池工厂建成之后，电池成本降幅达30%，从而使得Model 3这样的大众车型可以量产。氢燃料车本身的成本也不低，但总共几千辆的销量很难进一步降低成本。

充电站 充电站曾经是制约电动汽车发展的一个瓶颈，但这个问题同样在不断优化。以美国为例，美国能源署数据显示，全国范围内现有1.43万家电动汽车充电站，包括近3.6万个网点。彭博社认为，美国的充电站数量已经接近甚至达到临界值―一个让尽可能多的电动车上路的临界值。但加氢站不仅数量少，成本更是居高不下―建造一个加氢站需要花费超过100万美元。

门槛 电动车的动力系统相对简单，这在整体上降低了造车的门槛，从而吸引更多的传统汽车公司进入，甚至很多初创公司也能够开发电动汽车。即使丰田无偿公开了氢燃料电池专利技术，氢燃料电池的进入门槛还是很高。从这个角度来说，氢燃料汽车很难像电动汽车那样吸引大量的公司和资金进入。

从传统汽车公司的角度看，丰田在氢燃料汽车方面领先的技术能够建立起更好的竞争壁垒，这也是丰田此前将新能源方向押宝在氢燃料上的主要原因之一。

另外，从技术的角度看，氢燃料汽车比电动汽车更加环保，续航里程也更有优势，但是，一个产业方向的确立不完全以技术导向，而是包含了技术、成本和相关产业链成熟度等因素的综合结果。

电动汽车行业奉行的，实际上已经不是丰田这种传统的技术竞争逻辑了。更加重要的一点是，更低的制造门槛可以让电动车公司有更多的精力去关注如何将用户需求和新技术相结合，比如目前每个汽车公司都很在乎的自动驾驶。在这样的产品逻辑中，汽车硬件需要放到一个更次要的位置上，甚至越简单越通用越好，而决定一个汽车公司竞争力的将是软件和服务。

纯电动汽车篇7

关键词：纯电动汽车；失压；应急控制策略

中图分类号：U469.72 文献标识码：A1.纯电动汽车突然失压故障的原因分析

就纯电动汽车而言，动力电池组是其唯一的动力来源，需要充电来补充“能量”，内部电压很高，并且不同电压线路密布，形成了高电压大电流回路。相对而言，高压设备容易出现故障，通过导线影响供电线路。而纯电动汽车蓄电池容量有限，其电压与放电时间、电流大小、运行路况密切相关。具体来说，一是电压会随着放电时间的不断增加而逐渐下降，特别是放电时间越长，电压下降速度就越快；二是纯电动汽车放电电流会对放电时间产生影响，在持续长时间大电流放电时，蓄电池的放电时间会迅速减少，从而也影响到电压的高低；三是纯电动汽车的放电电流大小受运行路况的影响，如果运行路况较差，放电电流值会出现较大波动，这会对蓄电池的电压产生影响，造成蓄电池电压不稳定。如果电压突然下降而没有备用动力的话，纯电动汽车会快速停止行驶。如果此时能够提供一种有效的应急控制方案，提前对驾驶员进行警报提醒，并能够及时对电压下降状况作出紧急控制处理，将会极大减少安全事故的发生。

2.针对纯电动汽车突然失压故障的应急控制策略

（1）动力电池组与备用电源切换控制系统。笔者构思的纯电动汽车突然失压的应急控制策略，首先是在纯电动汽车上安装一个备用电池，实现双电源切换。如果蓄电池电压突然降低，纯电动汽车无法继续行驶，就迅速切换到备用电池上，利用备用电池继续为纯电动汽车提供一定的行驶动能，让驾驶员得以及时预防。目前较为普及的双电源供电方式有互自投、备自投、自投、自复/手复。其中互自投工作方式的工作原理是利用冗余技术优化蓄电池供电模式，让两个电源都能保证汽车的正常行驶，一般情况下是让其中一个电源工作，另一个电源备用。备自投工作方式的工作原理是两个电源都保持正常可用状态，通常让主电池工作，备用电池留做备用。自投工作方式的工作原理是两个电源都工作运行，如果其中一个电源出现问题，系统会自动判断，将出现问题的电源切除，让另外一个电源负责整个设备的供电需求。

