發布時間：2022-05-23 08:21:06
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇電動汽車論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1電動汽車的電池管理系統
電動汽車的電池管理一直是電動汽車關鍵技術中的一大難題。電池管理系統（batterymanagementsystem，縮寫BMS），主要對象是二次電池。二次電池存在下面的一些缺點，如存儲能量少、壽命短、使用安全性、電池電量估算困難等。為了能夠提高電池的利用率，防止電池出現過充電和過放電，延長電池的使用壽命，監控電池的狀態，BMS主要用于對電動汽車的動力電池參數進行實時監控、故障診斷、SOC估算、行駛里程估算、顯示報警，充放電模式選擇等，并通過CAN總線的方式與車輛集成控制器或充電機進行信息交互，保障電動汽車高效、可靠、安全運行。
2電池管理系統存在的問題
在電動汽車普及的進程中，電動汽車的電池充電管理是重要的一個環節。在硬件方面要求電池管理系統和充電機之間單獨使用一路CAN總線，該CAN總線獨立于動力系統控制之外。而現有的電池管理系統只有兩路CAN接口，其中一路用于電池管理系統內部通訊，另一路用于和動力系統控制通訊，沒有多余的CAN接口和充電機之間通訊，需要制定解決方案，包括電池管理控制箱結構、BMS系統硬件和充電機之間的硬件連接信號、電氣配線等電池管理系統硬件的更改；而在軟件方面，則要進行充電機與電池管理系統間通信協議的開發，包括與道路車輛控制系統的通信網絡兼容，通信協議的物理層、數據鏈路層、數據幀格式遵循的規定；充電機和BMS對電壓、電流和溫度等參數的監測與設置等。
3電池管理系統的改進設計
3.1BMS系統硬件實現
本文所述系統采用專用的電池控制芯片LTC6802實現系統的分布式管理；重新設計電池的參數采集模塊、均衡控制模塊、數據處理模塊、通訊模塊、故障處理模塊等；系統內部采用SPI總線進行數據和控制命令的傳輸，主控芯片通過CAN總線實現與整車控制器的通訊。（1）參數采集模塊：LTC6802電壓檢測芯片可以對電池電壓進行實時檢測；有輸入引腳專門用于溫度傳感器的輸入；采用ACS758LCB-050B電流霍爾傳感器進行電流檢測，可采用直流、交流電流，并且強電側與電子電路邊具有很強的隔離作用，性能穩定。（2）均衡控制模塊：若電池管理系統檢測到的電池電壓在正常范圍內，系統根據設定的SOC估計算法對電池進行SOC估計，當電池組中出現電壓異常時，控制系統就會根據設定的均衡算法進行均衡控制，由控制器LTC6802完成，通過對其控制字的寫入，控制LTC6802引腳S的開關動作，實現均衡開關矩陣的控制。（3）數據處理模塊：以單片機編程的模式進行數據處理。根據系統具有的功能分為若干子程序，包括：SOC估計、故障分析、信號監控、報警等。（4）通訊模塊：采用CAN總線通訊協議。包括內部通訊和外部通訊，內部通訊對參數采集模塊所采集的數據進行記錄后傳給數據處理模塊，并將數據處理結果反饋給數據采集模塊及故障處理模塊；外部通訊通過CAN總線與PC機進行數據交互，使用戶更直觀的對BMS內部的數據進行監控及處理。（5）故障處理模塊（保護電路）：控制LTC6802的引腳對故障信息做出相應的處理，利用紅綠二極管對于告警及保護信息進行光警報，并輸出報警信息，自動控制調節充、放電或切斷電路。
3.2BMS系統上位機軟件實現
PC機通過CAN總線與下位機進行通訊。下位機的采集模塊所采集上來的電壓、電流、溫度數據等上傳給上位機，上位機對采集上來的數據進行保存、處理及顯示。（1）上位機軟件數據存儲模塊：由于電池組數據量比較大，監控數據的記錄采用占用空間比較小的二進制流進行存儲。XML提供了更強有力的數據存儲和分析能力，而且XML極其簡單，XML的簡單使其易于在任何應用程序中讀寫數據。（2）上位機軟件通訊模塊：上位機與下位機之間采用CAN通訊，協議采用CAN協議2.0B擴展幀格式；通訊速率為100Kbps；物理層匹配電阻120Ω。上位機呼叫BMS并下發命令，BMS收到命令后返回響應信息。PC等待500ms后如尚未接收到BMS響應或接收響應信息錯誤，則認為本次通信過程失敗。
4結語
電池管理系統的改進設計已在電池廠商、充電機廠商和電動汽車生產廠商中得到應用，當前研發的電池管理系統都已具有多路CAN接口（最少3個），充電機與電池管理系統通信協議已按統一標準進行了設計與測試，解決了電動汽車的充電問題，能夠推進電動汽車的普及進程。
作者：王刃峰 單位：黑龍江農業工程職業學院
目前，世界范圍內都在推動電動汽車技術的研究與使用，但在電動汽車的使用過程中，由于其控制系統部分比傳統汽車復雜，故障診斷需要綜合電池、電機及整車的參數來進行綜合判斷，目前還依賴于有經驗的工程師到現場進行診斷與維修，因此汽車故障診斷技術應用而生。文章詳細闡述了一種集本地和遠程診斷于一體的手持式故障診斷儀，該診斷儀參考了ISO和SAE的標準進行設計，可以對某些參數進行標定。
1故障診斷儀系統結構與功能
1.1結構
圖1示出電動汽車用手持式故障診斷儀的系統架構圖。由圖1可以看出，該診斷儀的系統架構及工作方式為：手持式故障診斷儀通過CAN總線讀取電動汽車ECU單元中的故障碼，現場維修人員可以選擇是否將該故障碼通過無線網絡發送給遠程故障診斷服務器。如果選擇不發送，現場人員則根據故障碼對現場的故障進行診斷排查，故障排除后清除ECU單元中的故障碼，如果選擇遠程故障診斷，現場維修人員需等待遠程故障診斷服務器返回給現場維修人員的維修意見，從而指導現場人員的工作。
1.2功能
1.2.1本地和遠程診斷功能
該診斷儀讀取電動汽車ECU單元中的故障碼，現場維修人員通過故障診斷儀的顯示屏幕讀取故障碼，通過該故障碼確定故障的部位或故障級別，對故障進行檢查排除。同時將該故障碼及故障處理方式通過無線網絡遠程發送給遠程故障診斷服務器，用于指導其它遠程故障診斷，同時清除ECU單元中的故障碼。如果現場維修人員讀取的故障碼不能進行故障排除，可將該故障碼上傳至遠程故障診斷服務器，遠程故障診斷服務器將診斷數據庫中對應于該故障碼的診斷信息反饋給現場人員，現場人員通過該信息進行故障診斷。
1.2.2本地和遠程標定功能
本地和遠程標定功能類似于本地和遠程故障診斷功能，當現場維修人員對一些參數進行標定時，可以通過手持式故障診斷儀的標定功能對電動汽車進行現場標定，如果對一些標定參數不能確定，可以請求遠程故障診斷服務器進行遠程標定協助。
2硬件系統架構
可以看出，該診斷儀的硬件電路設計，主要包括CPU控制與外圍電路設計、CAN網絡接口電路設計、可靠性保障電路設計及電源電路設計等。
手持式故障診斷儀通過電源電路給整車設備供電，并通過CAN網絡接口讀取ECU單元的故障碼，該故障碼可以通過USB接口進行存儲，也可以通過無線通信模塊發送給故障診斷服務器。
