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电动汽车论文:电动汽车电池管理系统论文
1电动汽车的电池管理系统
电动汽车的电池管理一直是电动汽车关键技术中的一大难题。电池管理系统（batterymanagementsystem，缩写BMS），主要对象是二次电池。二次电池存在下面的一些缺点，如存储能量少、寿命短、使用安全性、电池电量估算困难等。为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态，BMS主要用于对电动汽车的动力电池参数进行实时监控、故障诊断、SOC估算、行驶里程估算、显示报警，充放电模式选择等，并通过CAN总线的方式与车辆集成控制器或充电机进行信息交互，保障电动汽车高效、、安全运行。
2电池管理系统存在的问题
在电动汽车普及的进程中，电动汽车的电池充电管理是重要的一个环节。在硬件方面要求电池管理系统和充电机之间单独使用一路CAN总线，该CAN总线独立于动力系统控制之外。而现有的电池管理系统只有两路CAN接口，其中一路用于电池管理系统内部通讯，另一路用于和动力系统控制通讯，没有多余的CAN接口和充电机之间通讯，需要制定解决方案，包括电池管理控制箱结构、BMS系统硬件和充电机之间的硬件连接信号、电气配线等电池管理系统硬件的更改；而在软件方面，则要进行充电机与电池管理系统间通信协议的开发，包括与道路车辆控制系统的通信网络兼容，通信协议的物理层、数据链路层、数据帧格式遵循的规定；充电机和BMS对电压、电流和温度等参数的监测与设置等。
3电池管理系统的改进设计
3.1BMS系统硬件实现
本文所述系统采用专用的电池控制芯片LTC6802实现系统的分布式管理；重新设计电池的参数采集模块、均衡控制模块、数据处理模块、通讯模块、故障处理模块等；系统内部采用SPI总线进行数据和控制命令的传输，主控芯片通过CAN总线实现与整车控制器的通讯。（1）参数采集模块：LTC6802电压检测芯片可以对电池电压进行实时检测；有输入引脚专门用于温度传感器的输入；采用ACS758LCB-050B电流霍尔传感器进行电流检测，可采用直流、交流电流，并且强电侧与电子电路边具有很强的隔离作用，性能稳定。（2）均衡控制模块：若电池管理系统检测到的电池电压在正常范围内，系统根据设定的SOC估计算法对电池进行SOC估计，当电池组中出现电压异常时，控制系统就会根据设定的均衡算法进行均衡控制，由控制器LTC6802完成，通过对其控制字的写入，控制LTC6802引脚S的开关动作，实现均衡开关矩阵的控制。（3）数据处理模块：以单片机编程的模式进行数据处理。根据系统具有的功能分为若干子程序，包括：SOC估计、故障分析、信号监控、报警等。（4）通讯模块：采用CAN总线通讯协议。包括内部通讯和外部通讯，内部通讯对参数采集模块所采集的数据进行记录后传给数据处理模块，并将数据处理结果反馈给数据采集模块及故障处理模块；外部通讯通过CAN总线与PC机进行数据交互，使用户更直观的对BMS内部的数据进行监控及处理。（5）故障处理模块（保护电路）：控制LTC6802的引脚对故障信息做出相应的处理，利用红绿二极管对于告警及保护信息进行光警报，并输出报警信息，自动控制调节充、放电或切断电路。
3.2BMS系统上位机软件实现
PC机通过CAN总线与下位机进行通讯。下位机的采集模块所采集上来的电压、电流、温度数据等上传给上位机，上位机对采集上来的数据进行保存、处理及显示。（1）上位机软件数据存储模块：由于电池组数据量比较大，监控数据的记录采用占用空间比较小的二进制流进行存储。XML提供了更强有力的数据存储和分析能力，而且XML极其简单，XML的简单使其易于在任何应用程序中读写数据。（2）上位机软件通讯模块：上位机与下位机之间采用CAN通讯，协议采用CAN协议2.0B扩展帧格式；通讯速率为100Kbps；物理层匹配电阻120Ω。上位机呼叫BMS并下发命令，BMS收到命令后返回响应信息。PC等待500ms后如尚未接收到BMS响应或接收响应信息错误，则认为本次通信过程失败。
4结语
电池管理系统的改进设计已在电池厂商、充电机厂商和电动汽车生产厂商中得到应用，当前研发的电池管理系统都已具有多路CAN接口（最少3个），充电机与电池管理系统通信协议已按统一标准进行了设计与测试，解决了电动汽车的充电问题，能够推进电动汽车的普及进程。
作者：王刃峰 单位：黑龙江农业工程职业学院
电动汽车论文:电动汽车故障诊断无线通信论文
目前，世界范围内都在推动电动汽车技术的研究与使用，但在电动汽车的使用过程中，由于其控制系统部分比传统汽车复杂，故障诊断需要综合电池、电机及整车的参数来进行综合判断，目前还依赖于有经验的工程师到现场进行诊断与维修，因此汽车故障诊断技术应用而生。文章详细阐述了一种集本地和远程诊断于一体的手持式故障诊断仪，该诊断仪参考了ISO和SAE的标准进行设计，可以对某些参数进行标定。
1故障诊断仪系统结构与功能
1.1结构
图1示出电动汽车用手持式故障诊断仪的系统架构图。由图1可以看出，该诊断仪的系统架构及工作方式为：手持式故障诊断仪通过CAN总线读取电动汽车ECU单元中的故障码，现场维修人员可以选择是否将该故障码通过无线网络发送给远程故障诊断服务器。如果选择不发送，现场人员则根据故障码对现场的故障进行诊断排查，故障排除后清除ECU单元中的故障码，如果选择远程故障诊断，现场维修人员需等待远程故障诊断服务器返回给现场维修人员的维修意见，从而指导现场人员的工作。
1.2功能
1.2.1本地和远程诊断功能
该诊断仪读取电动汽车ECU单元中的故障码，现场维修人员通过故障诊断仪的显示屏幕读取故障码，通过该故障码确定故障的部位或故障级别，对故障进行检查排除。同时将该故障码及故障处理方式通过无线网络远程发送给远程故障诊断服务器，用于指导其它远程故障诊断，同时清除ECU单元中的故障码。如果现场维修人员读取的故障码不能进行故障排除，可将该故障码上传至远程故障诊断服务器，远程故障诊断服务器将诊断数据库中对应于该故障码的诊断信息反馈给现场人员，现场人员通过该信息进行故障诊断。
1.2.2本地和远程标定功能
本地和远程标定功能类似于本地和远程故障诊断功能，当现场维修人员对一些参数进行标定时，可以通过手持式故障诊断仪的标定功能对电动汽车进行现场标定，如果对一些标定参数不能确定，可以请求远程故障诊断服务器进行远程标定协助。
2硬件系统架构
可以看出，该诊断仪的硬件电路设计，主要包括CPU控制与外围电路设计、CAN网络接口电路设计、性保障电路设计及电源电路设计等。
手持式故障诊断仪通过电源电路给整车设备供电，并通过CAN网络接口读取ECU单元的故障码，该故障码可以通过USB接口进行存储，也可以通过无线通信模块发送给故障诊断服务器。
3软件系统架构
基于无线通信的电动汽车用手持式故障诊断仪的软件系统架构，包括手持式故障诊断仪与远程故障诊断服务器软件架构两部分。
可以看出，该诊断仪软件架构包括：读取和清除故障码、诊断数据库和软件升级等。其中软件和诊断数据库升级以及请求远程标定功能均需在无线通信功能使用的情况下才可以使用，否则该手持式故障诊断仪仅仅是由现场使用人员操作的一款诊断设备。
远程故障诊断服务器的软件系统为了配合手持式故障诊断仪的使用，主要包括：远程故障诊断、远程标定、手持式故障诊断仪诊断数据库升级、软件升级以及自身的数据库升级与更新。
软件系统的总流程，如图4所示。通过图4可以看出，该软件有诊断、升级及标定模式3种。这3种模式是互斥的关系，现场人员需根据具体情况对功能进行选择。
4结论
文章基于无线通信的电动汽车用手持式故障诊断仪的设计，实现了高效率的诊断和排除故障。该设计在提高工作效率的同时，大大缩短了维修人员的培训周期，由于其设计的先进性及功能的多样性，有利于节省电动汽车保养及维修方面的人力、物力及时间。
作者:于兰 李志平 辛明华 周能辉 单位:天津清源电动车辆有限责任公司
电动汽车论文:纯电动汽车设计论文
1驱动系统参数匹配
驱动系统是纯电动汽车的核心，其基本特性参数的选配必须满足整车动力性能要求。通过计算，合理选择动力系统各部件的参数，并将其进行有效匹配，才能设计出高性能的纯电动汽车。
1.1电机较大功率计算
为满足纯电动汽车整车性能，通过3种方法计算电机较大功率Pnmax，即:根据汽车较高车速确定的功率即额定功率Pne;爬坡度确定的功率Pna;加速性能确定的功率Pnc。根据整车设计参数，可计算出上述3个功率值，取其中较大者作为电机较大功率选取参考值，即Pnmax≥maxPne，Pna，P[]nc。根据表1、2所给出的参数，由以上公式(1)—(3)，计算求得Pne为22.64kW，在坡度为20°，以35km/h的车速爬大坡时，Pna为55.66kW，同时求得Pnc为45.78kW。因此，取Pna的值作为电机较大功率选取的参考值。
1.2电机功率与转矩选择
电机在工作时，其性能分为连续工作性能和短时工作性能。电机的额定值决定了其连续工作特性，短时工作特性是电机过载一定倍数之后的转矩功率特性。在电机转速与转矩选择时，通常以纯电动汽车的常规车速来确定电机的额定转速(电机通常运行的转速)，再通过电机的额定功率和额定转速求出电机的额定转矩。
1.3电池组参数设计
动力电池是纯电动汽车的动力源，其携带的总电量是整车动力性和续驶里程的基本保障。电池组的总电量与电池单体的容量和组合形式有关，而动力电池的单体电压和组合形式又直接决定了其为电机提供总电压的大小。动力电池参数匹配主要包括电池类型的选择、电池组电压和容量的选择。根据纯电动汽车对目标性能的要求，综合考虑整车所需的动力电池总电量、动力电池单体类型以及其组合形式后，计算确定动力电池单体数量。
2底盘系统设计
在纯电动汽车底盘系统中，动力系统需要重新架构，因此总布置方案改变较大。目前，电动汽车底盘设计主要运用2种方式，即:根据设计需求，在传统车平台基础上进行局部改制;开发“电动化、模块化、智能化、集成化”全新理念的底盘系统。本文采用的方式是基于原有车型平台进行局部改制。底盘系统中，大部分子系统的工作原理没有发生变化，改制后需对底盘及整车进行重新总布置，重新计算轴荷分配对悬架系统性能造成的影响，然后对悬架系统做出相应调整。
2.1电机、减速器布置
电机、减速器的布置在原发动机前舱布置的基础上进行，布置时应考虑如下几个因素(以下X、Y、Z方向为车辆坐标系坐标轴方向，即当车辆在水平路面上处于静止状态，坐标原点与质心重合，X轴平行于地面指向正前方，Y轴指向驾驶员右侧，Z轴通过汽车质心指向正上方):1)电机、减速器外轮廓距离左右纵梁的空间宽度应一致，以便于安装悬置;2)减速器输出轴中心线布置在满载前轮中心线附近，差速器输出轴与前轮中心连线尽量接近;3)减速器后部应与副车架、转向机构都留有安全距离;4)电机三相线进线与控制器出线方向位置相协调;5)半轴在YZ平面内与Y方向夹角，空载时应小于15°，满载时小于7°;6)电机布置位置应在整车满载条件下确定。确定减速器输出轴位置后，电机定位可绕减速器输出轴旋转，电机的轮廓上限不超过纵梁上平面，电机右侧为3相线接口，电机控制器放置于电机正上方;电机位于减速器右侧，如图2所示(以下示意图均是通过对各元件的简化建模后得到)。差速器中心平面相对XZ平面偏左200mm，电机减速器集成体外轮廓距左侧纵梁最小170mm，距右侧纵梁最小60mm。该设计方案中，根据电机减速器集成体的尺寸分布，将差速器中心平面布置与整车中心平面基本重合，左右半轴通过万向节将车轮与减速器的输出轴连接起来，在YZ平面上，左右半轴与前轮中心线的夹角相等，在核算半轴与前轮中心线夹角时计算一侧即可，如图4所示。装配时电机、减速器集成体与车架的连接点一共有3个，分别位于左侧纵梁、右侧纵梁、副车架。左侧纵梁悬置轴线平行于Y方向，限制X和Z方向运动;右侧纵梁悬置轴线平行于X方向，限制Y和Z向运动;副车架上的悬置轴线平行于Y方向，限制X和Z方向运动。
2.2前后舱元件布置
如上所述，将电机、减速器布置在原发动机前舱位置，同时DC/DC、电机控制器、空调压缩机等相应电气装置均布置在前舱。可利用各元件的外形尺寸将各元件简化为长方体模型进行布置，从车辆前舱上方往下俯视，如图5所示。原车的后舱容积约为0.43m3，将车载充电器、电源管理器、配电箱、直流空气开关布置在后排座椅背后，并且设计拱形支架，使其不影响备胎的放置，布置示意图如图7所示。同时，可设计一个大盖板，将这几个器件盖住，以达到从后面看车内美观的效果，后舱电器盖板采用塑料件制成，以减轻整车质量。
2.3动力电池布置
本设计将电池单体集中布置于一个电池包中，动力电池包中共布置了100个电池单体，包内电池单体总共分为6排，沿车辆X方向，前部3排电池卧放，后部3排电池立放，以保障其与后排座椅地板形状相统一，同时通过串联形式将所有单体进行连接，如图8所示。电池包采用无上盖结构，利用车身地板及四周安装板和加强板形成电池包的上盖。电池包外壳可采用钣金件折弯和焊接的工艺形成箱体，翻边形成安装板，可实现在安装孔定位时与车身地板的模具统一起来。同时，电池排布上充分利用车身地板下方空间，与车身地板的形状一致，以较大程度节省空间，为避开后轮摆臂安装座和后轮罩在电池包后部两边开有2个缺口，如图9所示。动力蓄电池布置在座椅地板下方，并且尽量保留了车身地板形状，该布置的电池包是车辆的最小离地间隙位置，如图10所示。该布置保障了驾乘人员安全，给货仓和备胎留下了一定的空间，同时还考虑了电池包整体快速更换原则，方便电池包的整体更换。该动力电池单体质量为3.1kg，电池单体共310kg，加上电池包壳体及加强等附件结构，电池包总质量约385kg。该布置后电池包重心位置距离前轴水平距离为1558mm，前、后轴轴荷比例分别为49.4%和50.6%，满足GB7258—2012中关于轴荷的要求。