而监测蓄电池电压状况，需要相应的电压监测模块。电压监测模块的工作内容是实时监控蓄电池电压、正负母线对电压和高压系统电压。同时，在设计、安装备用电池时，要控制备用电池的重量和体积，减少汽车负重，不过这会使备用电池的输出电压小于汽车主电源电压，无法与电机驱动系统功率等级相匹配，这时就要利用升压模块将其升压后再接入系统。升压系统模块需要达到以下要求：①在短时间内快速升高备用电池的电压，使其满足电机驱动系统所需的电压等级；②要确保输出电压的稳定性。升压模块可以借助Boost升压电路，采取单周期技术结合PI调节的控制方法来进行设计，保证升压模块的安全性能、稳定性能和快速启动性能。

（2）异步电机矢量控制系统。异步电机矢量控制能够将电压和电力进行解耦，让交流步电动机可以如同直流电动机一样，对转矩和励磁进行独立控制。在纯电动汽车突然失压的应急控制系统中安装异步电机矢量控制系统，能够通过调节异步电机供电电源的电压和频率，让异步电机能够在恒转矩和恒功率等模式下稳定运行，从而满足应急控制系统的需求。这一系统的主要作用是：①当纯电动汽车的蓄电池电压正常时，它为驱动系统提供能量，一旦蓄电池电压突然下降出现失压状况，由备用电池提供能量；②当纯电动汽车因行驶速度较快而出现失压状况时，则对异步电机进行控制，使其在恒功率模式下运行，保证汽车在一定时间内保持较高速稳定运行；③当纯电动汽车在坡路上行驶出现失压状时，则使异步电机在恒转矩模式下运行，让汽车具备较大的牵引力，维持短时间内的续航。

综上所述，纯电动汽车的蓄电池可能因多种因素出现突然失压故障，必须对这一问题采取相应的应急控制策略，构建应急控制系统，提高纯电动汽车的安全性能，避免安全事故的发生。

参考文献：

纯电动汽车篇8

关键词：电池包 结构化 优化设计

中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）06（a）-0038-03

Abstract：Battery Pack is the basic of the electric vehicle’s power and the key of electric vehicle’s safety. The structure design， battery management and thermal management were analyzed in this paper. An optimization method was purposed by the structured way. An a battery pack model based 32650 cylindrical battery was proposed. The static simulation and force deformation were used in to the test and the results shown that the battery pack proposed was effective and can be used in practical applications.

Key Words：Battery pack； Structured method； Optimal design

电动汽车产业迅猛发展，已成为不可逆的趋势[1-3]。其中，电池是电动汽车动力的基础。电池包是电池的载体，负责电池的安全管理、连接与排列、整体固定等功能；电池包结构设计的好坏，不仅影响着整车的安全使用以及维护，同时也影响着电池包生产、拆卸及安装。纵观目前国内外电动汽车电池包系统，主要可以分为两大类：（1）电池箱类型[4]，该类型主要是根据整车结构，设计一套与整车结构相应的箱体，并将电池放置于该箱体内，使得电池能固定于电池箱内，同时实现电池性能的监控及管理等功能。（2）整车结构兼容类型[5]，该类型考虑电池不占用整车空间，直接将整车某些结构部分直接作为电池方式的方向。

为适应电池包系统的规模化生产，方便设计以及使用维护，该项目针对广大电池包特点，提出结构化电池包的思路，并以此思路在系统层面上对电池包进行优化设计，以32650电池为原型给出基于管柱型电池包的模型，并通过静态和受力分析验证所提模型的有效性。

1 电池包设计基本思路

1.1 电池包系统基本特点

电池包系统是根据整车动力特点，选取特定电池，并根据其外形尺寸，采用一定的方式，通过排列组合形式将电池进行组合；除此，还配备有电池电压、温度、电流的检测以及电池安全控制的接口[6]。