3軟件系統架構
基于無線通信的電動汽車用手持式故障診斷儀的軟件系統架構，包括手持式故障診斷儀與遠程故障診斷服務器軟件架構兩部分。
可以看出，該診斷儀軟件架構包括：讀取和清除故障碼、診斷數據庫和軟件升級等。其中軟件和診斷數據庫升級以及請求遠程標定功能均需在無線通信功能使用的情況下才可以使用，否則該手持式故障診斷儀僅僅是由現場使用人員操作的一款診斷設備。
遠程故障診斷服務器的軟件系統為了配合手持式故障診斷儀的使用，主要包括：遠程故障診斷、遠程標定、手持式故障診斷儀診斷數據庫升級、軟件升級以及自身的數據庫升級與更新。
軟件系統的總流程，如圖4所示。通過圖4可以看出，該軟件有診斷、升級及標定模式3種。這3種模式是互斥的關系，現場人員需根據具體情況對功能進行選擇。
4結論
文章基于無線通信的電動汽車用手持式故障診斷儀的設計，實現了高效率的診斷和排除故障。該設計在提高工作效率的同時，大大縮短了維修人員的培訓周期，由于其設計的先進性及功能的多樣性，有利于節省電動汽車保養及維修方面的人力、物力及時間。
作者:于蘭 李志平 辛明華 周能輝 單位:天津清源電動車輛有限責任公司
1驅動系統參數匹配
驅動系統是純電動汽車的優秀，其基本特性參數的選配必須滿足整車動力性能要求。通過計算，合理選擇動力系統各部件的參數，并將其進行有效匹配，才能設計出高性能的純電動汽車。
1.1電機最大功率計算
為滿足純電動汽車整車性能，通過3種方法計算電機最大功率Pnmax，即:根據汽車最高車速確定的功率即額定功率Pne;爬坡度確定的功率Pna;加速性能確定的功率Pnc。根據整車設計參數，可計算出上述3個功率值，取其中最大者作為電機最大功率選取參考值，即Pnmax≥maxPne，Pna，P[]nc。根據表1、2所給出的參數，由以上公式(1)—(3)，計算求得Pne為22.64kW，在坡度為20°，以35km/h的車速爬大坡時，Pna為55.66kW，同時求得Pnc為45.78kW。因此，取Pna的值作為電機最大功率選取的參考值。
1.2電機功率與轉矩選擇
電機在工作時，其性能分為連續工作性能和短時工作性能。電機的額定值決定了其連續工作特性，短時工作特性是電機過載一定倍數之后的轉矩功率特性。在電機轉速與轉矩選擇時，通常以純電動汽車的常規車速來確定電機的額定轉速(電機通常運行的轉速)，再通過電機的額定功率和額定轉速求出電機的額定轉矩。
1.3電池組參數設計
動力電池是純電動汽車唯一的動力源，其攜帶的總電量是整車動力性和續駛里程的基本保證。電池組的總電量與電池單體的容量和組合形式有關，而動力電池的單體電壓和組合形式又直接決定了其為電機提供總電壓的大小。動力電池參數匹配主要包括電池類型的選擇、電池組電壓和容量的選擇。根據純電動汽車對目標性能的要求，綜合考慮整車所需的動力電池總電量、動力電池單體類型以及其組合形式后，計算確定動力電池單體數量。
2底盤系統設計
在純電動汽車底盤系統中，動力系統需要重新架構，因此總布置方案改變較大。目前，電動汽車底盤設計主要運用2種方式，即:根據設計需求，在傳統車平臺基礎上進行局部改制;開發“電動化、模塊化、智能化、集成化”全新理念的底盤系統。本文采用的方式是基于原有車型平臺進行局部改制。底盤系統中，大部分子系統的工作原理沒有發生變化，改制后需對底盤及整車進行重新總布置，重新計算軸荷分配對懸架系統性能造成的影響，然后對懸架系統做出相應調整。
2.1電機、減速器布置
電機、減速器的布置在原發動機前艙布置的基礎上進行，布置時應考慮如下幾個因素(以下X、Y、Z方向為車輛坐標系坐標軸方向，即當車輛在水平路面上處于靜止狀態，坐標原點與質心重合，X軸平行于地面指向正前方，Y軸指向駕駛員右側，Z軸通過汽車質心指向正上方):1)電機、減速器外輪廓距離左右縱梁的空間寬度應一致，以便于安裝懸置;2)減速器輸出軸中心線布置在滿載前輪中心線附近，差速器輸出軸與前輪中心連線盡量接近;3)減速器后部應與副車架、轉向機構都留有安全距離;4)電機三相線進線與控制器出線方向位置相協調;5)半軸在YZ平面內與Y方向夾角，空載時應小于15°，滿載時小于7°;6)電機布置位置應在整車滿載條件下確定。確定減速器輸出軸位置后，電機定位可繞減速器輸出軸旋轉，電機的輪廓上限不超過縱梁上平面，電機右側為3相線接口，電機控制器放置于電機正上方;電機位于減速器右側，如圖2所示(以下示意圖均是通過對各元件的簡化建模后得到)。差速器中心平面相對XZ平面偏左200mm，電機減速器集成體外輪廓距左側縱梁最小170mm，距右側縱梁最小60mm。該設計方案中，根據電機減速器集成體的尺寸分布，將差速器中心平面布置與整車中心平面基本重合，左右半軸通過萬向節將車輪與減速器的輸出軸連接起來，在YZ平面上，左右半軸與前輪中心線的夾角相等，在核算半軸與前輪中心線夾角時計算一側即可，如圖4所示。裝配時電機、減速器集成體與車架的連接點一共有3個，分別位于左側縱梁、右側縱梁、副車架。左側縱梁懸置軸線平行于Y方向，限制X和Z方向運動;右側縱梁懸置軸線平行于X方向，限制Y和Z向運動;副車架上的懸置軸線平行于Y方向，限制X和Z方向運動。
2.2前后艙元件布置
如上所述，將電機、減速器布置在原發動機前艙位置，同時DC/DC、電機控制器、空調壓縮機等相應電氣裝置均布置在前艙。可利用各元件的外形尺寸將各元件簡化為長方體模型進行布置，從車輛前艙上方往下俯視，如圖5所示。原車的后艙容積約為0.43m3，將車載充電器、電源管理器、配電箱、直流空氣開關布置在后排座椅背后，并且設計拱形支架，使其不影響備胎的放置，布置示意圖如圖7所示。同時，可設計一個大蓋板，將這幾個器件蓋住，以達到從后面看車內美觀的效果，后艙電器蓋板采用塑料件制成，以減輕整車質量。
2.3動力電池布置
本設計將電池單體集中布置于一個電池包中，動力電池包中共布置了100個電池單體，包內電池單體總共分為6排，沿車輛X方向，前部3排電池臥放，后部3排電池立放，以保證其與后排座椅地板形狀相統一，同時通過串聯形式將所有單體進行連接，如圖8所示。電池包采用無上蓋結構，利用車身地板及四周安裝板和加強板形成電池包的上蓋。電池包外殼可采用鈑金件折彎和焊接的工藝形成箱體，翻邊形成安裝板，可實現在安裝孔定位時與車身地板的模具統一起來。同時，電池排布上充分利用車身地板下方空間，與車身地板的形狀一致，以最大程度節省空間，為避開后輪擺臂安裝座和后輪罩在電池包后部兩邊開有2個缺口，如圖9所示。動力蓄電池布置在座椅地板下方，并且盡量保留了車身地板形狀，該布置的電池包是車輛的最小離地間隙位置，如圖10所示。該布置保證了駕乘人員安全，給貨倉和備胎留下了一定的空間，同時還考慮了電池包整體快速更換原則，方便電池包的整體更換。該動力電池單體質量為3.1kg，電池單體共310kg，加上電池包殼體及加強等附件結構，電池包總質量約385kg。該布置后電池包重心位置距離前軸水平距離為1558mm，前、后軸軸荷比例分別為49.4%和50.6%，滿足GB7258—2012中關于軸荷的要求。