3车身设计
纯电动汽车车身设计是整车设计的重点之一，其设计效果对整车性能(如续驶里程、加速时间、爬坡性能等)的影响显著。同时，车身必须达到足够的结构强度以及满足其他性能指标(如安全、耐久性、NVH、工艺等)。国内外对纯电动汽车车身设计研究较多，目前主要是应用多种轻量化材料，同时集成结构设计优化和先进制造技术及工艺等手段进行设计［8］。基于以上所述，本例中电池包安装在车身地板下方，其外壳设计及电池单体布置时尽量与车身地板的形状一致。同时，电池包布置时考虑了整体快换原则，根据设计需要及电动汽车相关安全规定，上车体可直接由原传统车平台提供，但原车身地板在结构上必须做出相应更改。
3.1更改因素
为满足要求，设计地板时考虑的因素如下:1)电池包安装于车身地板下方，根据电池实际布置，为达到电动汽车安全法规相关要求，需抬高地板高度;2)车身地板下方要根据电池包外壳的形状设计密封的加强梁，用于安装电池包，并且与电池包共同形成电池包空间;3)车身地板下方需焊接3个支撑杆，该支撑杆用于支撑电池包中部变形产生的载荷，同时也用于安装时的定位;4)车身地板上方需设计螺孔，用于安装中央通道盖板;5)设计中后排地板高度升至与前座椅安装支架一致，需在车身地板上重新设计凸台结构用于座椅安装;6)车辆地板结构发生变化，侧碰刚度发生变化，需重新校核，车身地板的承载能力同时也需要校核;7)新设计车身地板与周围钣金件的连接与原车不同，需重新设计。
3.2结构设计
根据以上设计需求，从车身底部右后边向上斜看改进后的车身地板结构如图12所示，其侧面剖视示意图如图13所示。图13中的台阶面从左至右依次表示:后排座椅安装面、后排座椅脚地板及前排座椅安装面、前排座椅脚地板。车身地板与电池包安装梁通过车身焊装构成车身的一部分，而中央通道盖板在整车装配线束后，再通过螺钉或螺栓固定在地板上，用于构成线束的通过空间。本例中由于车身地板在电池包的基础上进行了抬高和展平，使得后排座椅的H点与脚地板的垂直距离减小，从原车的400mm以上减少至250mm左右，但是仍然符合一般乘用车布置设计要求。座椅下方安装板展平后，重新设计了小的安装支架结构，使得坐垫底座轻微改动。本设计在适当的地方加强了车身地板设计刚度，以满足整车碰撞法规要求和承载要求。综上所述，前后舱、动力电池包及与车身地板之间的布置关系如图14所示。
4整车性能
改制后的纯电动汽车整车基本性能可通过理论计算求得。将以上计算选取的各项参数导入Matlab软件，并通过编程获得部分相关性能曲线，结果如图15—18所示。图15是不同车速电机需求功率曲线。可知，在整车运行过程中，电机的需求功率随整车车速变化，其大小随车速增加而增大。其中，车速为50km/h时，电机满足整车基本要求的需求功率为6.02kW;当车速为80km/h时，电机的需求功率达到13.41kW。图16所示是不同爬坡度的电机功率曲线。图16是在35km/h的车速匀速爬坡情况下获得，曲线反映出电机需求功率与爬坡度成正比例关系。在爬坡度为零时，电机功率为0.47kW;当爬坡度为14.05%(8°)时，电机功率为24.63kW;当爬坡度达到36.40%(20°)时，电机需求功率较大，达到55.66kW。图17是在电机额定功率、整车空载状态下，整车的百千米加速时间曲线。由图可见，车辆从原地起步加速至50km/h时，时间为5.66s;(50～80)km/h所用时间为6.16s;整车车速达到100km/h时，共用时为19.34s。图18是不同条件的加速度与时间的关系曲线。可以看出，车辆在实验质量－电机额定功率、车辆空载状态、车辆满载状态下，其起步加速度大小不同。在车辆起步时，加速度的值较大，图中3种条件下分别为2.63、2.41和0.84m/s2。在车辆起步后的一定车速范围内，加速度大小基本保持不变;当车速达到一定值后，加速度开始逐渐减小，变为零，此时车速达到较大。其他数据，如等速(60km/h)续驶里程大于260km，最小转弯半径小于11m，整车满载时最小离地间隙为147mm等。这些理论计算数据均达到了前期设计的性能目标要求。
5结束语
纯电动汽车在能源利用率、减少排放污染、降低噪声方面所具备的显著优势，对目前能源危机、环境污染问题均可起到有效缓解作用。本文针对基于传统汽车平台的纯电动汽车改制进行了重新设计，各总成布置合理，将选配的数据导入matlab程序获得了相应的车辆性能曲线。结果显示，所有性能数据能够满足本文所提出的整车目标性能要求，将为该纯电动汽车下一步整车优化提供有效参考。
作者：何勇彭忆强王子江王海单位：西华大学交通与汽车工程学院四川汽车工业股份有限公司新能源汽车研究院
电动汽车论文:电动汽车技术论文
一、旧技术体系的不适应性
汽车发展的历史表明，上个世纪前三十年曾经兴盛一时的电动汽车与燃油汽车的市场地位发生了逆转，燃油汽车后来居上成为欧美发达国家千万家庭的宠儿，电动汽车则沦为在特定封闭区域使用的专用工具。导致这一逆转的原因与当今电动汽车遇到的困难并无二致。近百年来，电动汽车技术虽然在电池、电机、电控等各个方面都有长足的发展，其根本技术架构却无大的改变。在此期间燃油汽车不仅自身技术日臻，与其相配套的道路、停车场、加油站等服务设施也日益完备。今日，正像“汽车社会”、“汽车文化”等学术用语所蕴含的那样，汽车（主要是燃油汽车）不仅已经成为现代社会的生活必需品，也被赋予了丰富的文化内涵。在此背景下如果无视电动汽车现存的诸多不便，奢望人们放弃燃油汽车改用电动汽车就等于要他放弃原有的生活习惯和价值观念，无异于让人弃用智能手机改用固定电话，让人弃液晶电视而改用黑白电视，其难度可想而知。因此，在发展电动汽车已经确立为国家战略的当下，重新谋定发展路线和发展策略应该成为当务之急。在我国这样一个汽车普及率不及美国的十分之一、三分之二的新车出售给初次购车者的发展中大国，电动汽车或许只有面向家庭的首辆车，也就是说能满足跨区域远程行驶需求才有出路。既然源于十九世纪的现行电动汽车技术架构无法满足这种需求，何不回到原点从零开始进行顶层设计，创造一个新的技术体系。
二、新技术体系探讨
在续航里程短、充电时间长这两个妨碍电动汽车远程行驶的关键障碍中，续航里程虽然受电池技术制约难以比肩燃油汽车，但续航150公里～200公里还不难实现。这个距离相当于在高速公路上驶过三四个服务区或大多数人日常行驶两三天的路程，只要电力耗尽时快速得到供给，驾驶电动汽车500公里一日往返、1000公里朝发夕至亦非难事。如此，快速电力供给就成为问题的焦点。既然沿用先开发出电动汽车而后为其配套电力供给体系的传统发展策略不能解决问题，那么运用一下逆向思维，先规划一个满足需求且容易实现的电力供给体系，然后再开发适应这一电力供给体系的电动汽车会怎样。出现总理所讲的“颠覆性技术”也未可知。说到快速电力供给，首先需要界定电力供给的快与慢。多年来，人们已经习惯于燃油汽车加油所需的数分钟时间，电动汽车的快速电力供给采用这一标准顺理成章。从物理学原理来看，现存的三种电动汽车电力供给方式中，快速充电相对来讲接近这个标准但也需数倍于加油耗时的30分钟（80%），普通充电所需的数小时可说是天壤之别，只有换电方式符合标准。有报道说特斯拉换电站一分半钟可以完成一次换电操作。自从曾经的明星换电运营商BetterPlace破产以来，支持换电的观点似乎已经销声匿迹。但是，既然特斯拉又开始换电了，事情看来尚存回旋余地。多数专家认为BetterPlace的换电方式一是换电站建设运营成本高，二是电池不能在多种车型间通用，使其最终走向破产。BetterPlace的失败说明它的换电方案和商业模式行不通，但是如果据此断定换电方式行不通特斯拉首先不会认同。达成一个既定目标从来都不止有一种方法，能否成功在于能否寻找到技术可行、经济合算的解决方案，将问题简单化的最有效手段莫过于“分解”。例如古代印刷书籍采用雕版印刷技术，一页印版雕成书页的内容布局、字的形状、大小无法更改，一部书的雕版需要具有高超技艺的雕刻工匠耗费大量时日，因而书籍昂贵。活字印刷技术普及之后，一套字模可以反复用来铸造铅字，而后随意排成印版，字模和铅字的通用性保障了印刷成本的低廉。如果说快速电力供给是电动汽车的必然选择，BetterPlace失败的主要原因是没有实现电池通用化，而将雕版上的字符分解为一个个铅字可以破解通用化难题，那么何不尝试一下将电动汽车的大箱电池组分解，代之以多个（比如说十个2kWh的）参照电动自行车锂电池标准的小箱电池。以小箱电池为基础可以构建一个简单的快速电力供给体系。只要电池体积和重量都适合人力搬动，而且借用电动自行车锂电池适合快速装拆的安装结构，换电作业就可以采用纯人工方式。从人工换电出发，继而将换电站的充电功能剥离出去，剩下的数个收纳电池的专用周转货架和两三个操作人员就能构成一个典型的简约换电站。接下来要做的是，将从各个换电站剥离出来的充电服务汇集到一个大型的储能电站，充分利用夜间电网的低谷电力为电池充电。用货运车辆在换电站与储能电站之间往返穿梭，为各个换电站运来充满的电池并带走放空的电池。在这样一个类似WI-FI无线局域网架构的电力供给体系中，如果说换电站好比WI-FI热点、储能电站好比无线路由器、货运车辆好比无线电波，一个个标准电池好比“无线电波”所携带的数字信号，那么电动汽车就相当于移动终端。可以预见，流通的商品从电转化为标准电池、消费者支付满电电池和空电电池之间的差价，上述电力供给体系各个利益相关方都能获得显而易见的经济收益。及时个受益者是电动汽车的购买者，不为电池付费却可以尽情享用别人提供的电，自然也就无需关心电池的价格寿命几何。电池制造者则不再因百来个“鸡肋”般的订单而苦恼，可以日复一日地生产同样的电池。电动汽车制造者不再为选用多大的电池而殚精竭虑，可以按自己的喜好灵活设计续航里程，只需考虑如何将所需个数的电池塞进车里。城市的管理者不必再为从哪里挤出充换电站的建设用地、为如何压迫小区物业放行充电桩安装、为可能到来的配电网增容改造而苦恼，只需将电动汽车的基础设施建设交给电力供给体系的运营者就万事大吉。电力供给体系的运营者的收益则更大。先是从“先有鸡还是先有蛋”的无休止口水官司中脱身，不说“鸡”也不说“蛋”，转而建造一个相当于自然界中“野生原鸡”进化地位的储能电站，先收获着电网峰谷电价差的利益，随着电动汽车拥有量的增加逐步转身为充电工厂，等到流通中标准电池寿命期来临梯级利用自然而然地发生，充电工厂再一次转化为储能电站。其次电力供给体系运营者不必烦恼换电站如何“建”只需筹划“搁”在哪里，只要能腾出几十平米的场地，加油站、公共停车场、居民小区、工厂商场都可以加入换电站的行列。
不仅如此，这些换电站的数量、换电站的地点和容量可以随时根据形势的发展任意调整。长远看，不仅这样的储能电站很容易与风力光伏电站相融合，如果将标准电池看作一个大的“充电宝”其应用领域甚至可以涵盖日常生活、生产的方方面面。有了电力供给体系和适合人工换电的小箱标准电池，接下来的课题就是能否将这些标准电池用于电动汽车的电源系统。其关键在于处理好三个问题：一是电池的安装位置，二是电池固定便于快速更换安装结构，三是电池与电机之间的电气连接关系。对于采用一个大箱电池的电动汽车而言，考虑到车内空间和车辆重心、轴荷，其安装位置大多利用座椅下的空间安装在车辆下部中间位置。当采用多数个标准电池时，安装位置不仅可以在前后座椅下面还可以在引擎仓或者行李箱的边角处分布安装，设计者的选择自由度大大提高。若说电池安装结构，QB/T4428-2012《电动自行车用锂离子电池产品规格尺寸》所定电池外壳滑槽及配对的安装滑道是现成可用的，既安装又方便插拔。至于电池与电机间的电气连接关系则需要多些文字加以说明。电动汽车以数个小箱标准电池为电源，除去上面所述种种以外还可为解决高电压触电风险、简化整车电池管理系统、简化电池热管理等电池相关问题创造机会。通常的电动汽车为在限制过大电流的条件下保障驱动电机的输出功率，单个大箱电池的工作电压多在300V以上。将电压分解给十个小箱标准电池，每个标准电池的电压就低于40V，处于安全电压范围内。如果不将这些电池串联一起而是分别经逆变器接入驱动电机，高电压的弊端就可以彻底根除。驱动电机可以相应地将定子绕组分解为十个分绕组，工作时各个分绕组产生的磁通势相叠加与原绕组相当。各个标准电池分别接入驱动电机还可以带来一个好处，电池均衡的对象不再是整个电源系统而转化为各个标准电池，所涉单体电池数量仅为整体电池的十分之一。更有意义的是，十个标准电池分别经逆变器接入具有十个分绕组的驱动电机，其功效相当于用十个小电机共同承担电动汽车的驱动。从理论上讲可以分别控制每个分绕组参与或者不参与驱动，利于电动汽车应对多种复杂工况。尤其是在电动汽车起步或者加速时确保全部分绕组参与驱动抑制大电流冲击，巡航行驶时控制各个分绕组逐次停歇方便相应的小电池散热，当某个分绕组或者为其供电的标准电池发生故障时其余分绕组继续工作就能避免电动汽车突然失速。
三、总结
总之，既然欠缺远途行驶能力是源于十九世纪的现行电动汽车技术架构的系统性缺陷，那么基于现有电池技术构建新的、技术可行经济合算的、涵盖电力供应和电源及驱动系统的电动汽车技术架构，或许是化解电动汽车诸多难题的有效路径。
作者:庄森 禹茜 单位:郑州大学
电动汽车论文:电动汽车产业经济论文
一、发展规律
1.环境可承载规律。
决定汽车产业的发展规律中环境的可承载规律也影响重大。随着现在各大城市的污染逐步加深，越来越多的人开始将环境恶化的原因归结到汽车的使用上。因此，必须找到一种低污染或零污染的交通工具，这样才能解决实质问题。
2.技术推进规律。
电动汽车作为新一代的交通工具其技术组成不仅包含了原有的机械技术、驱动技术和控制技术，还使用了近期的电力电子技术和信息技术等高端科技，这些技术的发展是推动电动汽车产业化的重要因素，并且为其发展打下基础。
3.市场拉动规律。