考虑规模化设计及生产，使电动汽车能更加安全、高效、方便地设计和使用，电池包应当具备以下特点。

（1）具备高性能的故障诊断和保护能力，在电池出现问题的时候能及时进行保护及报警。意在当电池包发生故障时，其内部及外部能自动切断主电源连接，保证故障电池与其他电池实现物理隔离；同时，能实现电池数据的实时采集，方便维护人员对电池性能进行监测和评估。

（2）结构安全性高，在特殊情况下（如撞击、跌落、切割等），电池包在外部受损的情况下，内部结构也必须具备一定的防护和强度性能，以求内部电池受外界损伤的影响降到最小。

（3）电池安装及更换快捷，在生产及后续维护过程中[7-8]，易于组装和拆卸，方便维护人员工作。

（4）模块化程度高，空间结构兼容性强；能根据不同的使用空间，快速地进行电池包设计，方便设计人员针对不同车型能快速地实现电池包设计。

（5）电池包总质量轻量化，对提高整车续驶里程有一定的积极意义。

1.2 电池包系统基本设计要求

根据上述特点，要求电池包系统在设计时必须满足以下几点。

（1）系统安全性高。电池包的结构强度要强，能满足在特殊情况下，电池包具有一定的抗冲击力及结构强度，保证在强烈冲击下，单体电池具备一定的抗冲击能力，同时电池包结构的变形小，单体电池破坏少。

（2）能做到单体隔离。当某一单体电池受损时，能自动切断该单体电池与其他电池之间的连接，这样可以防止由于该电池本身的问题而蔓延到其他电池。

（3）能具备一定温度管理及控制的能力。众所周知，目前现有电池的理想使用温度为10 ℃～45 ℃之间，这要求电池包系统中恰当地添加散热和加热装置保护电池，确保电池有最佳的充放电状态。

（4）具备灵活的串并联组合方式；电动汽车用电池必须通过单纯串联、或者先并联后串联、或者先串联或者并联的方式进行组合。这涉及到单体电池之间的连接问题，如何安全、快速、稳定地实现单体电池连接，是目前众多电池包生产商一直在思考的问题。

（5）针对不同车型，能适应不同的应用空间，易设计及组装。目前电池包的设计，多是跟随车辆空间以及结构限制，使得电池包设计呈现分散化、结构特殊性强等特点，这些特点将不利于电池包的进一步发展，应该鼓励往设计结构化、强度成熟化等方面发展。

1.3 电池包系统设计基本思路

根据上述需求，在电池包设计时，需满足以下需求。

（1）针对某一类型电池，能根据其尺寸确定包括电池连接件、电池信息采集件以及电池外部保护件的最小结构单元。

（2）考虑电池不同连接方式，该最小结构能满足电池的串并联问题，以发挥最小结构单元的能源特性。

（3）电池包与电池管理系统紧密结合，电池管理系统与最小结构单元紧密结合。

（4）具备良好的散热和加热借口[4，9]，可实现不同温度状态下的监测和电池保护。

2 结构化电池包模型

根据上述电池包设计思路，该文设计的电池包主要包括以下几方面的关键技术：（1）电池选型及电池连接情况。（2）电池外部包括壳设计。（3）电池管理系统结构优化设计。

目前动力电池按其外形可分为3类：（1）方块电池，其体积、容量较大，能量密度较高，一般仅通过串联即可完成整个电池包的连接。相比其他类型电池，在整车上使用数量相对较少，管理也相对方便，可以监测到每个电池。但其中某一电池损坏将影响整体；同时其体积较大的特点直接导致电池包空间结构会受到较大的制约。（2）圆柱形电池，其体积、容量较小，一般通过并联和串联相结合的方式完成整车电池包的连接。基于这种电池设计的电池包可塑性较强。由于电池采用串并联组合，某一电池的损坏对整体影响不大。但柱形电池在整车上数量多，通常采用模块化对电池管理（如以每一并联组合作为一模块）。（3）软包电池，其比能量大，可通过串并联、或者单纯串联的方式完成整车电池包连接。但由于其本身特点对极柱连接的稳固性、软包外部安全保护的要求比较高，相比方形电池和圆柱形电池，其电池包设计思路会更加复杂。