3車身設計
純電動汽車車身設計是整車設計的重點之一，其設計效果對整車性能(如續駛里程、加速時間、爬坡性能等)的影響顯著。同時，車身必須達到足夠的結構強度以及滿足其他性能指標(如安全、耐久性、NVH、工藝等)。國內外對純電動汽車車身設計研究較多，目前主要是應用多種輕量化材料，同時集成結構設計優化和先進制造技術及工藝等手段進行設計［8］。基于以上所述，本例中電池包安裝在車身地板下方，其外殼設計及電池單體布置時盡量與車身地板的形狀一致。同時，電池包布置時考慮了整體快換原則，根據設計需要及電動汽車相關安全規定，上車體可直接由原傳統車平臺提供，但原車身地板在結構上必須做出相應更改。
3.1更改因素
為滿足要求，設計地板時考慮的因素如下:1)電池包安裝于車身地板下方，根據電池實際布置，為達到電動汽車安全法規相關要求，需抬高地板高度;2)車身地板下方要根據電池包外殼的形狀設計密封的加強梁，用于安裝電池包，并且與電池包共同形成電池包空間;3)車身地板下方需焊接3個支撐桿，該支撐桿用于支撐電池包中部變形產生的載荷，同時也用于安裝時的定位;4)車身地板上方需設計螺孔，用于安裝中央通道蓋板;5)設計中后排地板高度升至與前座椅安裝支架一致，需在車身地板上重新設計凸臺結構用于座椅安裝;6)車輛地板結構發生變化，側碰剛度發生變化，需重新校核，車身地板的承載能力同時也需要校核;7)新設計車身地板與周圍鈑金件的連接與原車不同，需重新設計。
3.2結構設計
根據以上設計需求，從車身底部右后邊向上斜看改進后的車身地板結構如圖12所示，其側面剖視示意圖如圖13所示。圖13中的臺階面從左至右依次表示:后排座椅安裝面、后排座椅腳地板及前排座椅安裝面、前排座椅腳地板。車身地板與電池包安裝梁通過車身焊裝構成車身的一部分，而中央通道蓋板在整車裝配線束后，再通過螺釘或螺栓固定在地板上，用于構成線束的通過空間。本例中由于車身地板在電池包的基礎上進行了抬高和展平，使得后排座椅的H點與腳地板的垂直距離減小，從原車的400mm以上減少至250mm左右，但是仍然符合一般乘用車布置設計要求。座椅下方安裝板展平后，重新設計了小的安裝支架結構，使得坐墊底座輕微改動。本設計在適當的地方加強了車身地板設計剛度，以滿足整車碰撞法規要求和承載要求。綜上所述，前后艙、動力電池包及與車身地板之間的布置關系如圖14所示。
4整車性能
改制后的純電動汽車整車基本性能可通過理論計算求得。將以上計算選取的各項參數導入Matlab軟件，并通過編程獲得部分相關性能曲線，結果如圖15—18所示。圖15是不同車速電機需求功率曲線。可知，在整車運行過程中，電機的需求功率隨整車車速變化，其大小隨車速增加而增大。其中，車速為50km/h時，電機滿足整車基本要求的需求功率為6.02kW;當車速為80km/h時，電機的需求功率達到13.41kW。圖16所示是不同爬坡度的電機功率曲線。圖16是在35km/h的車速勻速爬坡情況下獲得，曲線反映出電機需求功率與爬坡度成正比例關系。在爬坡度為零時，電機功率為0.47kW;當爬坡度為14.05%(8°)時，電機功率為24.63kW;當爬坡度達到36.40%(20°)時，電機需求功率最大，達到55.66kW。圖17是在電機額定功率、整車空載狀態下，整車的百千米加速時間曲線。由圖可見，車輛從原地起步加速至50km/h時，時間為5.66s;(50～80)km/h所用時間為6.16s;整車車速達到100km/h時，共用時為19.34s。圖18是不同條件的加速度與時間的關系曲線。可以看出，車輛在實驗質量－電機額定功率、車輛空載狀態、車輛滿載狀態下，其起步加速度大小不同。在車輛起步時，加速度的值最大，圖中3種條件下分別為2.63、2.41和0.84m/s2。在車輛起步后的一定車速范圍內，加速度大小基本保持不變;當車速達到一定值后，加速度開始逐漸減小，最后變為零，此時車速達到最大。其他數據，如等速(60km/h)續駛里程大于260km，最小轉彎半徑小于11m，整車滿載時最小離地間隙為147mm等。這些理論計算數據均達到了前期設計的性能目標要求。
5結束語
純電動汽車在能源利用率、減少排放污染、降低噪聲方面所具備的顯著優勢，對目前能源危機、環境污染問題均可起到有效緩解作用。本文針對基于傳統汽車平臺的純電動汽車改制進行了重新設計，各總成布置合理，將選配的數據導入matlab程序獲得了相應的車輛性能曲線。結果顯示，所有性能數據能夠滿足本文所提出的整車目標性能要求，將為該純電動汽車下一步整車優化提供有效參考。
作者：何勇彭憶強王子江王海單位：西華大學交通與汽車工程學院四川汽車工業股份有限公司新能源汽車研究院
一、舊技術體系的不適應性
汽車發展的歷史表明，上個世紀前三十年曾經興盛一時的電動汽車與燃油汽車的市場地位發生了逆轉，燃油汽車后來居上成為歐美發達國家千萬家庭的寵兒，電動汽車則淪為在特定封閉區域使用的專用工具。導致這一逆轉的原因與當今電動汽車遇到的困難并無二致。近百年來，電動汽車技術雖然在電池、電機、電控等各個方面都有長足的發展，其根本技術架構卻無大的改變。在此期間燃油汽車不僅自身技術日臻完美，與其相配套的道路、停車場、加油站等服務設施也日益完備。今日，正像“汽車社會”、“汽車文化”等學術用語所蘊含的那樣，汽車（主要是燃油汽車）不僅已經成為現代社會的生活必需品，也被賦予了豐富的文化內涵。在此背景下如果無視電動汽車現存的諸多不便，奢望人們放棄燃油汽車改用電動汽車就等于要他放棄原有的生活習慣和價值觀念，無異于讓人棄用智能手機改用固定電話，讓人棄液晶電視而改用黑白電視，其難度可想而知。因此，在發展電動汽車已經確立為國家戰略的當下，重新謀定發展路線和發展策略應該成為當務之急。在我國這樣一個汽車普及率不及美國的十分之一、三分之二的新車出售給初次購車者的發展中大國，電動汽車或許只有面向家庭的首輛車，也就是說能滿足跨區域遠程行駛需求才有出路。既然源于十九世紀的現行電動汽車技術架構無法滿足這種需求，何不回到原點從零開始進行頂層設計，創造一個新的技術體系。
二、新技術體系探討