每一个产业的发展都离不开产品的实际使用价值，只有产品的使用价值得到认可才能够促进产品的再生产，而产品的使用价值是需要通过销售市场来体现的，任何一个产业都会遵循这个规律。当今世界经济全球化的浪潮高涨，想要推动电动汽车的产业化发展必须要注重对其市场的培育和开发。
二、与我国国情相结合
我国的国情有着非常明显的区别于他国的特点，具体表现在:人口数量大、人均资源量小、经济增长方式以粗放型为主、市场体系尚不完善、相关法规尚不健全等。电动汽车的产业化发展要做到主动与我国的国情相结合，改变以往被动适应的固有方式，让产业和经济两方面和谐发展，以科学的发展理念为指导，依照国情制定合理的产业化途径。
1.与我国能源现状相结合。
随着近些年我国汽车保有量的迅速增长，年均石油进口量不断上升，汽车燃油消耗量逐年增加，发展电动汽车产业首先要解决能源消费结构的问题，缓解我国的能源危机，保障能源的安全稳定。
2.与我国环境现状相结合。
新时期越来越多的人已经注意到了人与自然和谐发展对人类的重要性。进行产业化的电动汽车发展过程要注重其与环境的适应能力和相互融洽程度，适应我国的环境特点，发展零排放的低能耗工程。
3.与我国汽车工业的技术水平相结合。
面对目前我国汽车技术依旧没有实现的自主知识产权的国情，电动汽车产业在发展之初，要牢牢把握住各国均处于发展初级阶段的情况，积极地加大研究投入，让产业化带动我国的电动汽车技术走在世界的前列，增强我国的汽车工业国际竞争力。
4.与我国汽车市场现状相结合。
近10年，我国汽车产业呈现狂飙式发展，汽车销量从2001年占全球4.3%，到2010年攀升至23.5%，成为全球及时汽车生产和消费大国。未来10年我国汽车将进入第二个高速增长期，我国将逐渐步入“汽车社会”，迎来汽车消费大众化的时代。据专家预计，至2015年国内汽车的产能将达到3800万辆，消费量将达到3000万辆，我国汽车消费将占全球汽车总消费的25%左右。这为电动汽车产业发展提供了巨大的市场需求。电动汽车产业在开始发展之初，认清我国汽车市场的现状和经济规律，充分利用汽车市场的竞争机制，减少国家政策对市场竞争的过度干预，在短期内促进电动汽车产业按照市场规律得到最快发展。
5.与我国汽车法律法规体系相结合。
因此，在实际操作中要从社会的角度出发，在维护汽车产业利益的同时努力把产业的附加影响降到低。促进我国汽车产业相关法律体系进一步完善。从政策层面看，我国已经将新能源汽车列入战略性新兴产业，国家颁布实施的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》提出，2020年中国将构建起支撑电动汽车大规模产业化的关键零部件产业体系，这必将为促进我国整个电动汽车产业健康发展奠定坚实基础。
三、与国际电动汽车产业接轨
为了发展汽车工业常常需要通过市场来换取技术，中国市场的发展受制于别国的先进技术。因此在电动汽车产业发展之初，应当积极投入电动汽车技术的研发，争取在世界上取得超前的地位，从以下几个方面做好相应的工作。
1.以技术研发为基础。
首先，要将核心技术作为追求的主要目标和研究投入的主要方向。只有掌握了产业的核心技术才能够真正掌握产业的“命脉”，实现产业链的水平分工，给产业的进一步发展提供充足的动力。
2.注重调整汽车产业结构。
将结构调整贯穿于电动汽车产业发展的始终,在产业化发展的全过程中，要注意到产业结构的调整和优化问题，政府部门不要将注意力集中在劳动密集型和资本密集型的产业上，而是多关注高科技的核心产品和技术，通过充分的思考来指导产业的健康发展。
3.积极进行产业转移。
产业化的发展不仅需要全球的资源，更需要全球的市场。从国内外环境看，国际汽车产业呈现由汽车制造向汽车研发转移的趋势。我国作为新兴国家的代表，将从电动汽车产业研发转移中获取更多机会。我们需要适时地制定出产业发展的规律和策略，不失时机地走“引进来、走出去”的特色发展道路。
四、市场经济体制下推动电动汽车产业发展的措施
1.必须坚持“两条腿走路”的方针。
对于未来电动汽车产业的发展，必须采取一定的措施和制度，也要结合中国国情，从实际出发，必须坚持“两条腿走路，双管齐下，两手抓、两手都要硬”的方针。一方面，要以空前的热情和努力大力推动电动汽车产业发展;另一方面，高度重视传统汽车的技术进步和技术升级。
2.加快核心部件的技术研发力度，尽快掌握核心技术。
政府应以更大的力度支持电动汽车的技术开发，毫不放松地紧跟世界前沿技术，巩固己有的优势地位，加大科研的力度，走一条“吸收-引进-创新”的道路，形成国内电动汽车核心技术，防止产业发展在技术上受制于人。
3.培育国内消费市场，提高消费者成熟度。
促进电动汽车消费的关键是降低产品价格。从汽车市场看，我国已经是世界上汽车产业发展潜力较大的地区之一，目前北京、成都等5个城市的汽车保有量超过200万辆，巨大的消费潜力是我国电动汽车产业不断发展的基本保障。推广电动汽车需培育国内消费市场，电动汽车只有在消费者的广泛使用中才能不断得到改进，其社会效益也才能得到体现。
五、结语
纵观电动汽车行业的发展，电动汽车的发展已不单单是在汽车行业内部的经济发展，而是上升到了国家战略高度，它的发展也将带来一场低碳环保的技术革命和创新。所以我们应该合理应用各方面的推动力量，较大限度的发挥国家政策和市场的巨大推动力，不断的革新电动汽车技术，满足市场的新需求，优化产业的资源合理利用，促进电动汽车产业良性发展。
作者：干波单位：西南财经大学
电动汽车论文:电动汽车制动能量管理论文
摘要：电动汽车的驱动电机运行在再生发电状态时，既可以提供制动力，又可以给电池充电回收车体动能，从而延长电动车续驶里程。对制动模式进行了分类，并详细探讨了中轻度刹车时制动能量回收的机制和影响因素。提出了制动能量回收的控制策略，给出了仿真模型及结果，基于仿真模型及XL型纯电动车对控制算法的效果进行了评价。
关键词：制动能量回收电动汽车镍氢电池Simulink模型
电动汽车（EV）的研究是在环境保护问题及能源问题日益受到关注的情况下兴起的。在EV性能提高并逐步迈向产业化的过程中，提高能量的储备与利用率是迫切需要解决的两个问题。尽管蓄电池技术有了长足进步，但由于受安全性、经济性等因素的制约，近期不会有大的突破。因此如何提高EV能量利用率是一个非常关键的问题。
制动能量回收问题对于提高EV的能量利用率具有重要意义。电动汽车采用电制动时，驱动电机运行在发电状态，将汽车的部分动能回馈给蓄电池以对其充电，对延长电动汽车的行驶距离是至关重要的。国外有关研究表明，在存在较频繁的制动与起动的城市工况运行条件下，有效地回收制动能量，可使电动汽车的行驶距离延长百分之十到百分之三十。
目前国内关于制动能量回收的研究还处在初级阶段。制动能量回收要综合考虑汽车动力学特性、电机发电特性、电池安全保障与充电特性等多方面的问题。研制一种既具有实际效用、又符合司机操作习惯的系统是有一定难度的。本文对上述问题作了一些积极的探索，并得出了一些有益的结论。
1制动模式
电动汽车制动可分为以下三种模式，对不同情况应采用不同的控制策略。
1.1急刹车
急刹车对应于制动加速度大于2m／s2的过程。出于安全性方面的考虑，急刹车应以机械为主，电刹车同时作用。在急刹车时，可根据初始速度的不同，由车上ABS控制提供相应的机械制动力。
1.2中轻度刹车
中轻度刹车对应于汽车在正常工况下的制动过程，可分为减速过程与停止过程。电刹车负责减速过程，停止过程由机械刹车完成。两种刹车的切换点由电机发电特性确定。
1.3汽车长下坡时的刹车
汽车长下坡一般发生在盘山公路下缓坡时。在制动力要求不大时，可由电刹车提供。其充电特点表现为回馈电流较小但充电时间较长。限制因素主要为电池的较大可充电时间。
由于电动汽车主要工作在城市工况下，所以本文将研究重点放在中轻度电刹车上。
2制动能量回收的约束条件
实用的能量回收系统应满足以下要求：
(1)满足刹车的安全要求，符合驾驶员的刹车习惯。
刹车过程中，对安全的要求是及时位的。需要找到电刹车和机械刹车的覆盖区间，在确保安全的前提下，尽可能多地回收能量。具有能量回收系统的电动汽车的刹车过程应尽可能地与传统的刹车过程近似，这将保障在实际应用中，系统有吸引力，可以为大众所接受。
（2）考虑驱动电机的发电工作特性和输出能力。
电动汽车中常用的是永磁直流电机或感应异步电机，应针对不同的电机的发电效率特性，采取相应的控制手段。
（3）确保电池组在充电过程中的安全，防止过充。
电动汽车中常用的电池为镍氢电池、锂电池和铅酸电池。充电时，避免因充电电流过大或充电时间过长而损害电池。
由以上分析可得能量回收的约束条件：
（1）根据电池放电深度的不同，电池可接受的较大充电电流。
（2）电池可接受的较大充电时间。
（3）能量回收停止时电机的转速及与此相对应的充电电流值。
本项目原型车为XL型纯电动车，驱动采用异步交流电机，额定功率为20kW，峰值功率为60kW，额定转矩为53Nm，峰值转矩为290Nm，持续输出三倍额定转矩时间不小于30s，额定转速为3600r／min，较高转速为9000r／min。蓄电池采用24节100Ah镍氢电池，其瞬时充电电流可达1．5C（C为电池放电倍率），即150A。在充电电流为0．5C时，可持续安全充电。实验表明，在电机转速为500r／min时，充电电流小于6A。可设此点为电刹车与机械刹车的切换点。
3制动能量回收控制算法
3．1制动过程分析
经推导可得，一次刹车回收能量E＝K1K2K3（ΔW－FfS）。
特定刹车过程中，车体动能衰减ΔW为定值。特定车型的机械传动效率K1和滚动摩擦力Ff基本上是固定的。对蓄电池来说，制动能量回收对应于短时间（不超过20s）、大电流（可达100A）充电，因此能量回收约束条件（2）可忽略，充电效率K3也可认为恒定。对于电机来说，在制动过程中，其发电效率K2随转速和转矩的变化而变化。制动距离S取决于制动力的大小和制动时间的长短。
由以上分析可知，如果电池状态（包括放电深度、初始充电电流强度）允许，回收能量只与发电机发电效率和刹车距离有关。在满足制动时间要求的前提下，通过调节电机制动转矩可以控制电机转速。
3．2控制算法
控制策略可描述为：在满足刹车要求的情况下（由中轻度刹车档位决定），根据能量回收约束条件（1）和（3）的不同值，确定制动力，使回收的能量达到较大，即电流对时间的积分达到较大。为了与平常的刹车习惯相符合，令制动力随刹车时间呈线性增长，即Fj＝Fo＋Kt。问题转换为寻找的制动力初值Fo和制动力增长系数K。
我国常用的轿车循环25工况规定，汽车较高速度不超过60km／h，加速度变化范围为－1．5m／s2～1．5m／s2。为了体现城市工况下汽车制动的典型性，同时保障安全性和平稳性，考察如下制动过程：电制动初始速度为60km／h（对应电机转速为4500r／min），电制动结束速度为5．4km／h（对应电机转速为500r／min），要求加速度的值小于2m／s2，速度曲线尽量平滑。中度档位刹车时规定制动时间为8s～12s，轻度档位刹车时规定制动时间为12s～18s。下面只讨论中度档位刹车情况，轻度档位刹车情况与之类似。
镍氢电池（100Ah）在常温以0．5C放电时，电池单体电压变化范围为12～15V，但电池主要工作于平台段，即12．2～13V。为讨论问题方便，认为电池单体端电压为12．5V，总电压等于300V。据此假设，计算所得的充电电流误差不超过6％。
电机在不同的转速与转矩运行时，实测的效率曲线类似指数函数。为了处理方便，可将效率曲线分三段线性拟合成如下函数（拟合误差不超过5％，其中n为电机瞬时转速）：
与此相对应，可将制动过程分成三个阶段：
及时阶段：电机转速变化范围为4500r／min～3600r／min，电机发电效率为0．9，要求制动时间t1≤3s。
取制动转矩为60Nm，即F0＝1860N，K＝20，可得t1＝2．62s，平均加速度约为－1．29m／s2。计算可知，充电电流I单调减小，IMax＝It＝0＝75．75A。
第二阶段：电机转速变化范围为3600r／min～1500r／min，电机的发电效率变化范围为0．9～0．82，要求制动时间t2≤5s。
此时问题归结为在约束条件下的控制问题。经仿真计算可知，回收能量值随F0、K的增加而单调增加，并且主要由F0决定。当F0较小时，K的变化对制动时间的影响较大。由于电机可运行在三倍过载（140Nm）的情况下，可得较大制动力为4300N。当F0＝4300N、K＝30时，回收能量取较大值，为274．3（单位：安秒／As），平均加速度为－2．83m／s2。为了满足刹车平稳性的要求，取F0＝2300N、K＝50。制动时间为4．71s，此时回收能量为262．8As，较较大值减少4．2％，而平均加速度为－1．68m／s2，仅为较大值的59．3％。此阶段充电电流较大值为76．9A。为了描述能量回收的效果；引入了一个新的单位“安秒／As”（即时间以秒为单位对电流的积分）来衡量能量的大小。
第三阶段：电机转速变化范围为1500r／min～500r／min，电机的发电效率变化范围为0．82～0．6，要求制动时间t3≤2s。
仿照第二阶段的分析方法可得，取F0＝3000N、K＝30时，制动时间为1．88s，回收能量为42．1As，平均加速度为－2．01m／s2。此时回收能量较较大值减少2．3％，而平均加速度为较大值的74．1％，此阶段充电电流较大值为35．9A。
4仿真模型及结果
根据汽车动力学理论并结合其它相关方程可得仿真模型：
驱动力合力：Ft＝Ff＋Fj＋Fi＋Fw
其中,Ft为作用于车轮上的驱动力合力，Ff为滚动摩擦力，Fj为加速阻力，Fi为坡度阻力，Fw为空气阻力。在城市工况下，Fi和Fw可忽略。
其中，车体质量为M，瞬时车速为V，制动初始车速为V0，电制动结束时车速为V1，充电电流为I，电池端电压为U。其它符号含义与前相同。