综上所述，该文采用圆柱形电池作为设计对象，并以32650电池作为设计模型（图1（a））。该电池头尾分别配置螺丝和螺母，可以实现首尾相拧串联连接。考虑实现电池并联以及数据采集，该文设计了电池支架（图1（b））放置于电池和电池之间。

为实现电池外部有比较可靠的保护以及通风状况良好，该文设计一套基于管柱结构的电池外保护壳体（图2（a））。

该保护壳长度带外部凹槽结构，由高分子材料挤压成型（图2（b））。管状体内顺序装填电池和电池支架。电池管内部设置内定向槽，安装过程中电池支架通过内定向槽实现安装方向及位置固定。将已装填电池和电池支架的电池管单元按水平和竖直方向依次并排形成电池管阵列（图3）。

为保证管柱电池之间能够相互固定，并且起到并联或者电压采集作用，该文设计了可嵌在相邻电池管单元外凹槽之间的固定条、并联条及数据采集条（图4）。

电池阵列的用锁紧带将电池阵列捆绑成一整体，电池阵列端部设置有并联极板及绝缘端罩，形成一个带内部纵向空间通道的结构化电池包（图5）。

3 实验研究

为验证该文结构的可靠性，现在Ansys Workbench 15.0对该结构化电池包进行静态仿真。

目前，电池管柱的基本参数如表1所示。

现以9×10串电池作为电池包结构，排成3×3阵列，其总重量为35 kg，电池包固定箍螺栓孔面积为75.36 mm2。通过静态受力分析，其结果如图6、图7、图8所示。

通过分析可得在自身重量惯性作用下，该电池包所受各参数如表2所示。

通过比较可知，电池包所受到的压强远小于PVC管柱的最大抗压和抗弯曲强度，在静态受力分析方面强度满足要求。

4 结语

该文描述了纯电动汽车电池包关键技术及相关的设计思路，并提出了一种新型的结构化电池包设计方案，通过静态分析，验证了该电池包结构上的合理性，其设计具有一定的参考价值。另外，电池包热分析、动态分析以及碰撞分析等方面的研究也将是该文接下来研究的重点。

参考文献

[1] 吴长德，戴江梁，唐炜，等.基于某电动汽车电池箱焊点的疲劳寿命预测与优化[J].机械强度，2013，35（5）：663-667.

[2] 廖萍，周陈全，倪红军，等.基于Workbench的电池组支架结构分析及优化[J].制造业自动化，2014，36（7）：30-32.

[3] 谷理想.电动汽车电池包疲劳寿命预测[D].大连交通大学，2014.

[4] 董晨，魏学哲，戴海峰，等.车用电池包风道设计与仿真[J].机电一体化，2013（9）：82-88.

[5] 王阳，宁国宝，郑辉.集中电机驱动纯电动汽车电池包设计[J].汽车技术，2011（7）：32-35，46.

[6] 杨国胜.电动汽车动力电池组热管理系统研究[J].科技创新导报，2015（4）：178-180.

[7] 郑岳久.车用锂离子动力电池组的一致性研究[D].清华大学，2014.

纯电动汽车篇9

国新能源汽车产业选择建立汽车快速更换动力电池的商业模式将是纯电动汽车快速发展的最佳解决方案。

关键词：纯电动汽车；换电；商业模式

中图分类号：F204　文献标识码：A　doi：10．39690．issn．1672-3309(s)．2011．04．03　文章编号：1672―3309(2011)04―49―02