在續航里程短、充電時間長這兩個妨礙電動汽車遠程行駛的關鍵障礙中，續航里程雖然受電池技術制約難以比肩燃油汽車，但續航150公里～200公里還不難實現。這個距離相當于在高速公路上駛過三四個服務區或大多數人日常行駛兩三天的路程，只要電力耗盡時快速得到供給，駕駛電動汽車500公里一日往返、1000公里朝發夕至亦非難事。如此，快速電力供給就成為問題的焦點。既然沿用先開發出電動汽車而后為其配套電力供給體系的傳統發展策略不能解決問題，那么運用一下逆向思維，先規劃一個滿足需求且容易實現的電力供給體系，然后再開發適應這一電力供給體系的電動汽車會怎樣。出現總理所講的“顛覆性技術”也未可知。說到快速電力供給，首先需要界定電力供給的快與慢。多年來，人們已經習慣于燃油汽車加油所需的數分鐘時間，電動汽車的快速電力供給采用這一標準順理成章。從物理學原理來看，現存的三種電動汽車電力供給方式中，快速充電相對來講接近這個標準但也需數倍于加油耗時的30分鐘（80%），普通充電所需的數小時可說是天壤之別，只有換電方式符合標準。有報道說特斯拉換電站一分半鐘可以完成一次換電操作。自從曾經的明星換電運營商BetterPlace破產以來，支持換電的觀點似乎已經銷聲匿跡。但是，既然特斯拉又開始換電了，事情看來尚存回旋余地。多數專家認為BetterPlace的換電方式一是換電站建設運營成本高，二是電池不能在多種車型間通用，使其最終走向破產。BetterPlace的失敗說明它的換電方案和商業模式行不通，但是如果據此斷定換電方式行不通特斯拉首先不會認同。達成一個既定目標從來都不止有一種方法，能否成功在于能否尋找到技術可行、經濟合算的解決方案，將問題簡單化的最有效手段莫過于“分解”。例如古代印刷書籍采用雕版印刷技術，一頁印版雕成書頁的內容布局、字的形狀、大小無法更改，一部書的雕版需要具有高超技藝的雕刻工匠耗費大量時日，因而書籍昂貴。活字印刷技術普及之后，一套字模可以反復用來鑄造鉛字，而后隨意排成印版，字模和鉛字的通用性保證了印刷成本的低廉。如果說快速電力供給是電動汽車的必然選擇，BetterPlace失敗的主要原因是沒有實現電池通用化，而將雕版上的字符分解為一個個鉛字可以破解通用化難題，那么何不嘗試一下將電動汽車的大箱電池組分解，代之以多個（比如說十個2kWh的）參照電動自行車鋰電池標準的小箱電池。以小箱電池為基礎可以構建一個簡單的快速電力供給體系。只要電池體積和重量都適合人力搬動，而且借用電動自行車鋰電池適合快速裝拆的安裝結構，換電作業就可以采用純人工方式。從人工換電出發，繼而將換電站的充電功能剝離出去，剩下的數個收納電池的專用周轉貨架和兩三個操作人員就能構成一個典型的簡約換電站。接下來要做的是，將從各個換電站剝離出來的充電服務匯集到一個大型的儲能電站，充分利用夜間電網的低谷電力為電池充電。最后用貨運車輛在換電站與儲能電站之間往返穿梭，為各個換電站運來充滿的電池并帶走放空的電池。在這樣一個類似WI-FI無線局域網架構的電力供給體系中，如果說換電站好比WI-FI熱點、儲能電站好比無線路由器、貨運車輛好比無線電波，一個個標準電池好比“無線電波”所攜帶的數字信號，那么電動汽車就相當于移動終端。可以預見，流通的商品從電轉化為標準電池、消費者支付滿電電池和空電電池之間的差價，上述電力供給體系各個利益相關方都能獲得顯而易見的經濟收益。第一個受益者是電動汽車的購買者，不為電池付費卻可以盡情享用別人提供的電，自然也就無需關心電池的價格壽命幾何。電池制造者則不再因百來個“雞肋”般的訂單而苦惱，可以日復一日地生產同樣的電池。電動汽車制造者不再為選用多大的電池而殫精竭慮，可以按自己的喜好靈活設計續航里程，只需考慮如何將所需個數的電池塞進車里。城市的管理者不必再為從哪里擠出充換電站的建設用地、為如何壓迫小區物業放行充電樁安裝、為可能到來的配電網增容改造而苦惱，只需將電動汽車的基礎設施建設交給電力供給體系的運營者就萬事大吉。電力供給體系的運營者的收益則更大。先是從“先有雞還是先有蛋”的無休止口水官司中脫身，不說“雞”也不說“蛋”，轉而建造一個相當于自然界中“野生原雞”進化地位的儲能電站，先收獲著電網峰谷電價差的利益，隨著電動汽車擁有量的增加逐步轉身為充電工廠，等到流通中標準電池壽命期來臨梯級利用自然而然地發生，充電工廠再一次轉化為儲能電站。其次電力供給體系運營者不必煩惱換電站如何“建”只需籌劃“擱”在哪里，只要能騰出幾十平米的場地，加油站、公共停車場、居民小區、工廠商場都可以加入換電站的行列。
不僅如此，這些換電站的數量、換電站的地點和容量可以隨時根據形勢的發展任意調整。長遠看，不僅這樣的儲能電站很容易與風力光伏電站相融合，如果將標準電池看作一個大的“充電寶”其應用領域甚至可以涵蓋日常生活、生產的方方面面。有了電力供給體系和適合人工換電的小箱標準電池，接下來的課題就是能否將這些標準電池用于電動汽車的電源系統。其關鍵在于處理好三個問題：一是電池的安裝位置，二是電池固定可靠便于快速更換安裝結構，三是電池與電機之間的電氣連接關系。對于采用一個大箱電池的電動汽車而言，考慮到車內空間和車輛重心、軸荷，其安裝位置大多利用座椅下的空間安裝在車輛下部中間位置。當采用多數個標準電池時，安裝位置不僅可以在前后座椅下面還可以在引擎倉或者行李箱的邊角處分布安裝，設計者的選擇自由度大大提高。若說電池安裝結構，QB/T4428-2012《電動自行車用鋰離子電池產品規格尺寸》所定電池外殼滑槽及配對的安裝滑道是現成可用的，既安裝可靠又方便插拔。至于電池與電機間的電氣連接關系則需要多些文字加以說明。電動汽車以數個小箱標準電池為電源，除去上面所述種種以外還可為解決高電壓觸電風險、簡化整車電池管理系統、簡化電池熱管理等電池相關問題創造機會。通常的電動汽車為在限制過大電流的條件下保證驅動電機的輸出功率，單個大箱電池的工作電壓多在300V以上。將電壓分解給十個小箱標準電池，每個標準電池的電壓就低于40V，處于安全電壓范圍內。如果不將這些電池串聯一起而是分別經逆變器接入驅動電機，高電壓的弊端就可以徹底根除。驅動電機可以相應地將定子繞組分解為十個分繞組，工作時各個分繞組產生的磁通勢相疊加與原繞組相當。各個標準電池分別接入驅動電機還可以帶來一個好處，電池均衡的對象不再是整個電源系統而轉化為各個標準電池，所涉單體電池數量僅為整體電池的十分之一。更有意義的是，十個標準電池分別經逆變器接入具有十個分繞組的驅動電機，其功效相當于用十個小電機共同承擔電動汽車的驅動。從理論上講可以分別控制每個分繞組參與或者不參與驅動，利于電動汽車應對多種復雜工況。尤其是在電動汽車起步或者加速時確保全部分繞組參與驅動抑制大電流沖擊，巡航行駛時控制各個分繞組逐次停歇方便相應的小電池散熱，當某個分繞組或者為其供電的標準電池發生故障時其余分繞組繼續工作就能避免電動汽車突然失速。
三、總結
總之，既然欠缺遠途行駛能力是源于十九世紀的現行電動汽車技術架構的系統性缺陷，那么基于現有電池技術構建新的、技術可行經濟合算的、涵蓋電力供應和電源及驅動系統的電動汽車技術架構，或許是化解電動汽車諸多難題的有效路徑。
作者:莊森 禹茜 單位:鄭州大學
一、發展規律
1.環境可承載規律。
決定汽車產業的發展規律中環境的可承載規律也影響重大。隨著現在各大城市的污染逐步加深，越來越多的人開始將環境惡化的原因歸結到汽車的使用上。因此，必須找到一種低污染或零污染的交通工具，這樣才能解決實質問題。
2.技術推進規律。