在Simulink环境下建立仿真模型，可得电机转速曲线如图1所示，充电电流曲线如图2所示，回收能量曲线如图3所示。
5制动能量回收控制算法功效的评价
以初始速度为60km／h的电制动典型过程为例，经仿真计算可得，回收能量占车体总动能的65．4％，其余的34．6％为机械刹车和电刹车过程中的损耗。以我国轿车25循环工况为例，考虑到摩擦阻力及各部分效率的问题，回收能量占总耗能的23．3％。
实验证明，本文提出的制动能量回收控制策略是简洁有效的。在典型城市工况下，配备能量回收系统的XL型纯电动轿车运行，可以延长续驶里程10％以上。
6其它相关问题的讨论
锂电池由于比能量高，也是EV常用的动力源。实验证明国内研制的锂电池瞬时（20s）充电电流上限可达1C，对常用的80Ah锂电池而言，其较大充电电流为80A左右。但是出于安全方面的考虑，如果把制动能量回收系统用于锂电池系统，需要严格的限流措施或将电刹车与机械刹车同时作用。
制动能量回收的另一种情况是汽车下长缓坡。我国规定城市道路坡度不超过8％，在此条件下，如果EV下坡速度为30km／h（n＝2200r／min，效率＝0．847），则制动充电电流为37．6A，对镍氢电池来说不到0．4C，可以安全地持续充电。
尽管本课题针对纯电动车，但由于混合动力车与纯电动车的能量回收规律相似，因此以上讨论同样适用于各种混合动力车，主要区别在于电池放电倍率大小不同。
电动汽车论文:电动汽车应用管理论文
这种电力电子系统的两个特征是压接技术和机械高度集成化，这两者都是混合多动力电动汽车的里程碑技术。
2004年5月25日,纽论堡--来自于赛米控为混合动力和电动汽车开发的优化模块SKAITM，由于其特殊的压接技术以及机械集成度，满足了汽车工业的高性需求。就产品性能而言，和以前开发的产品相比SKAI™模块取得了长足的进步。
SKAI™是一个三相逆变模块，用于将直流电源（来自于燃料电池）转变成交流电源（供给电机）并可附带能量回馈电路。该系统含集成的DSP控制器，驱动和保护电路，直流稳压电容，半导体，绝缘体，传感器，液体冷却回路以及和汽车通信的CAN总线接口。
该功率电子模块包含两种拓扑结构。其一IGBT模块设计有600V/1200V，500A/400A规格的输出能力，适合50~200KW功率的电机，而第二种拓扑MOSFET模块设计有75V/100V/150V，700A/600A/500A规格的输出能力，适合3~20KW功率的电机。
SKAI™是赛米控在其以往主要用于汽车领域的专利压接技术--SKiiP®技术的基础上发展起来的。事实上，得益于其SKiiP®技术，赛米控享誉电池汽车的功率电子系统专业供应商的殊荣已有十余年的历史，特别是在叉车领域中。这种用于所有电气接触和热接触上的压接技术，能延长产品寿命并提高温度循环能力。与焊接不同，压接技术对冲击、震动以及高环境温度不敏感，并能确保热直接扩散到散热器。“正是这种压接技术帮助我们在汽车工业立稳了脚跟”，赛米控国际营销/市场总监PeterFrey先生说道，“它为高要求，低成本，安全及时的汽车工业提供了服务保障”。
SKiiP®技术早已使用在很多电动汽车上，如OpelZafira,BMWE1,FordThink(其前身为Pivco),FiatSeicentoElettra,DaimlerChryslerA-Class,AudiDuo,混合动力公交工程,VWPowerGolf,ChryslerEpic。除了混合动力汽车和燃料电池汽车外，SKiiP®技术在叉车、平板传输带，社区汽车以及拖拉机上都得到广泛应用。
就赛米控产品策略的背景，PeterFrey先生表示：“对我们而言，如今内燃机具潜能的替代品就是混合动力电动汽车和氢燃料电池汽车。这种想法事实上在19世纪就业已存在,出而非新近才出现。“燃料电池电动引擎不产生有害的排放物，噪音低，能量利用效率高。如此多的优点使得我们在该领域进行研究和开发的时候始终保持着昂扬的激情。”
电动汽车论文:电动汽车制动能量回收控制策略的研究
摘要：电动汽车的驱动电机运行在再生发电状态时，既可以提供制动力，又可以给电池充电回收车体动能，从而延长电动车续驶里程。对制动模式进行了分类，并详细探讨了中轻度刹车时制动能量回收的机制和影响因素。提出了制动能量回收的控制策略，给出了仿真模型及结果，基于仿真模型及XL型纯电动车对控制算法的效果进行了评价。 关键词：制动能量回收 电动汽车 镍氢电池 Simulink模型
电动汽车（EV）的研究是在环境保护问题及能源问题日益受到关注的情况下兴起的。在EV性能提高并逐步迈向产业化的过程中，提高能量的储备与利用率是迫切需要解决的两个问题。尽管蓄电池技术有了长足进步，但由于受安全性、经济性等因素的制约，近期不会有大的突破。因此如何提高EV能量利用率是一个非常关键的问题。
制动能量回收问题对于提高EV的能量利用率具有重要意义。电动汽车采用电制动时，驱动电机运行在发电状态，将汽车的部分动能回馈给蓄电池以对其充电，对延长电动汽车的行驶距离是至关重要的。国外有关研究表明，在存在较频繁的制动与起动的城市工况运行条件下，有效地回收制动能量，可使电动汽车的行驶距离延长百分之十到百分之三十。
目前国内关于制动能量回收的研究还处在初级阶段。制动能量回收要综合考虑汽车动力学特性、电机发电特性、电池安全保障与充电特性等多方面的问题。研制一种既具有实际效用、又符合司机操作习惯的系统是有一定难度的。本文对上述问题作了一些积极的探索，并得出了一些有益的结论。
1 制动模式
电动汽车制动可分为以下三种模式，对不同情况应采用不同的控制策略。
1.1 急刹车
急刹车对应于制动加速度大于2m／s2的过程。出于安全性方面的考虑，急刹车应以机械为主，电刹车同时作用。在急刹车时，可根据初始速度的不同，由车上ABS控制提供相应的机械制动力。
1.2 中轻度刹车
中轻度刹车对应于汽车在正常工况下的制动过程，可分为减速过程与停止过程。电刹车负责减速过程，停止过程由机械刹车完成。两种刹车的切换点由电机发电特性确定。
1.3 汽车长下坡时的刹车
汽车长下坡一般发生在盘山公路下缓坡时。在制动力要求不大时，可由电刹车提供。其充电特点表现为回馈电流较小但充电时间较长。限制因素主要为电池的较大可充电时间。
由于电动汽车主要工作在城市工况下，所以本文将研究重点放在中轻度电刹车上。
2 制动能量回收的约束条件
实用的能量回收系统应满足以下要求：
(1)满足刹车的安全要求，符合驾驶员的刹车习惯。
刹车过程中，对安全的要求是及时位的。需要找到电刹车和机械刹车的覆盖区间，在确保安全的前提下，尽可能多地回收能量。具有能量回收系统的电动汽车的刹车过程应尽可能地与传统的刹车过程近似，这将保障在实际应用中，系统有吸引力，可以为大众所接受。
（2）考虑驱动电机的发电工作特性和输出能力。
电动汽车中常用的是永磁直流电机或感应异步电机，应针对不同的电机的发电效率特性，采取相应的控制手段。
（3）确保电池组在充电过程中的安全，防止过充。
电动汽车中常用的电池为镍氢电池、锂电池和铅酸电池。充电时，避免因充电电流过大或充电时间过长而损害电池。
由以上分析可得能量回收的约束条件：
（1）根据电池放电深度的不同，电池可接受的较大充电电流。
（2）电池可接受的较大充电时间。
（3）能量回收停止时电机的转速及与此相对应的充电电流值。
本项目原型车为XL型纯电动车，驱动采用异步交流电机，额定功率为20kW，峰值功率为60kW，额定转矩为53Nm，峰值转矩为290Nm，持续输出三倍额定转矩时间不小于30s，额定转速为3600r／min，较高转速为9000r／min。蓄电池采用24节100Ah镍氢电池，其瞬时充电电流可达1．5C（C为电池放电倍率），即150A。在充电电流为0．5C时，可持续安全充电。实验表明，在电机转速为500r／min时，充电电流小于6A。可设此点为电刹车与机械刹车的切换点。
3 制动能量回收控制算法
3．1制动过程分析
经推导可得，一次刹车回收能量E＝K1K2K3（ΔW－FfS）。
特定刹车过程中，车体动能衰减ΔW为定值。特定车型的机械传动效率K1和滚动摩擦力Ff基本上是固定的。对蓄电池来说，制动能量回收对应于短时间（不超过20s）、大电流（可达100A）充电，因此能量回收约束条件（2）可忽略，充电效率K3也可认为恒定。对于电机来说，在制动过程中，其发电效率K2随转速和转矩的变化而变化。制动距离S取决于制动力的大小和制动时间的长短。
由以上分析可知，如果电池状态（包括放电深度、初始充电电流强度）允许，回收能量只与发电机发电效率和刹车距离有关。在满足制动时间要求的前提下，通过调节电机制动转矩可以控制电机转速。
3．2 控制算法
控制策略可描述为：在满足刹车要求的情况下（由中轻度刹车档位决定），根据能量回收约束条件（1）和（3）的不同值，确定制动力，使回收的能量达到较大，即电流对时间的积分达到较大。为了与平常的刹车习惯相符合，令制动力随刹车时间呈线性增长，即Fj＝Fo＋Kt。问题转换为寻找的制动力初值Fo和制动力增长系数K。
我国常用的轿车循环25工况规定，汽车较高速度不超过60km／h，加速度变化范围为－1．5m／s2～1．5m／s2。为了体现城市工况下汽车制动的典型性，同时保障安全性和平稳性，考察如下制动过程：电制动初始速度为60km／h（对应电机转速为4500r／min），电制动结束速度为5．4km／h（对应电机转速为500r／min），要求加速度的值小于2m／s2，速度曲线尽量平滑。中度档位刹车时规定制动时间为8s～12s，轻度档位刹车时规定制动时间为12s～18s。下面只讨论中度档位刹车情况，轻度档位刹车情况与之类似。
镍氢电池（100Ah）在常温以0．5C放电时，电池单体电压变化范围为12～15V，但电池主要工作于平台段，即12．2～13V。为讨论问题方便，认为电池单体端电压为12．5V，总电压等于300V。据此假设，计算所得的充电电流误差不超过6％。
电机在不同的转速与转矩运行时，实测的效率曲线类似指数函数。为了处理方便，可将效率曲线分三段线性拟合成如下函数（拟合误差不超过5％，其中n为电机瞬时转速）：
与此相对应，可将制动过程分成三个阶段：
及时阶段：电机转速变化范围为4500r／min～3600r／min，电机发电效率为0．9，要求制动时间t1≤3s。
取制动转矩为60Nm，即F0＝1860N，K＝20，可得t1＝2．62s，平均加速度约为－1．29m／s2。计算可知，充电电流I单调减小，IMax＝It＝0＝75．75A。
第二阶段：电机转速变化范围为3600r／min～1500r／min
，电机的发电效率变化范围为0．9～0．82，要求制动时间t2≤5s。此时问题归结为在约束条件下的控制问题。经仿真计算可知，回收能量值随F0、K的增加而单调增加，并且主要由F0决定。当F0较小时，K的变化对制动时间的影响较大。由于电机可运行在三倍过载（140Nm）的情况下，可得较大制动力为4300N。当F0＝4300N、K＝30时，回收能量取较大值，为274．3（单位：安秒／As），平均加速度为－2．83m／s2。为了满足刹车平稳性的要求，取F0＝2300N、K＝50。制动时间为4．71s，此时回收能量为262．8As，较较大值减少4．2％，而平均加速度为－1．68m／s2，仅为较大值的59．3％。此阶段充电电流较大值为76．9A。为了描述能量回收的效果；引入了一个新的单位“安秒／As”（即时间以秒为单位对电流的积分）来衡量能量的大小。
第三阶段：电机转速变化范围为1500r／min～500r／min，电机的发电效率变化范围为0．82～0．6，要求制动时间t3≤2s。
仿照第二阶段的分析方法可得，取F0＝3000N、K＝30时，制动时间为1．88s，回收能量为42．1As，平均加速度为－2．01m／s2。此时回收能量较较大值减少2．3％，而平均加速度为较大值的74．1％，此阶段充电电流较大值为35．9A。
4 仿真模型及结果
根据汽车动力学理论并结合其它相关方程可得仿真模型：
驱动力合力：Ft＝Ff＋Fj＋Fi＋Fw
其中,Ft为作用于车轮上的驱动力合力，Ff为滚动摩擦力，Fj为加速阻力，Fi为坡度阻力，Fw为空气阻力。在城市工况下，Fi和Fw可忽略。
其中，车体质量为M，瞬时车速为V，制动初始车速为V0，电制动结束时车速为V1，充电电流为I，电池端电压为U。其它符号含义与前相同。
在Simulink环境下建立仿真模型，可得电机转速曲线如图1所示，充电电流曲线如图2所示，回收能量曲线如图3所示。
5 制动能量回收控制算法功效的评价
以初始速度为60km／h的电制动典型过程为例，经仿真计算可得，回收能量占车体总动能的65．4％，其余的34．6％为机械刹车和电刹车过程中的损耗。以我国轿车25循环工况为例，考虑到摩擦阻力及各部分效率的问题，回收能量占总耗能的23．3％。
实验证明，本文提出的制动能量回收控制策略是简洁有效的。在典型城市工况下，配备能量回收系统的XL型纯电动轿车运行，可以延长续驶里程10％以上。
6 其它相关问题的讨论
锂电池由于比能量高，也是EV常用的动力源。实验证明国内研制的锂电池瞬时（20s）充电电流上限可达1C，对常用的80Ah锂电池而言，其较大充电电流为80A左右。但是出于安全方面的考虑，如果把制动能量回收系统用于锂电池系统，需要严格的限流措施或将电刹车与机械刹车同时作用。
制动能量回收的另一种情况是汽车下长缓坡。我国规定城市道路坡度不超过8％，在此条件下，如果EV下坡速度为30km／h（n＝2200r／min，效率＝0．847），则制动充电电流为37．6A，对镍氢电池来说不到0．4C，可以安全地持续充电。
尽管本课题针对纯电动车，但由于混合动力车与纯电动车的能量回收规律相似，因此以上讨论同样适用于各种混合动力车，主要区别在于电池放电倍率大小不同。
电动汽车论文:电动汽车应用现状及对策分析