在世界政治经济动荡、石油短缺、原油价格走高的背景下，只有快速发展可替代能源，并减少对石油的需求才能使世界避免遭受更为严重的经济打击。

中国的石油对外依存度高是经济高速发展的需要。2011年1月10日，海关总署公布数据显示，2010年全年中国进口原油2.39亿吨，共花费约1万亿元人民币，同比增长51.4％。全年中国石油对外依存度约为55％，再次破50％的警戒线。以铁矿石作参照，十多年来，中国钢铁产业由于过度依赖进口，铁矿石价格被国际三大矿石巨头垄断式的疯长，从2002年每吨不足20美元，涨到2010年每吨超过120美元，中国钢铁产业面对着需求旺盛的钢材市场，却发展受困。可以预见，世界原油价格的震荡向上，对中国的经济增长影响将是巨大的。

2009年中国已经成为世界最大的汽车生产国。2010年保有汽车约7000万辆。如果达到世界汽车千人保有量128辆的平均水平，中国汽车保有量应该是1.56亿辆多一些。这些汽车消费的原油占中国原油消费比例将从大约占10％上升到20％。与此同时，大量的汽车，已经成为城市的主要污染源，对环境保护、交通通畅和城市秩序带来巨大压力。

新能源汽车作为汽车产业未来的发展方向，是汽车产业转型规划的重中之重。然而，其在技术、成本、配套设施等方面依然存在很大问题。

一、纯电动汽车的发展

1、纯电动汽车是最佳新能源车方向

按照国家发改委公告定义，新能源汽车包括混合动力电动汽车、纯电动汽车(包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车、其他新能源(如超级电容器、飞轮等高效储能器)汽车等。非常规的车用燃料指除汽油、柴油、天然气、液化石油气、乙醇汽油、甲醇、二甲醚之外的燃料。

目前国际上新能源汽车发展的主流是混合动力电动汽车、纯电动汽车和燃料电池电动汽车。中国国内主流汽车制造商结合自己的优势特点，主张或较早小规模化实践的也是混合动力电动汽车。因为，通过研发和应用混合动力电动车可以积累发展纯电动汽车和燃料电池车的经验。燃料电池混合动力车被誉为新能源汽车发展的未来。但在解决氢能源补给方面遇到与纯电动汽车一样的缺乏基础设施的问题，同时还面临在能源补给站储存氢燃料的安全问题的挑战。纯电动汽车的发展同样被国内外专家寄予厚望，在应对石油短缺、发展低碳经济以及解决城市空气污染等方面都具备优势。

2010年上海世博会，一千多辆各类新能源车包括混合动力电动车、燃料电池电动车、各类纯电动汽车，其中有锂离子动力电池纯电动公交车、超级电容车、电池电容混合车、铅酸电池的观光电动车，经历了6个月的运营，通过车辆及基础设施投资对比、运营效果和成本比较，许多政府官员、企业家、工程师、投资人逐渐认为，现在发展纯电动汽车的条件逐步具备，纯电动汽车是当前新能源车发展的最佳方向。无独有偶，2011年2月，有新闻报道，美国总统奥巴马近日提出财政预算案要结束清洁柴油汽车项目的政府投资，并要求削减氢燃料电池项目的投资，将有限的资金投入到锂离子动力电池电动车的研究推广中。

2、纯电动车的发展与存在的问题

电动汽车的创造有比内燃机汽车更早的历史。上世纪70年代，因中东战争爆发石油危机，世界各国政界又着手研究替代石油的其他能源。因此，从政治经济方面考虑，电动汽车出现了机遇。特别是近10年来，气候变暖、地球危机等环境保护问题成为各方关心的问题，开发生产零污染交通工具成为各国所追求的目标，电动汽车的无污染特点，使其成为当代汽车发展的主要方向。

纯电动汽车的三大核心部件是多源动力总成控制、驱动电机和动力电池。其中最关键的要数动力电池。通过各国的努力，采用锂离子动力电池作为动力电池的纯电动汽车的研发已经有了长足发展。由于动力电池能量体积比低于汽柴油，配置与汽柴油相当的体积或者相当重量的动力电池，可以获得的车辆续驶里程只有汽柴油车辆的一半或者1／3。因此，纯电动汽车要能被市场和消费者接受，最大难关在于电池。