電動汽車作為新一代的交通工具其技術組成不僅包含了原有的機械技術、驅動技術和控制技術，還使用了最新的電力電子技術和信息技術等高端科技，這些技術的全面發展是推動電動汽車產業化的重要因素，并且為其發展打下基礎。
3.市場拉動規律。
每一個產業的發展都離不開產品的實際使用價值，只有產品的使用價值得到認可才能夠促進產品的再生產，而產品的使用價值是需要通過銷售市場來體現的，任何一個產業都會遵循這個規律。當今世界經濟全球化的浪潮高漲，想要推動電動汽車的產業化發展必須要注重對其市場的培育和開發。
二、與我國國情相結合
我國的國情有著非常明顯的區別于他國的特點，具體表現在:人口數量大、人均資源量小、經濟增長方式以粗放型為主、市場體系尚不完善、相關法規尚不健全等。電動汽車的產業化發展要做到主動與我國的國情相結合，改變以往被動適應的固有方式，讓產業和經濟兩方面和諧發展，以科學的發展理念為指導，依照國情制定合理的產業化途徑。
1.與我國能源現狀相結合。
隨著近些年我國汽車保有量的迅速增長，年均石油進口量不斷上升，汽車燃油消耗量逐年增加，發展電動汽車產業首先要解決能源消費結構的問題，緩解我國的能源危機，保證能源的安全穩定。
2.與我國環境現狀相結合。
新時期越來越多的人已經注意到了人與自然和諧發展對人類的重要性。進行產業化的電動汽車發展過程要注重其與環境的適應能力和相互融洽程度，適應我國的環境特點，發展零排放的低能耗工程。
3.與我國汽車工業的技術水平相結合。
面對目前我國汽車技術依舊沒有實現完全的自主知識產權的國情，電動汽車產業在發展之初，要牢牢把握住各國均處于發展初級階段的情況，積極地加大研究投入，讓產業化帶動我國的電動汽車技術走在世界的前列，增強我國的汽車工業國際競爭力。
4.與我國汽車市場現狀相結合。
近10年，我國汽車產業呈現狂飆式發展，汽車銷量從2001年占全球4.3%，到2010年攀升至23.5%，成為全球第一汽車生產和消費大國。未來10年我國汽車將進入第二個高速增長期，我國將逐漸步入“汽車社會”，迎來汽車消費大眾化的時代。據專家預計，至2015年國內汽車的產能將達到3800萬輛，消費量將達到3000萬輛，我國汽車消費將占全球汽車總消費的25%左右。這為電動汽車產業發展提供了巨大的市場需求。電動汽車產業在開始發展之初，認清我國汽車市場的現狀和經濟規律，充分利用汽車市場的競爭機制，減少國家政策對市場競爭的過度干預，在短期內促進電動汽車產業按照市場規律得到最快發展。
5.與我國汽車法律法規體系相結合。
因此，在實際操作中要從社會的角度出發，在維護汽車產業利益的同時努力把產業的附加影響降到最低。促進我國汽車產業相關法律體系進一步完善。從政策層面看，我國已經將新能源汽車列入戰略性新興產業，國家頒布實施的《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012—2020年)》提出，2020年中國將構建起支撐電動汽車大規模產業化的關鍵零部件產業體系，這必將為促進我國整個電動汽車產業健康發展奠定堅實基礎。
三、與國際電動汽車產業接軌
為了發展汽車工業常常需要通過市場來換取技術，中國市場的發展受制于別國的先進技術。因此在電動汽車產業發展之初，應當積極投入電動汽車技術的研發，爭取在世界上取得超前的地位，從以下幾個方面做好相應的工作。
1.以技術研發為基礎。
首先，要將優秀技術作為追求的主要目標和研究投入的主要方向。只有掌握了產業的優秀技術才能夠真正掌握產業的“命脈”，實現產業鏈的水平分工，給產業的進一步發展提供充足的動力。
2.注重調整汽車產業結構。
將結構調整貫穿于電動汽車產業發展的始終,在產業化發展的全過程中，要注意到產業結構的調整和優化問題，政府部門不要將注意力集中在勞動密集型和資本密集型的產業上，而是多關注高科技的優秀產品和技術，通過充分的思考來指導產業的健康發展。
3.積極進行產業轉移。
產業化的發展不僅需要全球的資源，更需要全球的市場。從國內外環境看，國際汽車產業呈現由汽車制造向汽車研發轉移的趨勢。我國作為新興國家的代表，將從電動汽車產業研發轉移中獲取更多機會。我們需要適時地制定出產業發展的規律和策略，不失時機地走“引進來、走出去”的特色發展道路。
四、市場經濟體制下推動電動汽車產業發展的措施
1.必須堅持“兩條腿走路”的方針。
對于未來電動汽車產業的發展，必須采取一定的措施和制度，也要結合中國國情，從實際出發，必須堅持“兩條腿走路，雙管齊下，兩手抓、兩手都要硬”的方針。一方面，要以空前的熱情和努力大力推動電動汽車產業發展;另一方面，高度重視傳統汽車的技術進步和技術升級。
2.加快優秀部件的技術研發力度，盡快掌握優秀技術。
政府應以更大的力度支持電動汽車的技術開發，毫不放松地緊跟世界前沿技術，鞏固己有的優勢地位，加大科研的力度，走一條“吸收-引進-創新”的道路，形成國內電動汽車優秀技術，防止產業發展在技術上受制于人。
3.培育國內消費市場，提高消費者成熟度。
促進電動汽車消費的關鍵是降低產品價格。從汽車市場看，我國已經是世界上汽車產業發展潛力最大的地區之一，目前北京、成都等5個城市的汽車保有量超過200萬輛，巨大的消費潛力是我國電動汽車產業不斷發展的基本保證。推廣電動汽車需培育國內消費市場，電動汽車只有在消費者的廣泛使用中才能不斷得到改進，其社會效益也才能得到體現。
五、結語
縱觀電動汽車行業的發展，電動汽車的發展已不單單是在汽車行業內部的經濟發展，而是上升到了國家戰略高度，它的發展也將帶來一場低碳環保的技術革命和創新。所以我們應該合理應用各方面的推動力量，最大限度的發揮國家政策和市場的巨大推動力，不斷的革新電動汽車技術，滿足市場的新需求，優化產業的資源合理利用，促進電動汽車產業良性發展。
作者：干波單位：西南財經大學
摘要：
介紹研制的電動汽車熱泵空調系統及其配用的雙工作腔滑片壓縮機的性能，依據測試樣式機的試驗結果分析了轉速對該空調系統制冷量、輸入功率及COP等性能的影響。若轎車頂蓋全部布滿太陽電池，所產生的電能約為225W，可以使空調系統的制冷量增加8%左右，同時還能降低汽車空調冷負荷的峰值。
關鍵詞：汽車空調；熱泵；太陽能
0引言
現代流行的燃油汽車不僅消耗大量的石油資源，而且還嚴重污染大氣環境，危害人類健康。據統計排放到大氣的污染物中，汽車的廢氣（主要是氮氧化物、碳氧化物及碳氫化合物等）約占42%。鑒于此，許多國家政府通過立法逐步限制這種高污染產品。電動汽車具有無任何排泄物、不污染環境、低噪聲及節省石油資源等特點，再次引起全世界的廣泛關注。世界汽車工業發達國家都投入大量的人力、物力進行電動汽車開發和研制，取得了大量的成果，一批批先進的電動汽車不斷面市，有的已形成商業化規模生產。與燃油汽車一樣，電動汽車也要創造一個舒適的駕駛和乘座環境，即要配備相應的空調系統，提高其中舒適性和競爭力。在開發和研制電動汽車同時，也對配套的空調系統進行了開發與研制。熱電空調系統因效率太低而無法被電動汽車所接受[1]。采用直流電動機驅動蒸汽壓縮制冷系統的電動貨車空調系統的試驗結果表明，其性能與普通燃油汽車空調系統基本相當[2]。90年代初又對采用環保制冷劑的電動貨車空調系統進行了試驗研究[3]、[4]。