摘要：随着低碳经济成为中国经济发展的主旋律，电动汽车作为新能源战略和智能电网的重要组成部分，以及国务院确定的战略性新兴产业之一，是今后中国汽车工业和能源产业发展的一个重点。但是，结合电动汽车在长三角地区的应用现状，我们有必要重新审视电动汽车所冠以的“新能源”和“低碳”这两个字眼，并积极寻找发展新能源汽车真正有效的措施和途径。
关键词：电动汽车；应用现状；新能源；低碳
在“十五”863电动汽车重大专项和“十一五”863节能与新能源汽车重大项目连续支持下，中国电动汽车领域自主创新取得了重要进展，形成了以燃料电池、混合动力和纯电动汽车为“三纵”，多能源动力总成控制、驱动电机和动力蓄电池为“三横”的开发格局，自主开发的产品已经开始进入规模化示范运行。截至2010年12月，全国累计投入示范运行车辆7097辆，累计示范运行里程23890万公里。此外，国家出台《关于开展私人购买新能源汽车补贴试点的通知》，规定插电式混合动力车每辆较高可享受5万元补贴，而纯电动车较高可享受6万元补贴。
2010年，国家电网已在全国27个城市建立75座充电站和6209个充电桩。国家发改委、科技部出台的汽车产业调整和振兴规划指出，2011年，中国纯电动、充电式混合动力和普通型混合动力等新能源汽车数量将达到50万辆；到2020年中国新能源汽车的比例要占全部汽车的一半，约为6500万辆。《汽车与新能源汽车产业发展规划》（2011-2020年）提出到2020年，新能源汽车产业化和市场规模达到世界及时，新能源汽车保有量达到500万辆。以混合动力汽车为代表的节能汽车销量达到世界及时，年产销量达到1500万辆以上。
一、长三角地区电动汽车应用现状
在上海世博会上，500辆纯电动汽车和燃料电池汽车承担了园区内的公交零排放任务，载客总数超过1.2亿人次，运行强度达到上海公交车辆的10倍，电动汽车经受住了高温、高强度、高湿度、高安全要求的考验。电动汽车在长三角地区的发展自此如火如荼地展开，其又集中体现在各地充（换）电站、充电桩的建设。
由表1可知，目前长三角地区大多数充电桩和充电站仍在建设中，充电不便等因素使得电动汽车的个人或家庭用户还比较少，现在电动汽车主要应用在公交、出租领域。下面仅以在杭州投入运营的电动出租车为例分析电动汽车的应用现状。
（一）优势
杭州电动出租车上路半月以后，根据当地记者对其进行的追踪报道，电动汽车在性能方面显示了其优越性。主要体现在两点：一是没有马达声，很安静；二是动力性能也较好，车子起步和加速时动力都很强劲。
（二）劣势
1、动力电源使用成本高，续驶里程短。电动汽车满载后电量消耗大大超过理论数据，一组新电池跑不到原定的80公里。其成本之高也是显而易见的：按照普通出租车新车平均油耗每公里0.6元、旧车油耗每公里0.7元、电动出租车每公里成本0.5元、司机一个大班平均跑500公里来算，司机24小时油钱在300元-350元，电动出租车则是250元左右。但是虽然能节省50元-100元，但最少要换6次电瓶，尽管每次换电瓶不到5分钟，但由于充换电站少，浪费在换电瓶路上的成本也不少。特别是，电动出租车每次拉客不敢随意跑，要挑短途客人，而开出租就要跑远途赚头才大。一位出租车司机陈师傅的看法更极端：“电动出租车就是政府的‘炒作’行为，每次充电跑80公里，用于私家车上下班开开还差不多，拿来跑出租？行不通。”
2、营业额低，缺乏吸引力，司机流失情况严重。经过半个月的运行，电动出租车较高的日营业额都未超过200元，有的甚至少于100元。而杭州在跑的一般出租车每天的承包费为350元，一个司机正常的月收入为3200元-3500元。虽然出租车公司对电动出租车司机实行新办法：每月1300元保底收入加上缴纳“五金”。但这个收入显然偏低，缺乏吸引力，又由于推出时间是春节之前，因此司机岗位有不少空缺——自1月26日开始真正在路上跑的电动出租车，实际只有10多辆。
二、长三角地区电动汽车发展中的问题
电动汽车发展的不足在上海等地的示范运行中或许并未得到充分暴露，但在半个多月的出租车运营中，如下几方面的问题突出显现出来：
及时，电动汽车研究开发不够，投入不足。某些关键技术（如电子控制技术）、关键原材料、关键零部件，中国汽车工业企业仍然未能真正掌握。在关键的电池、电机和控制系统，中国企业技术水平与产品成熟度，与外国企业存在着相当大的差距。汽车用锂电池的轻量化、性与外国有关企业的产品相比，差距明显。电池生产缺乏一致性。目前，已经在试运行的某些新能源汽车，实际上关键零部件仍然是从海外跨国公司购买的，成本仍然比较高。
第二，发展新能源汽车的基础设施和市场环境建设滞后。中国新能源汽车的技术标准、为新能源汽车运行服务的基础设施的技术标准制定，目前均落后于发达国家。最重要的配套设施——充电站建设滞后也成为阻碍电动汽车发展的一个因素。原因主要有：一是建设充电站的一次性投入大，回收期长，商业前景尚不明朗，直接影响了投资的积极性；二是充电模式不一（插电式、更换电池式等），加上“插电式”下的充电接口不尽相同，“更换电池式”下的电池尺寸大小不等，直接影响了充电站的标准化建设；三是大规模建设充电站的土地来源问题。
第三，电动汽车是否该得到更多的政策支持仍是一个争议，毕竟，它并不是真正的低碳、无污染、能源效率高的交通工具。新能源浪潮下“天使产业”工业文明发展到今天，资源枯竭和环境问题让人类开始焦虑下一个千年发展计划。核能、风能、太阳能、生物质能等新能源登上了人类历史舞台，新能源浪潮在金融危机背景下风生水起。但是，我们有必要重新审视电动汽车所冠以的“新能源”和“低碳”这两个字眼。
首先，电动汽车不等于新能源汽车。其实，电动车的发展史比燃油汽车更长，世界上及时辆机动车就是电动车。后来，由于燃油汽车技术的迅速发展，而电动车在能源技术和行驶里程的研制上长期未能取得突破，从20世纪20年代初至60年代末，发展进入了一个沉寂期。70年代以来，由于中东石油危机的爆发以及人类对自然环境的日益关注，电动车才再度成为技术发展的热点。新能源是有严格定义的，《能源词典》的表述是“在新技术的基础上系统地开发利用的可再生能源，如太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能、氢能等。”新能源是世界新技术革命的重要内容，是未来世界持久能源系统的基础。电力和天然气都是老能源、传统能源，况且电动汽车的动力——电，来自于电网，而电网82%的电力来自煤炭。所以纯电动汽车、混合动力汽车、燃气汽车都不是真正意义上的新能源汽车。否则，电动自行车是不是也可以称为新能源自行车？
其次，电动汽车不是中国现今的低碳环保车。不同的国家发展纯电动汽车其节能减排的作用是不同的。像挪威、瑞典、加拿大等电源结构以水电为主的国家，发展纯电动汽车等于以水电代油，能够起到节能减排的作用；像法国这样电源结构以核电为主的国家，发展纯电动汽车等于以核能替代石油，可以节约石油、减排二氧化碳；像美国、英国等以油、气、煤、核等多种能源发电的国家，发展纯电动汽车节能减排效果不显著，但也不会增加二氧化碳的排放量。中国目前一次能源消费的特点是以煤为主，这必然导致中国发电能源以煤为主，因此用纯电动汽车替代燃油汽车，相当于用煤来代油，是用高碳能源替代中碳能源，由分散排放污染物走向集中排放污染物，由汽车排放污染物走向电厂排放污染物。研究表明，在其他条件相同的情况下，一台依靠煤电充电的纯电动车与一台配有1.4tsi汽油发动机大众汽车相比，在整个链条上所产生的二氧化碳基本相当。燃油汽车和纯电动汽车能耗折算成标准煤之后，两者的能源消耗量基本上是相等的。
所以，只有当煤炭从中国一次能源消费中退出之后，用纯电动汽车替代燃油汽车才是减排二氧化碳的。但是由于中国电力需求的快速增长，而且在近日日本地震之后，中国核电发展战略的调整使得未来的电力供应愈加依赖于火力发电。用纯电动汽车去替代燃油汽车，很可能是可以减少石油进口，但却要增加煤炭进口，因此对进口能源的依存度并不会降低，进口能源的安全性也不会有什么根本性的变化。
三、电动汽车发展对策分析
针对上文提出的问题，本文试图在如下几方面对发展电动汽车提出意见和建议。
及时，正确理清概念。发展电动汽车需要重新定义新能源汽车和审视低碳的内涵。
首先，重新定义新能源汽车。只有真正利用新能源作为汽车的动力，才是新能源汽车。针对目前“新能源”汽车发展呈现一哄而上、遍地开花之势：地方政府为了政绩而大力推动，有条件的地区和企业在上，一些不具备基本条件的地区和企业盲目创造条件也在上，社会各界应用一种审慎乐观的态度来看新能源汽车的前景，冷静、更理性地讨论这个问题，制定统一的标准与规划进行适当的建设，以防掉进新能源的“”陷阱，过度投资，将严重的产能过剩、大量的环境污染遗祸子孙万代。
其次，审视低碳内涵。不能为了低碳而低碳，以发展低碳的名义做高碳——一味追求节能汽车的保有量，大力投资昂贵的充电站建设，忽视控制汽车消费这一根本性的节能减排措施，以及其他真正需要治理的环境问题。“低碳”的口号提出易、践行难，发展新能源或清洁能源时，要注重生产和制造能源过程中的资源消耗和污染。如果对发展低碳经济、建设低碳城市内涵不清、路径不明，盲目跟风不仅不能推动低碳发展，反而可能由于急功近利、草率行动，而干扰城市整体发展的秩序，让城市发展偏离既定的轨道，造成资源、人员的浪费。
第二，树立系统观念，将能源结构、整体的充电网络、工业标准以及各个环节的流程协同计划和控制，用类似于“电动交通”这样的系统工程的概念来取代“电动汽车”的孤立概念，寻找并发展适合中国资源禀赋、符合市场环境和需求的真正的新能源汽车。一是加速推出有关技术标准，降低中国廉价供国外进行电动车运营测试的社会成本；二是重点对稀土、锂等战略资源的开发和利用，加强统一规划和管理，建立战略资源储备制度，提高开采技术，为电动汽车产业的持续发展提供基础保障。
第三，注重引导企业加大对于新能源汽车关键技术和关键零部件的投入，向处于经验丰富地位的国家学习，如汽车发动机方面：美国、日本和德国；新能源方面：欧洲和美国。对于共性关键技术，国家可组织力量进行联合开发，支持关键零部件和原材料的产业化，帮助国内车企解决关键零部件的供应问题，同时大幅度降低零部件的价格，从而降低整车成本，避免关键零部件为国外企业所垄断，为企业的自主研发开创有利条件。
第四，在真正的新能源电动汽车成功产业化之前，给予传统燃油汽车足够的重视。中国在相当长的时间里还要以燃油汽车为主，更需要适度控制汽车消费，从而节能减排。
电动汽车论文:对于湖北省电动汽车产业链构建与发展探析
论文摘要：针对“低碳经济”这一经济热题，对湖北省电动汽车产业链构建中存在的问题进行了调查分析，并给出了相关的建议。
论文关键词：低碳经济;电动汽车;产业链
1 问题引出
所谓低碳经济，是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。
在低碳经济概念的指引下，为了在未来十年成为全球新能源汽车的老大，中央财政总体上将投入超过1000亿元支持节能与新能源汽车核心技术的开发与推广。湖北省也采取了很多措施来保障电动汽车产业链的构建和发展。
本文对湖北省电动汽车产业的构建和发展状况进行了分析研究，发现其还存在着很多的问题，结合这些问题，提出了具体的建议。
2 湖北省电动汽车产业链存在的问题
2.1 湖北省电动汽车市场建设中的技术研发还不成熟
对于电动汽车来说，电池、电机等核心技术一直是湖北省各大汽车厂家研究的重点。目前湖北省电池、电机等核心技术还很不成熟，需要进一步研究。如果电动汽车在每个环节的技术不能过关，如果电动汽车的开发研究没有后续的努力，那么电动汽车的生命力将受到致命的威胁。因此，电动汽车的技术产品化的结果如何以及电动汽车后续发展的力量，将决定湖北省电动汽车产业链构建的命运。目前主要的制约湖北省电动汽车产业链的瓶颈在于电动汽车的电瓶无法通用。因为各厂商生产各自规格的电瓶使得电瓶无法通用，从而制约了电动汽车充电站的建设和发展。
2.2 湖北省电动汽车产业链技术标准不统一
要实现电动汽车的市场化，在研究核心技术的同时，制定和统一技术标准是很关键的。但是目前，湖北省乃至国家对于电动汽车的标准、电池的标准还未达成统一，既容易造成资源浪费，又加大了普及难度。
2.3 湖北省电动汽车产业链售后服务环节力度不够
售后服务关键是要掌握好电池与电机的维修、保养与回收技术，但湖北省目前这方面技术人才和队伍还有待不断培养。同时，平衡生产厂家与分销商的利益关系还存在问题。由于电池技术复杂，更换和维修需要厂家支持，而厂家支持力度的大小对分销商的利益将造成较大影响。
2.4 湖北省电动汽车保险和金融服务等环节力度不够
由于目前电动汽车成本相对较高，对于用户来说，除了湖北省政府给予补贴外，如果保险与银行等金融机构能给予支持，将对电动汽车市场化有助推作用。但目前由于湖北省电动汽车还处于发展初期，有关电动汽车的保险业务和金融服务业务尚处于摸索阶段。
2.5 “新能源汽车央企大联盟”成员利益协调一致尚有困难
“新能源汽车央企大联盟”既然要结束各车企“各自为战”的局面，那各车企业新能源汽车发展规划就势必要做出相应调整。而这种调整必然带来车企业间的又一场利益博弈的过程。其中的东风汽车公司生产基地主要位于湖北省，并且东风公司在襄樊建立了新能源汽车生产基地，是国内及时家同时获得混合动力和纯电动城市客车生产资质的企业，年产3万辆的新能源客车生产线正在建设中。而其他的成员大部分也在湖北省有生产基地。因此，湖北省电动汽车的供应竞争十分激烈，成员利益矛盾突出。
“新能源汽车央企大联盟”共分三组，及时个是包括一汽、东风、长安等在内的整车组，第二个是电池组，第三个是能源供给和服务组，包括国家电网、中海油、中石化等在内，承担充电站建设等。电的使用是要划入国家电网的，而中石化和中石油原来是加油站，现在却要投成充电站，有跑马圈地的“嫌疑”。“新能源汽车央企大联盟”在湖北省的发展同样易形成跑马圈地形成的资源浪费和不合理竞争。