因为有了内燃机汽车作为标杆，开发纯电动汽车就出现了许多困难，比如对续驶里程的困惑等。然而，通过对比内燃机汽车与纯电动汽车在续驶里程、能源补给、成本、安全性、排放等指标，可以发现纯电动汽车的许多问题，更重要的是，也发现了更多吸引公众接受和发展的优点。

3、应改变纯电动汽车的发展思路

思路决定出路。纯电动汽车的发展应从以下几个方面人手：第一，从政府引导消费习惯、生活理念开始，引导纯电动汽车消费市场，无论从环保还是从能源消费成本都对消费者有吸引力：第二，汽车厂商和技术人员要摆脱现有内燃机汽车的特性，设计满足消费者需求的纯电动汽车产品。比如续驶里程在100千米，绝大部分在城市内活动的消费者每天的行程不超过100千米，完全可以满足消费者需求：第三，政府要推动纯电动汽车能源补给设施的规模化、网络化建设。

二、换电商业模式要点

1、换电与换电商业模式

换电，是相对于充电而言，是纯电动汽车能源补给的一种模式。以手机电源为例，通常可以使用备用电池，采用换电池的方法替换电源，也可以通过充电器将手机与电源插座相连补充电源。几十年来，电动汽车的发展，电能补充始终是以充电的方式进行的，由于汽车比较庞大，考虑到电池联接安全性，又涉及到专用的换电设备设计和投资，给汽车换电池自然就不成为首选考虑。然而换电，有其必要和优势。其必要性在于：其一，基于动力电池的专业特性，需要专门的维护，以确保其安全、使用效果和寿命延长，因此专门的能源补给设施应该具备集中式的特性，而不是分散式充电桩；其二，整车充电时间过长，采用换电模式可以解决纯电动汽车能源补给效率问题。

换电商业模式的核心是车辆和电池的销售和所属权要分离。汽车厂在提供整车的时候，配置了合适的电池，并且确保该车辆的性能和安全。消费者只采购不带电池的裸车部分。由电池专业维护、充电、换电的运行商来购买电池，供给消费者使用并提供服务。

2、换电商业模式是纯电动车发展的解决方案

与充电模式相比较，换电模式有多方面的优势(见表1)。基于换电模式所具备的优势特性，将突破早期电动车发展的制约瓶颈，是纯电动车发展的最佳解决方案。但值得注意的是，需要处理好以下事项：整车厂要基于共同的电池箱标准：开放式的选择电池并接受运行商的集中管理。

三、展望

只有政府、整车厂、运行商共同参与创造新型的电动汽车商业模式，才可能真正做出符合消费者需求的电动汽车产品和服务系统，才可能更好地促进电动汽车产业化、市场化发展，以应对未来的石油危机以及低碳经济和环境保护的要求下。

参考文献：

[1]米歇尔・克雷尔，中东北非动荡石油将成奢侈品[N]．中国能源报，201 1―03―07．

纯电动汽车篇10

国家正在加大对新能源汽车的推广力度。在对新能源汽车进行补贴之后，又于今年7月9日决定免征三类新能源汽车购置税。

虽然国家对纯电动汽车给出了各种各样的补助，但它依旧不是消费者的最佳选择。

纯电动车迎来春天？

推广新能源汽车不仅可以减少二氧化碳和颗粒物排放，还可以减少汽车养护成本，无论从国家角度还是消费者角度都是百利而无一害的选择。随着国际社会对环境保护越来越重视，相应法律法规也越加严格，大多数传统汽车厂家都开始涉足新能源汽车的开发。

国家免征购置税的三类新能源汽车为纯电动汽车、插电式混合动力汽车（含增程式）、燃料电池汽车。三类汽车中，燃料汽车目前在售车型较少，售价居高不下，所以补贴幅度也是最大。距离消费者最近的新能源汽车为纯电动乘用车、插电式混合动力汽车（含增程式）两类，两类车依据纯电动续航里程可以领取国家3.5万至6万的补贴，具体补贴如图1所示。