我國也制定了電動汽車的研究與開發計劃，并正在逐步實施。本課題組對電動汽車配套的空調系統進行研制，開悄磁直流無刷電機直接驅動旋轉壓縮機的電動汽車熱泵空調系統，本文介紹該系統及對其所進行的試驗研究。
將太陽電池布滿整個車頂可以起到兩個作用；一是給電動汽車空調系統提供部分能量，使其取自車載蓄電裝置的動力減少；二是可將電動汽車所需冷量的峰值減少40%[5]，從而使空調系統取自蓄電裝置的動力進一步減少。根據Sekurit公司太陽能蓋板的產品介紹，20組100mm×100mm單晶硅電太陽電池在完全曝曬時可產生25W的電能，對于小型轎車有1.81m2（19.5ft2）車頂面積[6]，這個空間安裝的光電池在完全曝曬時能產生大約225W的電能。這種方案非常適合電動汽車使用，因為它在不加大車載蓄電裝置容量的條件下，使電動車的有效行駛距離增加。本文也對太陽電池在電動汽車空調系統中的應用進行探討。
1電動汽車熱泵空調系統
電動汽車熱泵空調系統的工作原理如圖1所示，壓縮機由直流無刷電機通過皮帶驅動，空調系統的制熱/制冷運行方式由四通換向閥轉換，實線箭頭表示制冷運行方式，這時向車室內吹冷氣，使車內降溫冷卻；虛線箭頭表示制熱運行方式，這時向車內吹熱風使車內升溫加熱或對擋風玻璃除霧/霜。通過感受車室溫度，逆變器調制電動機電源的脈沖寬度來控制壓縮機轉速的大小，從而改變空調系統的冷（熱）量大小，以滿足各種環境條件下車室的舒適性及除霧/霜要求。從原理上講，該系統與普通的熱泵空調并無區別，但由于該空調系統是用于電動汽車這一特殊場合，該系統所用的主要部件都有其特殊性。為此，我們配套開發了雙工作腔滑片壓縮機，專門制作直流無刷電動機和逆變器控制系統。
1.壓縮機2.驅動電機3.逆變器4.車室溫度傳感器
5.平行流換熱器（車外單元）6.四通換向閥7.軸流風閥
8.膨脹閥9.平等流換熱器（車內單元）10.離心風扇
11.制熱工作方式12.制冷式方式
圖1電動汽車熱泵空調系統
Fig.1Heatpumpairconditioningsystemforelectricvehicle
專門研制的雙工作腔滑片壓縮機的結構原理如圖2所示，圓形轉子同心地安裝在扁圓形氣缸內，五個滑片置于轉子上開設的槽中并能來回滑動，原動機驅動轉子轉動時，滑片靠離心力被甩出，緊貼在氣缸內表面上，在氣缸內腔分隔成若干個隨轉子轉角變化其容積的小空間（稱為基元），隨著轉子轉動，基元容積的大小周期性變化，從而完成了氣體的吸入、壓縮、排出等工作過程。該壓縮機具有以下特點：
1.氣缸2.轉子3.滑片4.吸氣口5.排氣閥
圖2雙工作腔滑片壓縮機
Fig.2Schematicviewofvanecompressorwithdouble-actingchambers
1)結構簡單，零部件少，加工與裝配容易實現。
2)運轉平穩。由于無偏心轉動零部件，動力平衡性能好，尤其在高轉速運動時振動和噪聲很小。
3)起動沖擊小。滑片在起動時逐步伸出，靜摩擦轉矩小，因而起動轉矩緩慢上升，減少了起動沖擊。
4)效率高。由于沒有吸氣閥，余隙容積小且余隙膨脹不直接影響吸氣基元，因而使吸氣損失減少，容積效率提高。
5)體積小，重量輕，便于狹窄空間安裝，因而比較適合汽車空調使用。
6)壓縮機每轉完成兩次吸、排氣，輸氣量大且脈動性小。
表1列出了所研制雙工作腔滑片壓縮機的主要尺寸，圖3為它與電裝（Denso）公司容量相同的汽車空調用渦旋壓縮機制COP[4]比較，從圖中可以看出：轉速低于2500r/min時，渦旋壓縮機的COP低于雙工作腔滑片壓縮機，這主要是由于渦旋壓縮機的內泄漏間隙比較長，低轉速時其內泄漏量較大的緣故；轉速高于2500r/min時，渦旋壓縮機的COP則高于雙工作腔滑片壓縮機，但高出的幅度并不很大，這主要是因為雙工作腔滑片壓縮機隨轉速的升高摩擦功率增加比較快的緣故。考慮到其它因素：如加工簡單、高轉速下的振動和噪聲很小、起動沖擊小等，雙工作腔滑片壓縮機是適合電動汽車空調系統使用的壓縮機。渦旋壓縮機雖然也有優良的性能，但對加工和裝配等的要求都比較高，國產設備還不能完全滿足其技術要求。
2試驗裝置與測試條件
研制的電動汽車熱泵空調樣機在按照國際標準建造的全自動汽車空調系統試驗裝置上進行了測試，主測采用蒸發器側進出口空氣焓差法，輔測采用冷凝器側液體制冷劑流量計法。測試時，主輔測制冷量偏差應小于5%，并以主測數據為準。試驗方法及數據處理均依據中國汽車行業標準QC/T72.1-93《汽車空調制冷裝置性能要求》和QC/T72.2-93《汽車空調制冷裝置試驗方法》，所有測試所用儀表均符合QC/T72.2-93的規定。
由于壓縮機由直流電機直接驅動電機的轉速就可連續改變壓縮機的轉速，廠商的測試工況，試驗中壓縮機轉速分別1000、2000及3000r/min；工質采用條件為：蒸發器側干球溫度（27±0.5）（19.5±0.5）℃,冷凝器側干球溫度（35±0.5）℃。樣機的試驗結果整理成如圖4～6所示的性能曲線，這些曲線未計入太陽電池所產生的能量。
圖6示出了空調系統的COP隨轉速的變化，從圖中可以看出；轉速較低（＜1500r/min時，COP隨轉速的增加有較快地增長，當轉速增長到一定程度（＞2000r/min）后，COP隨轉速增加而定不變，這說明低轉速時，轉速的增加可使壓的密封效果得到很大改善，致使制冷量速度較快，高轉速時，壓縮機的內泄漏再增加轉速已使密封效果改善不大，所以長速度趨于穩定，而壓縮機制輸入功卻一直比較穩定速度的增長。
作者研制的電動汽車空調系統與目前正在使用的燃油汽車空調系統（用斜盤壓縮機）的性能比較如圖6所示。電動汽車空調系統的COP在轉速較低時（＜1500r/min）略低于燃油汽車空調系統，而在高轉速時（＞2000r/min）卻明顯于燃油汽車空調系統。這主要由于斜盤壓縮機工作腔的密封性能較好且幾乎不受轉速的影響，而滑片壓縮機的工作腔密封性能受轉速的影響較大，轉速升高可以明顯改善其工作腔密封性能。壓縮機由獨立電機驅動后，其轉速不再受汽車動力機的影響，可以恒定在較高的轉速下運轉。因此帶雙工作腔滑片壓縮機的熱泵空調系統的性能優于現有的燃油汽車空調系統，能夠滿足電動汽車空調的。
4太陽能的應用
