純電動客車的發展及其關鍵技術

齊洪磊 劉兆鑫

摘要：純電動客車（battery electric vehicles，BEV）是完全由可充電的電池（通常為磷酸鐵鋰電池）提供動力源，以電機作為驅動系統的新能源客車。由于使用電能，純電動客車在行駛過程中沒有廢氣排出，不污染環境，可實現零排放。

關鍵詞：純電動客車;發展;關鍵技術

1純電動客車的結構與原理

1.1純電動客車結構

純電動客車由電力驅動主模塊、車載電源模塊、輔助模塊等構成。

電力驅動主模塊包括整車控制器VCU、驅動電機控制器、驅動電機、機械傳動裝置和車輪等，功能是將存儲在動力電池（蓄電池）中的電能轉化為車輪的動能，并在客車減速制動時將車輪的動能轉化為電能充入動力電池。

車載電源模塊包括動力電池（蓄電池）電源、能源管理系統BMS和充電控制器等，功能是向電機提供電能、監測動力電池電源使用情況以及控制充電器向動力電池充電。

輔助模塊包括氣泵DCAC、油泵DCAC、低壓DCDC等，氣泵DCAC、油泵DCAC將整車高壓直流電轉變為380V交流電，提供空壓機氣源和助力轉向功能。低壓DCDC將整車高壓直流電轉變為24V直流電，給低壓蓄電池充電。

1.2純電動客車原理

整車控制器VCU根據加速踏板和制動踏板的輸入信號，向驅動電機控制器發出相應的控制指令，對電機實行啟動、加速、減速、制動控制。驅動電機控制器按照整車控制器VCU的指令和電機的速度及電流反饋信號，對電機的速度、轉矩和旋轉方向進行控制。機械傳動裝置將電機的轉矩傳輸給客車的驅動軸，帶動客車車輪行駛。

2純電動客車關鍵技術

2.1電池及其管理系統

電池即車載電源，又稱為電動客車的動力源，純電動客車用動力電池的性能對新能源汽車的發展起著至關重要的作用，是制約電動客車發展的關鍵因素之一?，F在的電動客車電池技術有了較大的發展。

電池管理系統BMS的主要功能有電池參數監測、電池狀態估計、在線故障診斷、充電控制、自動均衡、熱管理等。單體電池性能的變化能夠影響動力電池組的整體性能，所以電池管理系統監控整個電池組的同時還要兼顧單體電池的溫度、電量等性能，從而保持單體電池的一致性和均衡性。

2.2電動機驅動及其控制技術

電動機驅動控制技術是電動客車的關鍵核心技術，是電動客車動力電池的電能轉化為機械能的主要執行結構，其特性決定了電動客車的主要性能指標，直接影響車輛動力性、經濟性和用戶駕乘感受。電動客車良好的使用性能需要驅動電機具有高轉速、大啟動轉矩、寬調速范圍等特性，同時還要體積小、重量輕、效率高、動態制動強和高效能量回收等特點。

電動客車用電機主要有直流電動機、三相異步電動機、永磁同步電機、開關磁阻電機和輪轂電機等。目前，電動客車使用的電機以永磁同步電機為主。永磁同步電機的勵磁磁場是由磁鐵提供的，沒有勵磁電流，功率因數高，工作效率高，可在很大范圍內調整電機的功率和轉速，結構簡單，體積小，質量輕。隨著電動機與驅動系統的發展，控制系統也朝著智能化和數字化的方向發展，結合采用變結構控制、模糊控制、神經網絡和自適應控制等技術。

2.3純電動客車輕量化技術

電動客車車身的輕量化技術主要包括三個方面：選用輕量化材料，采用輕量化設計和輕量化的制造工藝。采用輕質材料優化結構，比如車身板件和結構件使用優質高強度鋼材或輕質鋁鎂鈦合金材料，能夠使整車整備質量降低10%到20%，保證車身質量的同時可以顯著降低車身質量;輕量化設計是針對車身的優化設計方法，通過CAE強度分析的手段對結構尺寸、形狀等方面的優化，保證車身結構性能要求的同時減少多余材料。

2.4純電動客車節能化技術

進入到后補貼時代，純電動客車能量消耗率已經成為評價新能源車輛的最重要性能指標之一，是提升車輛市場競爭力的重要手段，同時也是困擾新能源車輛的行業難題。如何從技術手段降低百公里能量消耗，解決用戶的用電焦慮，也是各主機廠目前正積極研究的核心技術。

同時結合目前整車智能化發展水平，可針對插電式混合動力客車、純電動客車等新能源客車的運行特性，制定了相關控制系統功能構架，開發分模塊通用化控制策略模型;開展面向復雜城市公交循環的大數據深度學習方法研究，開發駕駛員意圖量化、車輛載荷與坡道估算、交通流聚類識別技術，對城市公交工況的深度分析與量化，搭建AI控制算法，實現“人-車-路”三維度完美匹配，車輛越跑越節能。

2.5智能網聯技術

隨著AI人工智能，無線互聯網技術的日趨發展，汽車越來越朝著“智能化、網聯化、電動化、共享化”新四化方向發展。自主電池、自主驅動系統、自主控制器等一大批國產技術的成熟，已打破原來內燃機客車核心控制技術被國外供應商壟斷的狀況，也為車輛的新四化發展提供了契機。高級輔助駕駛、自動駕駛、OTA遠程升級已成為汽車發展的主要趨勢，未來具有廣闊的發展空間。我國智能網聯汽車應該逐步適應經濟社會發展的實際需求，朝著智能化、現代化的方向邁進。

結束語

純電動客車無內燃機產生的噪聲、排放，電機噪聲也比較小，因此整體噪聲低、排放零污染，有利于降低城市噪音污染，打造宜居城市目前，隨著純電動客車技術日趨成熟，鋰離子電池的安全性、能量密度等越來越高，車輛續航里程越來越長，車輛使用成本越來越低，充電基礎設施越來越完善。新能源客車畢竟逐步替代傳統能源客車。

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