2.6 容易形成地方保护
湖北省新能源汽车的发展离不开政府的推动,然而,新能源汽车的进一步发展却遭到来自地方保护的制约。此外，国内的竞争十分激烈，北京、上海、西安等地先后盛名开发出了电动汽车，有的已投入营运使用。湖北虽然已有较好的基础和声望，但如发展不快，进展不利，随时都有可能被竞争对手抛在身后。政府如何做好众多利益主体的调整整合是一大难题。
2.7 “低碳经济”下能源升级与能源接轨的实现还存在问题
湖北省目前的汽车产业依然使用的是传统能源，面对新兴的电动汽车产业，如何真正的将传统能源与电能接轨，如何实现传统能源的升级还是一个很棘手的问题。电动汽车产业正处于初步发展阶段，而从传统能源过度到电能还需要一段很长的时间。而湖北省政府如何真正构建起绿色环保的电动汽车产业链，还尚待思考。
与此同时，湖北省传统汽车的批量淘汰和传统加油站的改造还存在问题。如果将来湖北省的充电汽车市场扩大，随之而来的问题就是传统汽车的批量淘汰和传统加油站的改造问题，这些虽然是远景，但势必是发展电动车和推广电动车需要考虑的问题之一。
3 对发展完善电动车产业链的建议
3.1 积极完善电动汽车各项核心技术
针对目前的充电汽车生产而言，电池、电机等核心技术一直是湖北省各大汽车厂家研究的重点。因此，政府应当适时发挥作用，加大相关方面的研发投入，尤其是可以利用湖北省高校集中的科研优势，在引进先进技术的同时做好自主研发工作。
3.2 增加对电动汽车制造和销售环节的政府扶持和投入
电动汽车的产业化发展目前局势仍不明朗，其中一个关键限制因素是市场上销售的新能源汽车主要以混合动力为主。而其技术水平尚处于初级阶段,较高的购车成本限制了其普及。而纯电动汽车的销售推广目前仍困难重重。对于解决这一问题政府部门应当加大政策上的倾斜力度。在制造环节可以通过建立严格的尾气排放标准和汽车生产工艺来限定非电动汽车的生产，而对电动汽车的生产进行相关税收政策的扶持。在销售环节，可通过减免车船使用税和养路费等政策来鼓励消费者购买电动汽车。
3.3 对电动汽车产业链中各项产品和技术进行标准化
现有的汽车制造厂商在电动汽车的生产方面各自为战，这也导致了电动汽车电池、电机等核心零件难以进行统一的标准化生产。这既增加了电动汽车的生产成本，也增加了电动汽车的推广难度。湖北省可以根据东风汽车公司现有的生产规格在湖北省甚至是中部地区搭建起一个标准化生产的平台，对于处于这一生产链中的各制造商采用统一的生产规格，从而提高生产效率，也便于将研发成果及时应用于生产。
3.4 提高电动汽车购买的各项售前售后服务
针对目前许多民众对于电动汽车了解较少，对购买或使用电动汽车持观望态度这一情况，政府部门可以设立相关的机构以供市民咨询。同时各汽车生产厂商可以建立统一热线和售后平台，解决各类电动汽车的售后问题。
3.5 构建企业联盟，协调各方利益
针对目前的央企联盟和可能出现的地方保护主义，湖北省相关政府部门应当权衡各方利弊，根据现有的电动汽车产业链建立起相关企业联盟，通过资源共享、互利互惠的企业系统来促进电动汽车的产业化发展。
同时，由于中石油中石化等和国家电网之间存在的竞争关系，使很多充电能源设施建设在某种程度上沦为争夺未来发展空间的“圈地”行为，充电站等基础设施建设的实际利用率令人担忧。因此在充电汽车产业链中的能源供给链中也可以通过协议建立起能源巨头如中石油中石化和国家电网间的联合。中石油中石化控制的加油站由于早进入市场因而其地理位置优越，成为城市交通的重要补给，而国家电网则是借此次充电汽车研发推广之风才进入到这一领域，因此在充电站选址建设方面存在限制。在这些能源巨头中搭建一个能源转换的平台可以使得双方互利共赢，同时也达到真正合理利用资源的效果，避免各自为战对国家能源资源带来的浪费。
3.6 思考从传统汽车向新能源汽车的更新换代
传统汽车向新能源汽车的转型是必然之势，但如何进行其中的更新换代，进行传统汽车的批量淘汰是摆在政府及企业面前的难题。建议政府部门在计划传统汽车更新换代的同时，积极研发如何将传统汽车进行改装成混合动力型汽车，继而向纯电动汽车时代平稳过渡。
电动汽车论文:电动汽车锂电池管理系统故障诊断探究
摘要：锂电池管理系统是电动汽车的重要组成部分，它是车载动力电池和电动汽车之间连接的关键纽带。因此，电动汽车锂电池管理系统能否正常运行对电动汽车至关重要，锂电池管理系统故障的诊断成为保障电动车安全正常运行的关键。本文先对电动汽车锂电池管理系统做了简单介绍，然后论述根据实际经验总结得出的电池管理系统故障诊断的方法
关键词：锂电池电动汽车；管理系统；故障诊断
目前，我国大力倡导绿色经济，电动汽车的出现正好响应了这个号召，所以现在电动汽车的使用量大幅增加。锂电池管理系统是电动汽车中的一个重要的组成部分，并且该系统带有高压，他的正常运转对电动汽车的正常使用十分重要。电动汽车中的锂电池管理系统故障具体可分为以下三种：一是执行器发生故障，二是传感器发生故障，三是元部件发生故障。以上三种故障轻则可降低锂电池管理系统使用性能，重则可导致电动汽车发生交通事故，给电动汽车使用者造成人身安全和经济损失。因此，电动汽车电池管理系统故障的诊断十分重要。
一、电池管理系统的简单介绍
电动汽车锂电池管理系统有被叫做电池管家，他是连接电动汽车动力系统和电动汽车的纽带。锂电池管理系统的主要作用是：一是对电池状态估算，二是对电动汽车电压系统诊断和预警，三是控制电动汽车行车时的放电。锂电池管理系统可以通过控制电池的充放电过程避免的电池的过度使用，增加了电池的使用寿命。
二、电动汽车锂电池管理系统故障的分类
（一）充放电电路故障
充放电电路故障是一种由于电流短路造成的故障。当电动汽车锂电池发生充放电路故障时，轻则会造成锂电池损坏，重则会引发电池爆炸和电动汽车爆炸，后果十分严重。所以，电动汽车应根据锂电池相对应的电池容量配备电路熔断器，在电路发生短路时自动断开电路连接，防止充放电路故障的发生，保护电动汽车锂电池的安全。
（二）电池组故障
电池组时电动汽车锂电池管理系统的重要组成部分，电池组能否安全有效的运行对电动汽车的正常使用特别重要。电池组是由多个相同的锂电池组成，而这些电池个体的性能参数是有差异的，在电池组长时间的充放电运行过程中，对单个电池造成的疲劳损伤都是不同的，这种不同会随着电池组使用时的增加而逐渐累加，所用使用时间较长的电池组中的单个电池充放电时间差距会越来越大。电池组可供电动汽车使用的时间也越来越短。因此，为避免过度充放电造成的电池损伤，电动汽车应及时更换老化电池。
（三）BMS故障
BMS系统的作用是监视和管理电动汽车锂电池组，加入BMS系统出现故障，则无法对电动汽车电池组进行有效的监管。BMS系统的组成部件很多，出故障的可能性也较大，所以加强对BMS系统故障的预防和处理是什么有必要的。
（四）电动汽车锂电池管理系统故障诊断系统的介绍
电动汽车锂电池管理系统故障诊断主要是从车和人的安全出发，预防并制止一些危险状况。由于电动汽车中电压远远高于人体所能承受的安全电压，所以，电动汽车一旦出现电压和电解液泄露的状况，将会导致汽车自燃、爆炸等危险现象。因此电动汽车锂电池管理系统在这些危险动作将要发生时迅速做出反应进行制止，避免造成电动汽车损伤和人员伤亡。
（五）接触器故障诊断
接触器对于电动汽车锂电池管理系统有着十分重要的作用。当电动汽车锂电池管理系统出现故障时，必须迅速切断接触器，已达到保护锂电池组合电动汽车的目的。
（六）高压绝缘检测
高压电系统是电动汽车中非常重要的组成部分，电动汽车高压系统的主要作用包含以下三个方面：一是可以保障整个电动汽车电力系统的正常输送；二是可以自由地对高压系统的故障进行检测；三是能够确保整个电动汽车中的设备和人员的安全性。BCM对整个电动汽车的高压系统安全起到控制作用。BCM在监测过程中发现车内电压异常和电池绝缘异常，为保障安全可以采用分级报警的策略保障安全。
（七）碰撞安全介绍
电动汽车锂电池组中都存在高压，如果发生泄漏会其他一些故障都可对人的生命安全造成威胁。电池组是由多个单体电池组合而成，在电动汽车运行期间难免会产生碰撞与摩擦，如果碰撞比较剧烈则可能会造成高压回路短接的危险状况。所以，我们应当在电动汽车的BCM上接入一个加速度传感器的信号输入电路，用来防止这种危险情况的发生。
三、结束语
综上所述，电动汽车属于绿色环保型交通工具，为响应国家绿色环保的号召，将来会有越来越多的人使用电动汽车出行。所以，对动力锂电池组进行系统故障诊断有利于提高电动汽车系统的性和安全性，对电动汽车的大力推广有积极促进的作用。本文对电动汽车锂电池管理系统的故障诊断功能做了简单介绍，从充放电电路、电池组以及BMS三个方面进行分析，较好的证实了故障诊断系统对于提高整车性的重要作用。
作者:宋玲安 单位:山东理工职业学院汽车工程学院
电动汽车论文:新能源电动汽车充电桩产业环境分析
摘要：新能源电动汽车行业正在逐步扩大，而充电桩的建设与发展成为推动电动汽车行业发展的一个瓶颈。鉴于此，文章对充电桩行业进行了SWTO分析，并且针对充电桩行业存在的性能不完善、企业盈利不乐观、销售市场不理想、售后服务不完善等问题提出了相对应的对策与建议，为充电桩行业营造一个更加健康有序的发展环境。
关键词：SWTO分析；问题；建议
如今低碳、经济、环保已经成为我国和全世界经济发展的主旋律。为了更好地响应国家节能减排号召，对于交通业来说，尽快实现汽车动力系统由汽油型向充电型的产业结构转型势在必行。随着新能源电动汽车的逐步推广，对充电桩行业来说，尽快进行充电桩技术研发、制造、销售充电桩不仅符合大众需求而且也符合未来交通业发展的要求。但是由于新兴行业发展的局限性，即进行技术研发、产品销售及售后服务都需要很大成本，企业不愿意冒着盘亏的风险进行充电桩技术的研发以及生产销售。因此为了协调好企业、消费者、政府之间的矛盾，有必要对充电桩行业进行调研分析，提出相应对策。
一、新能源电动汽车充电桩行业的SWTO分析
（一）优势
1.价格优势。我国是石油消费大国和石油进口大国，并且近几年来石油价格只增不减。因此，相比于燃油来说，使用充电桩充电的成本更低。2.快捷方便。在加油站，客流量大的时候需要排队等工作人员加油。但是，每台充电桩有很多个插头供消费者使用，相比于加油来说，更能节约消费者的时间，更方便。3.安全系数高。加油站存在很多安全隐患，需要进行一系列的安全预防措施。充电桩相比于加油站来说安全系数则更高。4.清洁环保。加油站有各种燃油挥发的气味，而且加油站的“漏油”现象对环境可能造成污染，相比之下，充电更清洁环保。
（二）劣势
1.无序竞争状态。目前充电桩产品质量参差不齐，很多公司在打价格战，充电桩行业还没有一套严格完整的行业发展标准与准则，整个行业处于无序竞争状态。2.销售渠道窄。目前的充电桩企业主要通过参加展会以及通过销售人员的推销来宣传，没有进行大规模的有力宣传。3.研发成本高。国内充电桩行业在发展的过程中，核心技术和自主创新能力严重不足，制约了整个充电桩行业的发展，目前国内难以自主制造重要的充电桩零部件，对于国外市场的发展有较强的依赖性。
（三）机会
1.绿色环保。环保电动汽车符合国家绿色发展的理念，备受政府推崇，而充电桩正是为这一趋势更好发展提供了强有力的配套。2.发展前景广。在美国、加拿大和欧洲一些对汽车排放要求较高的国家，其燃油汽车的使用率逐渐下降，这将促进充电桩行业的大力发展。据业内专家预测,到2020年,中国10%～20%的乘用车销量将来自纯电动车、充电式混合动力和其他新能源汽车。3.国家的大力支持。按照《电动汽车充电基础设施发展指南》（2015~2020年）规划，到2020年我国将建成1.2万座充换电站，480万台充电桩。国家出台的各项鼓励措施形成了有利于新能源电动汽车充电桩发展的良好环境。
（四）威胁
1.可利用的土地资源紧张。目前充电桩仅在一线城市进行推广销售，而我国一线城市普遍呈现地少人密的状态，为充电桩占领一席之地也是企业面临的一大难题。2.预期政府补贴力度的减少。随着新能源汽车的不断推进，政府极有可能降低甚至取消对新能源电动汽车行业以及充电桩行业的各种补贴来控制充电桩行业的市场容量。3.行业竞争压力加大。充电桩行业巨大的发展潜力，吸引了众多民营和国营资本的进入。各企业主要利用政府的补贴进行充电桩技术研发与创新改造，不断地增强企业的产品竞争优势，使各企业之间的竞争压力加大。
二、电动汽车充电桩行业存在的问题及困难
（一）充电桩性能不完善
充电桩行业作为一个新兴行业，充电桩的技术处于不成熟阶段。例如电池自身技术不过关就可能引发自燃、起火等各种安全事故，很多外在原因成为安全事故的导火索，因此于现在的新能源汽车来说，某些方面还存在一定的安全隐患。另外许多企业的充电桩采用的是一对一接口的模式，并非对所有新能源汽车适用，这是一个非常致命的弱点。通过查阅文献，了解到目前的充电桩能在0.5~3小时为电动汽车进行常规充电，相比燃油汽车加油的时间，充电桩充电时间过长。
（二）充电桩行业处于无序竞争状态
目前电动汽车充电桩企业数量过多，大部分企业都是从其他行业转型过来的，这就会导致充电桩产品质量参差不齐。其次是国家没有相应的规章制度对充电桩行业进行约束，很多公司仍然在打价格战。再加上充电桩作为一个新兴产业，一些企业盲目跟风，片面追求规模和眼前利润，不利于充电桩行业的长久发展。种种现象致使整个充电桩行业处于无序竞争状态。
（三）销售量不理想
目前充电桩还没有大批量的进入市场，销量并不乐观。主要是因为宣传力度不够导致消费者对充电桩的认知度不够，目前的充电桩企业主要是通过参加展会来介绍产品，销售人员采用互联网、电话的方式进行宣传，推销达到的效果并不明显。因此，到目前为止，大部分人并不了解充电桩行业，导致了销量不理想。
（四）企业盈利不乐观