將電動汽車整個車頂布滿太陽電池，所產生的電能使電動汽車空調系統制冷量增加的情況見表電能使電動汽車空調系統制冷量增加的情況見表2。表2中制冷量增加量是用光電池產生的電能乘以各轉速下空調系統COP所得的結果，相對增加量為制冷量增加量與不利用太陽能時空調系統制冷量的比值。從表中可以看出，利用太陽能可使空調系統制冷量增加200W以上，且轉速較高時的增幅較大，這是由于空調系統低轉速時的COP較低、高轉速時勢COP較高的緣故；制冷量的相對增加量為6%～27%，且COP越低（對應的轉速也低），增加的效果越明顯。電動汽車空調系統采用獨立電動機驅動后，壓縮機轉速不再受怠速的影響，可以穩定COP較高的轉速（約為2500r/min）下工作，這時，可以增加制冷量350W以上，相對增加量約為8%，大家知道，汽車在太陽下曝曬時空調系統的冷負荷最大，當車頂布滿光電池后，這時不僅能最大限度地產生電能，而且可以有效地阻止太陽輻射熱通過車頂進入車室內，使保持車室舒適所需的冷量大幅度降低，從而使空調系統消耗蓄電裝置的電能降低。總之，利用太陽能可以有效地減少空調系統取自車載蓄電裝置的動力，增加電動汽車的有效行駛距離。
5發展展望
車載蓄電池提供的直流電是電動汽車唯一的動力源且很有限，輔助設備消耗的電力減少了電動汽車的行駛蹁，開發高效的電動汽車空調系統乃是電動汽車在商業上能夠被接受的關鍵一步。壓縮機和電動機做成共用主軸的封閉結構后不僅能大幅度提高效率，而且還可以杜絕制冷劑的泄漏、安裝更加靈活；直流電驅動又使壓縮機采用封閉結構成為可能，因此，高效節能將決定電動汽車空調未來的發展，采用封閉壓縮機是未來電動汽車空調不可逆轉的趨勢。我國目前作為汽車空調的制冷工質，發達國家已于1996年1月1日全部采用對臭氧層安全的R-134a，但R-134a的溫室效應系數較大，在不久的將來還可能會被更符合環保要求的制冷工質所取代，不管制冷工質如何變化，電動汽車空調必須符合環保要求的這一發展趨勢將不會改變。采用人工智能技術開發先進的傳感-控制系統，使創造的車室環境更加符合人體皮膚的感覺，進一步提高舒適性，也是電動汽車空調未來的發展方向。隨著太陽電池效率提高和成本降低，其在電動汽車空調系統中的應用會成為可能，并且會逐步得到普及。
6結論
從以上分析可以看出，作者面向電動汽車開發的熱泵空調系統具有良好的性能，適合電動汽車使用。分析樣機試驗結果得出以下結論：
1)空調系統的制冷量/制熱量、輸入功率隨轉速增加基本呈線性增長關系；空調系統的COP在轉速較低時隨轉速增加有較快的增長，而在轉速較高時，則受轉速的影響較小。
2)所開發的雙工作腔滑片壓縮機，低轉速時的COP高于容量相同的渦旋壓縮機，而高轉速時的COP低于渦旋壓縮機，但所低出的幅度并不很大。綜合考慮性能、加工及安裝等因素，雙工作腔滑片壓縮機是比較適合電動汽車空調系統使用的壓縮機。
3)與目前使用的燃油汽車空調系統相比，電動汽車空調系統的低速性能略差，但它卻具有較好的高速性能。
4)若轎車頂蓋全部布滿太陽電池，所產生的電能約為225W，可以使空調系統的制冷量增加8%左右，同時還能降低汽車空調冷負荷的峰值。
致謝：廣東省電動汽車實驗專門為本項目研制驅動電機,并指導電控系統的設計；試驗得到廣州豪華汽車空調器有限公司質檢科的支持和配合，在此一并致謝。
摘要：電動汽車的驅動電機運行在再生發電狀態時，既可以提供制動力，又可以給電池充電回收車體動能，從而延長電動車續駛里程。對制動模式進行了分類，并詳細探討了中輕度剎車時制動能量回收的機制和影響因素。提出了制動能量回收的最優控制策略，給出了仿真模型及結果，最后基于仿真模型及XL型純電動車對控制算法的效果進行了評價。
關鍵詞：制動能量回收電動汽車鎳氫電池Simulink模型
電動汽車（EV）的研究是在環境保護問題及能源問題日益受到關注的情況下興起的。在EV性能提高并逐步邁向產業化的過程中，提高能量的儲備與利用率是迫切需要解決的兩個問題。盡管蓄電池技術有了長足進步，但由于受安全性、經濟性等因素的制約，近期不會有大的突破。因此如何提高EV能量利用率是一個非常關鍵的問題。
制動能量回收問題對于提高EV的能量利用率具有重要意義。電動汽車采用電制動時，驅動電機運行在發電狀態，將汽車的部分動能回饋給蓄電池以對其充電，對延長電動汽車的行駛距離是至關重要的。國外有關研究表明，在存在較頻繁的制動與起動的城市工況運行條件下，有效地回收制動能量，可使電動汽車的行駛距離延長百分之十到百分之三十。
目前國內關于制動能量回收的研究還處在初級階段。制動能量回收要綜合考慮汽車動力學特性、電機發電特性、電池安全保證與充電特性等多方面的問題。研制一種既具有實際效用、又符合司機操作習慣的系統是有一定難度的。本文對上述問題作了一些積極的探索，并得出了一些有益的結論。
1制動模式
電動汽車制動可分為以下三種模式，對不同情況應采用不同的控制策略。
1.1急剎車
急剎車對應于制動加速度大于2m／s2的過程。出于安全性方面的考慮，急剎車應以機械為主，電剎車同時作用。在急剎車時，可根據初始速度的不同，由車上ABS控制提供相應的機械制動力。
1.2中輕度剎車
中輕度剎車對應于汽車在正常工況下的制動過程，可分為減速過程與停止過程。電剎車負責減速過程，停止過程由機械剎車完成。兩種剎車的切換點由電機發電特性確定。
1.3汽車長下坡時的剎車
汽車長下坡一般發生在盤山公路下緩坡時。在制動力要求不大時，可完全由電剎車提供。其充電特點表現為回饋電流較小但充電時間較長。限制因素主要為電池的最大可充電時間。
由于電動汽車主要工作在城市工況下，所以本文將研究重點放在中輕度電剎車上。
2制動能量回收的約束條件
實用的能量回收系統應滿足以下要求：
(1)滿足剎車的安全要求，符合駕駛員的剎車習慣。
剎車過程中，對安全的要求是第一位的。需要找到電剎車和機械剎車的最佳覆蓋區間，在確保安全的前提下，盡可能多地回收能量。具有能量回收系統的電動汽車的剎車過程應盡可能地與傳統的剎車過程近似，這將保證在實際應用中，系統有吸引力，可以為大眾所接受。
（2）考慮驅動電機的發電工作特性和輸出能力。
電動汽車中常用的是永磁直流電機或感應異步電機，應針對不同的電機的發電效率特性，采取相應的控制手段。
（3）確保電池組在充電過程中的安全，防止過充。
電動汽車中常用的電池為鎳氫電池、鋰電池和鉛酸電池。充電時，避免因充電電流過大或充電時間過長而損害電池。
由以上分析可得能量回收的約束條件：
（1）根據電池放電深度的不同，電池可接受的最大充電電流。
（2）電池可接受的最大充電時間。
（3）能量回收停止時電機的轉速及與此相對應的充電電流值。
本項目原型車為XL型純電動車，驅動采用異步交流電機，額定功率為20kW，峰值功率為60kW，額定轉矩為53Nm，峰值轉矩為290Nm，持續輸出三倍額定轉矩時間不小于30s，額定轉速為3600r／min，最高轉速為9000r／min。蓄電池采用24節100Ah鎳氫電池，其瞬時充電電流可達1．5C（C為電池放電倍率），即150A。在充電電流為0．5C時，可持續安全充電。實驗表明，在電機轉速為500r／min時，充電電流小于6A。可設此點為電剎車與機械剎車的切換點。
3制動能量回收控制算法
3．1制動過程分析
經推導可得，一次剎車回收能量E＝K1K2K3（ΔW－FfS）。