从国家补贴新能源汽车类型方面可以看出纯电动是推广的重点。无论是插电式混合动力还是纯电动，主要依靠纯电动续航里程确定补助额度。

纯电动汽车是指完全由可充电电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供动力源的汽车。插电式混合动力汽车则是指可以使用家用电源插座对混合动力系统中电池充电的汽车，这种混合动力汽车比全混合动力汽车有较长行驶距程，但需要时，仍然可以像通常的全混合动力汽车一样工作。

除国家对新能源汽车进行补贴以外，地方政府也会针对新能源汽车追加补贴。以深圳为例，深圳市政府在原有国家补贴基础上，对双模电动车追加地方补贴3万元，对纯电动汽车追加补贴6万元。如此算来，一辆续航250公里以上的纯电动汽车终端售价可以领取12万的补助，而且免征购置税。纯电动的春天似乎已经来了。但，事实真是如此吗？

纯电动没有价格优势

纯电动汽车的续航里程主要依靠电池容量，而目前电池价格居高不下，电池成本几乎占到了整车的一半。以国内续航超过250公里的比亚迪E6为例，其终端售价为30.98万-36.98万，扣除国家补贴加地方补贴终端售价依旧在20万上下。这样的价格使得比亚迪E6相比传统汽车没有任何优势。即便是三菱i-MiEV、日产Leaf这样的小型纯电动车，续航150公里左右，引入国内售价也在23万左右。

另外需要面对的是电池能量密度较低，根据目前的研发速度到2020年量产的锂空气电池依旧无法达到汽油水平。如若保证纯电动汽车续航则必须增加电池，相对应整车质量也会随之增加，随时随地背负一两吨的电池出行，本身就不是一件环保的事情。

虽然纯电动没有传统汽车的保养，但更换电池的费用依旧不菲。日产纯电动汽车Leaf搭载的24KW电池，更换电池价格为5499美元，约合人民币3.4万。而且这一价格已经考虑了回收旧电池退还的1000美元，实际更换电池价格为6499美元。此外，纯电动不仅存在更换电池价格高昂，还存在电池性能衰弱的问题。

日经技术在线某员工曾在2011年7月购买了一款日产Leaf，日常使用至2013年11月行驶大约4万8000公里之后，电池容量便开始减少，随之带来的是巡航里程的缩短。续航焦虑成为每一个纯电动客户的心头大患。

尽管销售人员大力宣传纯电动在使用成本维护成本上的优势，但这种优势其实建立在高投入的基础之上。以电池昂贵的价格，油价飙升至20元，纯电动车才可以谈论性价比。

使用体验并不如意

由于较短的续航里程和较长的充电时间决定了电动车无法担任长途交通工具。如果把往返行程、电池性能计算在内，纯电动续航里程将会更短。

传统汽车加满油即可行驶五百公里以上，加一次油需要3分钟，有效解决了续航问题。以三菱i-MiEV为例，快速充电80%最少需要30分钟，家用电源充满则需要8个小时。这意味着长途驾驶纯电动需要时不时在充电站站旁边喝杯咖啡。

纯电动配套设施是摆在纯电动车面前最大的一道坎。如果充电设施建设不足，纯电动将随时抛锚，届时高额的拖车费用会对钱包减肥。即便把车开回小区，充电依旧是个大问题。目前中国的小区住宅方式也无法对纯电动车进行充电，除非住在别墅。

全球知名纯电动汽车特斯拉Model S接二连三的着火事件让我们意识到纯电动车的安全问题。到目前为止，电动车的事故率已经达到千分之一，而传统汽车依旧保持着百万分之一。纯电动汽车由于搭载了大量电池，极容易发生爆炸和燃烧，各大汽车厂家都着力加强纯电动车的安全性。即便是这样，美国仍然对电动车救援进行了培训，防止乘客在车祸中触电。

纯电动车普及需要快速充电技术，快充技术需要高电压，高电压不仅会对电网造成压力也会加剧电池衰弱速度。正是考虑到纯电动车的推广难度，加上电池核心技术并未掌握在传统汽车行业手中，传统行业均投入了燃料电池汽车领域。