充电桩行业正处于初级发展阶段，使企业遇到了各种各样的困难，比如研发成本、建设成本和维护成本高、投入周期长、充电桩使用率不高、销售数量不多等，这些都是企业盈利不乐观的原因。（五）售后服务不完善目前充电桩行业的售后服务并不完善，甚至有些企业还没有建立售后服务中心，这也成为了当前和未来一段时期发展新能源电动汽车和充电桩行业的主要障碍之一。
三、发展充电桩行业的建议
（一）充电桩性能的完善
充电桩企业必须将安全保障放在首位，再来提高其性能。提高充电桩兼容性、实现快速充电等是提高性能的关键。只有不断地提高充电桩的性能，才能提高充电桩企业的核心竞争力。
（二）开拓消费者市场
企业应该加强充电桩的推广，例如可以创立一个微信公众号，对充电桩的销售、安装、售后服务等内容做一个的推送，让更多人了解充电桩。另外，充电桩企业可以在大型商场、超市以及居民小区等人流量多的地方建设公共充电桩充电车位，方便消费者使用。充电桩企业也可以与4S店合作，比如说可以利用客户充电的时间为新能源汽车提供4S增值保养服务。企业还可以与房地产开发商建立合作，比如说建设新能源立体车库，配套充电桩等基础设施以方便消费者充电。
（三）企业对消费者的补贴
企业可以适当给予消费者一些优惠或补贴。例如可以让消费者免费试用充电桩，不仅可以使消费者对充电桩有更深入地了解和认识，还可以把试用的问题及时反馈给企业。在充电桩销售初期，要给予消费者更多的优惠条件与附加服务才能提高消费者对充电桩的接受度和购买力度。
（四）政府的补贴与扶持
国家要尽快完善对充电桩行业的扶持政策，比如说加大补贴力度来鼓励地方政府和社会资本投资建设充电桩，对充电桩企业实行减免税，提高充电桩技术研发与创新的奖励力度等。政府也可以对消费者进行充电补助，比如说替消费者承担一部分的电费等。同时，希望尽快建立充电桩行业协会，以便对充电桩行业进行更好地监督与管理，规范充电桩行业秩序，及时地反映问题，解决问题，以促进充电桩行业更好地发展。
四、总结
目前新能源电动汽车在当前市场上所占份额小，充电桩作为一个新兴行业，早期建设充电桩需要投入的资金巨大，短期收益不明显。另外政府的补贴与扶持力度不够、政策不完善，导致充电桩发展面临着不少困难与阻碍。从微观角度来看，充电桩销售渠道窄、产品本身技术不过关、售后服务不完善等一系列问题都没有得到合理解决，因此充电桩销量不高。解决这些问题一方面要靠企业开拓消费者市场、让使用充电桩的潜在用户逐步增加；提高充电桩的核心技术，使性能更加完善；对消费者进行适当的补贴，带给客户满意的产品及的服务。另一方面还要依赖于政府鼓励性政策的扶持。因此，充电桩产业的发展不仅需要企业迎难而上，更需要政府的大力扶持与鼓励。
作者:向柔情 王照照 李怡芳 单位:上海海洋大学
电动汽车论文:电动汽车直流充电系统设计
摘要：
分析电动汽车恒流恒压充电法、三段式充电法和脉冲式充电法的缺点，设计一种电动汽车自适应快速直流充电系统。电动汽车充电模块功率变换系统采用模块化结构，由18只3kW的小模块并联而成，各功率模块由内部单片机进行控制，再由计算机主机统一通过串口控制。测试结果表明，系统能够根据检测到的电池组充电状态，自适应调整充电电流的大小及脉宽，发挥电池较大接收电流的能力，达到快速充电的目的。
关键词：
电动汽车；自适应；快速充电；模块化；电流脉宽
0引言
随着石化能源的日益减少以及价格的不断上涨，新能源电动汽车由于其零排放、耗能低等优异特点，倍受各方关注。然而电动汽车电池的快速充电一直是阻碍其发展的瓶颈。目前对电动汽车电池的充电方式有：1）恒流恒压充电法，先以恒定电流充电到额定值，然后改为恒定电压，完成剩余的充电过程；2）三段式充电法，先以恒定电流充电到额定电压，然后改为恒定电压充电到额定的电流值，改为涓流充电到结束；3）脉冲式充电法，用固定宽度的脉冲电流对电池充电，然后让电池停充固定时间，再以固定宽度的脉冲电流对电池充电，如此反复循环，直到充满。以上三种充电方式存在共同的缺点是充电的电流不能太大，因而充电的速度不快［12］。电动汽车自适应快速直流充电系统则能够在电动汽车充电之前，对电动汽车的电池组状态进行检测，利用单片机控制充电系统的充电电流大小及电流的脉宽进行充电，并实时检测充电状态，及时调整充电电流的大小及充电电流的脉宽，自适应发挥电池较大接收电流的能力，从而达到对电动汽车快速充电的目的［35］。
1系统总体设计
本文中单台充电机电功率大于50kW，较大充电电流达400A，电能的转换效率达92％，功率因数大于98．5％。如果功率变换系统做成一个大的充电模块，其安全性能及性都较低，而且不利于维护。因此，功率变换系统采用模块化结构，由18只3kW的小模块进行并联而成，每只3kW小模块的电路充电电压、电流都由内部的单片机进行控制，18只3kW的小模块内部的单片机则由计算机主机统一通过串口控制。采用这种模式不仅充电系统的功率有足够冗余，而且产品的性得到很大的提高。3kW模块电路。电动汽车直流充电系统自适应快速充电过程：首先用单片机检测电路检测出电池实际容量，从而控制输出电路的脉冲充电电流宽度，使电池在深度放电后，以较小脉冲宽度电流充电，即平均电流约0．1C，有利于激活电池内的反应物质；当单片机检测电路检测出电池可以接收较大电流充电时，此时调宽充电脉冲，使其以大电流快速充电30min，即平均电流约1C；而后再根据电池接收能力，调窄充电脉冲，完成充电过程。
2系统硬件设计
系统硬件设计主要包括输入EMI滤波和整流电路设计、功率因数校正电路设计、移相全桥电路设计、单片机控制电路设计、输出控制电路设计和充电接口设计等［7－10］。
2．1输入EMI滤波和整流电路设计输入
EMI滤波和整流电路如图3所示。交流市电经EMI滤波后，再通过由二极管组成的全桥整流电路将交流市电整流成脉冲的直流电，该脉冲直流电一路输入功率因数校正电路，另一路输入辅助电源电路。
2．2功率因数校正电路设计
。功率因数校正电路以L4981A芯片为核心，可以提高本充电器的功率因数，减少电路损耗。经过功率因数校正后的脉冲市电进入移相全桥开关电路。
2．3移相全桥电路设计
移相全桥电路如图5所示。移相全桥电路以UC3895芯片为核心，输出PWM脉冲信号驱动移相全桥电路四个MOSFET开关管。移相全桥开关电路将市电脉冲电流转换成所需的直流电源，送到输出控制电路［1113］。此外，本文在充电系统主电路上采用了在有源功率因数校正电路和移相全桥电路之间再增加滤波电路，隔离有源功率因数校正电路和移相全桥电路相互之间的高频干扰，使系统的各单元电路更能稳定地工作。为增加隔离滤波电路前后脉冲信号对比波形。对比发现，采用隔离滤波电路有效抑制了高频干扰。
2．4单片机控制电路设计
选择性能稳定的MCS51系列单片机AT89C2051芯片及其外围电路器件。单片机检测电路先检测电池的状态，然后控制输出控制电路，使其输出足够大小的电流和电流的脉宽［1415］。
2．5输出控制电路设计
输出控制电路如图8所示。通过单片机检测电池的电压状态，然后控制输出控制电路，从而获得足够大小的电流和电流的脉宽。如电池在深度放电后，单组铅酸电池的电压会低于10．5V，此时电池接收充电电流的能力较小，宜采用较小脉冲宽度电流充电，否则会损坏电池；当单组铅酸电池电压大于10．5V时，电池接收充电电流的能力较大，可采用较大脉冲宽度电流充电，有利于完成电动汽车电池的快速充电；当单组铅酸电池电压大于14．1V时，电池接收充电电流的能力下降，可采用较小脉冲宽度电流充电，有利于完成电动汽车电池充满电。此电路设计达到电池接收较大电流的能力，调整充电电流的大小及电流的脉宽，及时完成快速充电的功能。
2．6充电接口设计
采用具有防热功能的充电接口电路，增加了快速充电接口的使用寿命。在通用充电接口容易发热的金属触头处安装温度检测探头，电动汽车充电时，如果插座与插头接触不良，充电接口温度会上升，超过国家标准中规定的70℃时，充电接口电路发出信号到充电机控制电路，减少充电电流并报警，使充电接口中火线金属触头、零线金属触头温度不再上升，防止由于金属触头温度过高而造成电路短路，烧毁电气设备，引起火灾等突发事故，延长充电设备使用寿命。经测试，本设计的接口装置充电10000次以上未出现发热现象，填补了国内空白。
3系统软件设计
本充电机的显示和主要控制部分是由计算机来完成。通过可视化的VB语言编程，实现刷卡充电，充电过程有语音提示，充电结束由微型打印机打出凭条，通过对程序的升级，实现充电联网。
4系统测试
对四组18只3kW模块进行并联后。18个并联的3kW模块输出电流均接近于10A，不论在重载还是轻载的情况下，都可以实现均流充电。这一技术将为以后研制更大功率的充电设备打下基础。
5结论
本文介绍了一种电动汽车自适应直流快速充电系统，电动汽车充电模块功率变换系统采用模块化结构。采利用该方法充电，可实现对电池无损害情况下快速充电，克服电动汽车发展的瓶颈。通过对充电机实际测试，可得如下结论：1）采用防热功能的快速充电接口电路，可使充电接口使用寿命延长1．5倍以上。2）增加滤波电路，有效隔离了有源功率因数校正电路和全桥移相电路之间存在的高频干扰。3）多只3kW转换模块并联时，不论在重载还是轻载下，都能均流工作。4）先采用宽脉冲对电池组进行自适应充电，当容量达90％后，采用尖脉冲微分波形对电池组进行充电，可使其容量激活到较大。
作者：沈翠凤 单位：盐城工学院电气工程学院
电动汽车论文:电动汽车电池管理系统设计研究
摘要：
动力电池是电动汽车能量的主要来源，安全、有效的电动汽车电池管理系统是电动汽车的核心技术之一。本文对电动汽车电池管理设计方案进行研究，主要讨论了系统的主要功能、存在的问题以及电动汽车SOC预测方法。
关键词：
电动汽车；电池管理系统；设计方案
如何减少在交通领域的能源消耗及污染排放，成为促使新能源汽车发展的重要原因。电动汽车电池管理是基于微计算机技术、检测技术和自动控制技术对电池组运行状态的动态监控、测量、安全保护并使电池工作在状态。一套完整的电池管理系统能够实现电池的状态监测、信息交互、安全保护，确保电动车运行过程中能量利用的安全、合理与高效。
1电动汽车电池管理系统主要功能
电动汽车电池管理系统作为电池的安全管家，肩负着监测电池状态、维护电池安全、发挥电池效率的重要作用[1]。电动汽车电池管理系统包含以下功能：电池信息采集：由采集板上传感器采集电池组工作电压、充放电电流、环境温度等信息，借助总线传递给主控芯片。剩余电量估算：通过采集到的电池信息，由主控芯片依据某类算法完成对动力电池组剩余电量（SOC）的估算，为驾驶者提供续驶里程参考。电气控制管理：电动汽车在充放电过程中，动力电池有可能会发生过充、过放、电池间电量不均衡等问题，大大影响到电池的使用寿命和工作效率。当上述情况发生时，电池管理的系统应能迅速做出反应，有效执行预定措施，如切断充放电回路等，从而保障电池组的正常使用、安全使用。电池安全保护：安全管理主要负责监控电池在工作过程中是否出现工作异常，一旦发现，系统应能及时做出处理，保障电池组的正常运行，防止爆炸等危险事故的发生。数据通信显示：收集到的电池信息首先被送往主控芯片进行电量估算与均衡控制等处理，再将处理结果通过CAN总线发送给其他设备使用，同时通过串口通信将信息显示在上位机。
2当前电动汽车电池管理系统技术难点
就当前电动汽车电池管理系统来说存在的主要问题有：采集数据精度低。在电池充放电过程中，采集来的电压、电流如果存在较大误差或大范围波动将会直接诱导过充与过放现象的发生，从而威胁电池安全。SOC估算精度不高。电池的剩余电量决定了电动汽车的续驶里程，虽然目前有多种估测SOC的方法，但在度和适用性上没有一种能够满足不同行驶条件下的精度要求[2]。均衡控制技术不成熟。由于受到单体电池能量的限制，电动汽车一般采用几十节至上百节电池组合成电池包，这些电池间的性能差异容易导致电池性能不能充分发挥，制约了能量的使用效率[3]。然而，现在的均衡控制方式仍有许多不足之处，如受到元器件的限制，尚不能有效地解决问题。抗干扰能力不强。电动汽车行驶环境复杂多变，除了本身存在的电磁干扰外，环境带来的影响不容忽视，如高温、潮湿的环境下，系统各项功能会大大受到影响，存在数据监测、通讯、控制失效的危险。
3常用的SOC预测方法
传统的SOC预测方法有按时计量法、开路电压法、负载电压法、卡尔曼滤波法等。智能方法有神经网络预测法。安时计量法是已知某一时刻电池的电量，并对电池充放电电荷进行一段时间内的累计，从而得到下一时刻电池荷电状态的一种方法。电荷的累计则是通过计算该时间段内对电流的积分得到的。开路电压法是通过测量电池的直流端电压来估计剩余电量。当电池在长时间静置的条件下，其电动势EMF与电池SOC有固定的对应关系，即电池在工作电流为零的情况下，开路电压等效为电池电动势，故此时可以通过测量电池的开路电压，利用SOC-EMF曲线来间接估算电池的SOC值。负载电压法是基于开路电压法所做的改良，目的就是为了解决开路电压法不能实时估测SOC的问题。卡尔曼滤波法是一种基于模型的控制算法，其将电池作为非线性动态系统，把SOC作为其中一个状态，建立电池数学模型，给出电池状态方程和观测方程，对状态做出最小方差意义上的估计。神经网络是一个高度复杂的非线性动力学系统，具有信息分布式存储、自适应和自学习能力、非线性映射功能、泛化功能等特点[4]，针对非线性问题有很强的适应性和性。电动汽车动力电池是一个复杂的非线性系统问题，而神经网络不需要建立数学模型，只要通过分析输入输出数据，就能通过自我训练获得输入与输出间的关系。输入为电池电压、充放电电流、电池温度、老化程度等变量，输出为电池的SOC。
4结束语
本文对电动汽车电池管理系统设计方案进行了详细分析，讨论了管理系统的主要功能及主要技术难点，并对常用的SOC预测方法进行分析。本文研究的内容对电动汽车电池管理系统设计实践和应用具有一定的参考作用。
作者：严其艳 杨立波 谭汉洪 单位：广东科技学院机电工程系
电动汽车论文:电动汽车对电力营销的影响
【摘要】电动汽车一般都是以高效电池为动力源，相比于传统汽车，电动汽车是一种替代性能源汽车，拥有广阔的发展前景。不仅有着一定的环保优势，还能让企业获得较大的经济效益。当前，我国在快速增加电动汽车行业的相关投资的同时，大力推出了一些优惠与补贴政策，这些都会给电力营销市场带来一定影响。
【关键词】电动汽车;电力营销市场;优惠补贴政策;影响探究
一、前言
作为新能源应用的主要形式，电动汽车不仅能够在我国建设环保社会中带来积极影响，也能够推动一系列相关产业的进一步发展，尤其是电力营销方面。在实际发展中需要注意的是，电动汽车的广泛推行给电力营销市场带来了诸多发展契机的同时，也在电力负荷、电量计算等方面迎来了诸多挑战，因此，为了充分利用电力汽车发展优势，对电力营销做出进一步优化，必须要对其影响因素与完善策略做出深入探究。
二、电动汽车发展给电力营销带来的消极影响
一是，充电行为给电网带来的影响。这种影响的产生主要是因为电动汽车蓄电池充电通常都属于非线性，所以在充电中极易产生谐波，进而在电动汽车数量快速提升的同时，会给电网带来不同程度的污染。谐波的产生不仅会给变压器带来一定的附加损害，其电压、电流的不但增加也会引发安装装置、继电保护方面出现误动，若达到一定程度甚至还会引导一系列安全事故。此外，电动汽车在充电中，也可能会给电网稳定性带来不利影响，尤其是在电动车处于集中状态时，瞬间增加的负荷也会给电网的负荷能力带来较大冲击[1]。二是，电能计量方式受到的冲击。当前，电动汽车主要采用的有快充、慢充两种方式。前者主要可以大幅度减少充电时间，但充电回路往往会形成相对较大的负荷，因而必然会对载流能力、以及计算能力的性提出较大要求。若应用的是慢充方式，虽然在回路中不会形成过大的负载电流，但通常都会消耗较长的充电时间，且对小负荷计算能力的方面提出的要求也相对较高。在此背景下，电能计量装置往往需要同时进行较小、较大电流的计算，这必然会给电能计量技术带来较高要求[2]。当前，我国采用的电力测量方式主要是电子、感应测量两种，且这两种方式收到的谐波影响都比较大，特别是对于电能表来讲，谐波的产生极易影响其计量性，进而影响最终测量的精准性。然而，谐波计算都是电动汽车充电设备所不可或缺的一项功能，因此，要想得到更的计算结果，就必须要加强技术创新研究。三是，电动汽车发展引发的连锁反应。现阶段，对电动汽车电费的收取上，我国供电企业还未推行统一标准。而供电企业之所以积极配合电动汽车行业的进一步发展，并在充电站建设上投入了大量自己，就是为了能够在其行业发展中获得更大的经济效益。但由于不同地区充电成本存在的差异，所以电动汽车的充电成本也是各不相同的。为了促进我国电动汽车行业的快速、健康发展，应结合当前的商业、居民电价情况来做出科学协调，制定出标准价格，或者是在此之前，设计出一个更加新颖合理的电价类别。
三、电动汽车发展给电力营销带来的发展机遇
1.不断推动电量增长
随着电动汽车的进一步发展，供电企业的售电量也会随之不断增加。对于电动汽车车主来讲，充电通常都会在两个时间段进行：一是，上班后在自身工作时间内，在单位停车场、公用停车场来完成充电，时间大约在八到九小时左右，在此过程中，主要集中于用电瓶段期，电量大多都是以商业性质，或者是非居民照明为主；另一个是下班后，在家中或是小区的车库中，利用夜晚这一时间段来完成充电，时间通常都为九到十小时左右，这段时间的用电往往都处于低谷时期，电量一般都是以居民照明为主。这样在大力推行电动汽车之后，我国电力销售量一定会得到大幅度提升，进而给供电企业带来更大效益[3]。
2.推行新的收费方式
从电动汽车充电电费层面来考虑，供电企业通常都需要针对充电基础设施建设投入大量资金，需要面临较大风险，对此，首先为了尽可能消除收费上带来的一系列困扰，对于公用充电桩可以结合具体情况实施投币式的计费方式，这样不仅能够大幅度降低供电部门在管理人员方面的投入，更高效的将电费收回，也能够为用户随时进行充电提供一定保障。其次，电力汽车车主还可以在相应的营销网点购买与话费充值卡相似的电费充值卡，这样在需要充电时，在充电卡装的计量装置上插入电费卡就可以随时进行充电了，且计量装置会清楚的呈现出电量与扣减的费用，以此来方便用户掌握。同时，在运用这种充值卡时，用户还可以拨打相关服务热线，通过输入客户编号与验证码即可轻松完成缴费。这种缴费模式虽然既方便又高效，但是就目前来讲，在营销服务手段方面仍旧处于空白情况，但在电动汽车不断更新发展中，这种便捷的缴费模式也一定会得到广泛应用与推广。此外，在信息时代高速发展背景下，电网建设也取得了较为显著的发展成果，因而，对电动汽车充电电量计费方面也一定会提出新的项目与要求，如，在计费装置方面增加充值、收费等一系列功能，以此来为电力营销拓展出更广阔的市场，电力市场也能够为电动汽车的进一步发展提供有力支持[4]。
3.带动后续产业发展
经过相关调查分析得出，国家电网已经在各个省市进行了电动汽车充电站建设的推进，功用充电站、交流充电桩也在随之不断增加，这也在一定程度上推动了电动汽车产业的创新发展。由此可见，在充电设施推行带动下，其设施的维护、后续服务等各种后续产业也会获得更广阔的发展空间。对于供电企业来讲，电池配送也是今后发展后续服务中应给予重点关注的内容。主要是因为电动车充电具有时间较长且分散的特点，不仅会对用户的正常使用带来一定影响，也不利于供电企业的高效有序管理，而若选择快充，在给电池寿命带来不利影响的同时，也会产生较大电流，从而给电网稳定性带来不同程度的影响，且还可能会产生更大的谐波[5]。因此，怎样对充电时间做出统一科学的调配，给用户的正常、高效使用带来一定便捷，并拓展供电企业的效益空间，也是当前应关注、探讨的重要问题。而在公共充电站进行电池更换就是一种合理高效的解决方式。白天，充电站可以对空电池进行回收，然后再在夜间用小电流实施长时间充电，以此来为其他客户提供循环电池。这样，充电站不仅可以在低谷用电段，集中进行电池充电，大幅度提升负荷利用率，同时，也因为电池充电都是实行慢充模式，也能够尽可能的减小给电网带来的不利影响，且对电源容量也不再需要提出过高要求，从而在给用户提供便捷，给供电企业带来更大效益的同时，也能够进一步带动相关后续服务的发展。但需要注意的是，更对于换电池这种模式来讲，要想顺利实施还需要我国在电动汽车电池方面推行统一标准，只有这样才能够真正将这种便捷提供给用户。除此之外，为了促进电动汽车的发展，仅仅是企业自身努力是不够的，还需要国家在政策方面的支持和鼓励。国家需要明确当前的电动汽车发展趋势，认识到电动汽车发展对于电力营销的影响，通过政策合理的调控两者之间的关系，促进我国电动汽车行业的长久发展。
四、结语
综上所述，在今后的创新发展中，电动汽车的广泛推行不论是对增供扩销电力市场，还是大幅度提升经济效益上都会产生积极的引导作用。对此，各电网企业应对电动汽车发展机遇做出把握，充分整合现有条件资源加强能源供给网络建设，从不用层面做好营销分析，探索出更新颖的业务模式，以此来促进电量增长点的不断增加，也以此来真正实现经济、社会效益的有机融合，为电力营销拓展出更广阔的空间。
作者:李建华 王利强 孙景 单位:西安特锐德智能充电科技有限公司
电动汽车论文:市场环境下电动汽车的电力服务
【摘要】随着社会的发展，人们越来越重视环境的保护和治理。在当前的市场环境下，电动汽车也逐渐受到社会的广泛关注，彰显出蓬勃的生命力。电动汽车具有噪音低、效率高、污染低等特点，这些特点决定了电动汽车的开发前景非常广阔。笔者结合自身的经验，就市场环境下电动汽车的电力服务谈一谈自己的看法。
【关键词】市场环境;电动汽车;电力服务
一、前言
随着科技的发展以及当前能源紧缺，无污染和少污染、节约能源的电动汽车已经成为社会关注的热点。电动汽车的发展为企业的发展提供了新的发展机遇。企业要抓住时机，做好电力配套服务，及早进行开发和调研，制定好合理的电价，建立电动汽车的充电网络，较大程度上满足电动汽车快速发展对电力的需求，促进企业和电动汽车的共同发展。
二、电动汽车的特点
（一）可使用多种能源
电动汽车与普通的汽车不同，电动汽车可使用清洁能源，即二次能源，包括风能、太阳能、水力和核能等，这些二次能源可以产生电力供电动汽车使用，电动汽车的行驶不再拘束于石油资源。这样，一方面可以降低污染，另一方面也可以缓解石油资源带来的压力，较大程度上节省石油资源。
（二）噪音低
普通汽车在行驶的时候会产生较大的噪音，这些噪音大多数都是来源于汽车的动力部分，尤其是振动，非常明显。而电动力汽车则与此不同。与燃油发动机相比，电动力汽车的振动和噪音都要明显降低，尤其是在加速的时候，可以明显看出振动的幅度要比使用燃油发动机的汽车要低，噪音也非常低，这是燃油发动机汽车无法取代的优势[1]。
（三）污染低
普通的汽车在行驶的过程中会产生大量的二氧化碳。电动汽车则不同，电动汽车的驱动力主要是电力，而电力是一种绿色能量，不会让电力汽车在行驶的过程中产生有害的气体。即使部分电力汽车所使用的电力是由火力发电厂提供的，虽然火力发电厂使用了化石燃料，但是与同类型汽油车相比，火力发电厂的大气污染物排放量也非常低，不到10%[2]。
（四）效率高
普通汽车在制动的时候还有怠速损失，而电力汽车没有。电力汽车在制动的时候会将能量进行回收，超过80%的电池能量都能被回收后由电动机转化为汽车动力。由此可见，电动汽车的行驶效率非常高。
三、电动汽车市场环境下企业的思考
随着环境污染的加剧和能源的日益紧张，电动汽车的市场也得到进一步扩大，在市场环境下，电动汽车要想获得健康稳定的发展，不仅需要企业和电池配套厂商的合作，还需要电动汽车生产厂家以及政府的通力合作。尤其是供电企业，在这过程中发挥着十分重要的作用，扮演的角色也不简单，不仅需要给充电站提供电力，还要抓住形势，对充电设备进行研发，不断扩大供电企业的业务范围，同时还要建立健全充电服务体系，努力提高电力服务质量，在市场环境下取得核心竞争力，增强企业的实力。鉴于此，企业要抓住时机，和一些高等院校以及电动汽车制造商等进行紧密的联系，研发出便捷多样、符合电力系统要求的充电站系统。同时还要针对电动车充电电价进行合理的探讨和制定，既要制定便捷、安全的充电站管理办法，开发简便易行的收费软件，提高电力服务质量[3]。
（一）制定合理的充电电价
制定合理的充电电价是维持电力汽车市场稳定的前提和基础，企业可以根据充电站的性质制定合理的电动汽车充电电价。在目前已有的电价种类范围内，充电站可以结合实际情况做出相应的调整。比如常规性的充电站，可以按照商业电价的标准进行执行，同时在此基础上，再根据充电时间的不同执行分时电价，这样就可以提高充电电价的合理性。又如应急充电站，可以按照商业电价高峰时段电价进行执行。譬如某地的商业电价是每千瓦时0.872元，在高峰时段，可以将充电电价上调50%，每千瓦时收取1.3元，在低谷的时候可以下调50%，每千瓦时收取0.45元，这样可以较大程度上保障收费的合理性。除此之外，还可以针对电动汽车的充电电价采取另行制定的方式，如果供电企业全部承担充电站的建设资金，供电企业还要在制定充电电价的基础上对建设充电站成本的回收问题进行考虑，将计算出来的综合电价上报给物价部门，请求物价部门的批准[4]。
（二）建立电动汽车的充电网络
在设计和建设电动汽车充电站的时候，要根据电动汽车的技术特性和应用领域，充分考虑都充电电池的应急充电、常规充电、充电电流以及电压等级等一系列问题。电动汽车充电网络可以分为公共充电设施和家用充电设施两个部分，家用充电设施主要有带停车场的公寓或多层住宅、私人车库。而公共充电设施包含蓄电池更换站、应急充电站、常规充电站三个部分。应急充电站主要是一些临时停车场，比如电影院、超市、火车站和飞机场等，此外还有公共停车场。而常规充电站主要有公交车辆停车场、工作场所和居民区等。蓄电池更换站主要为客户提供更换蓄电池的服务，这些客户多数是没有能够及时为电池充电而续航里程又非常长的客户。电动汽车用户可以将自己已经耗尽的蓄电池更换下来，租用蓄电池更换站已经充满电的电池，这样不仅方便，而且十分快捷。对于已经换下来的蓄电池，蓄电池更换站可以在用电低估时间段进行充电，这样可以有效减少充电成本。应急充电站的作用主要是为了应急，通常都是建立在电影院、旅游景点、超市、购物中心、医院、酒店、火车站、机场等一些临时的公用停车场。应急充电站提供的电流非常大，一般在150安培到400安培之间，因为充电时间短，只有提供大电流才能在最短的时间内为用户的电动汽车充满电。也正是如此，企业在建设应急充电站的时候要保障设计上的安全性，防止出现漏电、触电事故的发生。常规的充电站是非常常见的一种充电站，相对于应急充电站，电流要小得多，充电的电流一般低于15安培，充电的时间非常长，通常都在6个小时左右。常规充电站的建设成本比较低，用户可以利用低谷时间段对电动汽车进行充电，这样不仅可以降低充电的成本，而且还能较大程度延长充电池的使用寿命。
（三）研发充电设备，扩大业务范围
电动汽车在我国的发展还处在一个起步阶段，但是发展前景非常广阔，这是毋庸置疑的。企业要抓住这个时机，加强对相关核心技术的研究，及早掌握核心技术，为电动汽车充电站设备的建设提供给良好的设备保障。随着能源的进展，电动汽车的使用数量也会呈现大幅度增长的趋势，在电动汽车中，充电机将会成为一个必备的设备，应用量也会大幅度增加。加上生产厂家少，科技含量高等特点，充电设备的利润率将会非常高，市场前景十分广阔。企业要抓住这个时机，借此扩大企业的业务范围。
四、结论
综上所述，随着人们对绿色环境和绿色生活的追求，电动汽车的市场也将会得到进一步的扩大。在市场环境下，企业要想获得健康稳定的发展，必须要抓住时机，通过制定合理的充电电价、建立电动汽车的充电网络、研发充电设备等方式，扩大企业的业务范围，增强企业的实力，提高电力服务的质量，促进电动汽车行业的健康发展。
作者:王利强 孙景 李建华 单位:西安特锐德智能充电科技有限公司