特定剎車過程中，車體動能衰減ΔW為定值。特定車型的機械傳動效率K1和滾動摩擦力Ff基本上是固定的。對蓄電池來說，制動能量回收對應于短時間（不超過20s）、大電流（可達100A）充電，因此能量回收約束條件（2）可忽略，充電效率K3也可認為恒定。對于電機來說，在制動過程中，其發電效率K2隨轉速和轉矩的變化而變化。制動距離S取決于制動力的大小和制動時間的長短。
由以上分析可知，如果電池狀態（包括放電深度、初始充電電流強度）允許，回收能量只與發電機發電效率和剎車距離有關。在滿足制動時間要求的前提下，通過調節電機制動轉矩可以控制電機轉速。
3．2控制算法
控制策略可描述為：在滿足剎車要求的情況下（由中輕度剎車檔位決定），根據能量回收約束條件（1）和（3）的不同值，確定最優制動力，使回收的能量達到最大，即電流對時間的積分達到最大。為了與平常的剎車習慣相符合，令制動力隨剎車時間呈線性增長，即Fj＝Fo＋Kt。問題轉換為尋找最優的制動力初值Fo和制動力增長系數K。
我國常用的轎車循環25工況規定，汽車最高速度不超過60km／h，加速度變化范圍為－1．5m／s2～1．5m／s2。為了體現城市工況下汽車制動的典型性，同時保證安全性和平穩性，考察如下制動過程：電制動初始速度為60km／h（對應電機轉速為4500r／min），電制動結束速度為5．4km／h（對應電機轉速為500r／min），要求加速度的絕對值小于2m／s2，速度曲線盡量平滑。中度檔位剎車時規定制動時間為8s～12s，輕度檔位剎車時規定制動時間為12s～18s。下面只討論中度檔位剎車情況，輕度檔位剎車情況與之類似。
鎳氫電池（100Ah）在常溫以0．5C放電時，電池單體電壓變化范圍為12～15V，但電池主要工作于平臺段，即12．2～13V。為討論問題方便，認為電池單體端電壓為12．5V，總電壓等于300V。據此假設，計算所得的充電電流誤差不超過6％。
電機在不同的轉速與轉矩運行時，實測的效率曲線類似指數函數。為了處理方便，可將效率曲線分三段線性擬合成如下函數（擬合誤差不超過5％，其中n為電機瞬時轉速）：
與此相對應，可將制動過程分成三個階段：
第一階段：電機轉速變化范圍為4500r／min～3600r／min，電機發電效率為0．9，要求制動時間t1≤3s。
取制動轉矩為60Nm，即F0＝1860N，K＝20，可得t1＝2．62s，平均加速度約為－1．29m／s2。計算可知，充電電流I單調減小，IMax＝It＝0＝75．75A。
第二階段：電機轉速變化范圍為3600r／min～1500r／min，電機的發電效率變化范圍為0．9～0．82，要求制動時間t2≤5s。
此時問題歸結為在約束條件下的最優控制問題。經仿真計算可知，回收能量值隨F0、K的增加而單調增加，并且主要由F0決定。當F0較小時，K的變化對制動時間的影響較大。由于電機可運行在三倍過載（140Nm）的情況下，可得最大制動力為4300N。當F0＝4300N、K＝30時，回收能量取最大值，為274．3（單位：安秒／As），平均加速度為－2．83m／s2。為了滿足剎車平穩性的要求，取F0＝2300N、K＝50。制動時間為4．71s，此時回收能量為262．8As，較最大值減少4．2％，而平均加速度為－1．68m／s2，僅為最大值的59．3％。此階段充電電流最大值為76．9A。為了準確描述能量回收的效果；引入了一個新的單位“安秒／As”（即時間以秒為單位對電流的積分）來衡量能量的大小。
第三階段：電機轉速變化范圍為1500r／min～500r／min，電機的發電效率變化范圍為0．82～0．6，要求制動時間t3≤2s。
仿照第二階段的分析方法可得，取F0＝3000N、K＝30時，制動時間為1．88s，回收能量為42．1As，平均加速度為－2．01m／s2。此時回收能量較最大值減少2．3％，而平均加速度為最大值的74．1％，此階段充電電流最大值為35．9A。
4仿真模型及結果
根據汽車動力學理論并結合其它相關方程可得仿真模型：
驅動力合力：Ft＝Ff＋Fj＋Fi＋Fw
其中,Ft為作用于車輪上的驅動力合力，Ff為滾動摩擦力，Fj為加速阻力，Fi為坡度阻力，Fw為空氣阻力。在城市工況下，Fi和Fw可忽略。
其中，車體質量為M，瞬時車速為V，制動初始車速為V0，電制動結束時車速為V1，充電電流為I，電池端電壓為U。其它符號含義與前相同。
在Simulink環境下建立仿真模型，可得電機轉速曲線如圖1所示，充電電流曲線如圖2所示，回收能量曲線如圖3所示。
5制動能量回收控制算法功效的評價
以初始速度為60km／h的電制動典型過程為例，經仿真計算可得，回收能量占車體總動能的65．4％，其余的34．6％為機械剎車和電剎車過程中的損耗。以我國轎車25循環工況為例，考慮到摩擦阻力及各部分效率的問題，回收能量占總耗能的23．3％。
實驗證明，本文提出的制動能量回收控制策略是簡潔有效的。在典型城市工況下，配備能量回收系統的XL型純電動轎車運行可靠，可以延長續駛里程10％以上。
6其它相關問題的討論
鋰電池由于比能量高，也是EV常用的動力源。實驗證明國內研制的鋰電池瞬時（20s）充電電流上限可達1C，對常用的80Ah鋰電池而言，其最大充電電流為80A左右。但是出于安全方面的考慮，如果把制動能量回收系統用于鋰電池系統，需要嚴格的限流措施或將電剎車與機械剎車同時作用。
制動能量回收的另一種情況是汽車下長緩坡。我國規定城市道路坡度不超過8％，在此條件下，如果EV下坡速度為30km／h（n＝2200r／min，效率＝0．847），則制動充電電流為37．6A，對鎳氫電池來說不到0．4C，可以安全地持續充電。
盡管本課題針對純電動車，但由于混合動力車與純電動車的能量回收規律相似，因此以上討論同樣適用于各種混合動力車，主要區別在于電池放電倍率大小不同。
這種電力電子系統的兩個特征是壓接技術和機械高度集成化，這兩者都是混合多動力電動汽車的里程碑技術。
2004年5月25日,紐論堡--來自于賽米控為混合動力和電動汽車開發的優化模塊SKAITM，由于其特殊的壓接技術以及機械集成度，滿足了汽車工業的高可靠性需求。就產品性能而言，和以前開發的產品相比SKAI?模塊取得了長足的進步。
SKAI?是一個三相逆變模塊，用于將直流電源（來自于燃料電池）轉變成交流電源（供給電機）并可附帶能量回饋電路。該系統含集成的DSP控制器，驅動和保護電路，直流穩壓電容，半導體，絕緣體，傳感器，液體冷卻回路以及和汽車通信的CAN總線接口。
該功率電子模塊包含兩種拓撲結構。其一IGBT模塊設計有600V/1200V，500A/400A規格的輸出能力，適合50~200KW功率的電機，而第二種拓撲MOSFET模塊設計有75V/100V/150V，700A/600A/500A規格的輸出能力，適合3~20KW功率的電機。
SKAI?是賽米控在其以往主要用于汽車領域的專利壓接技術--SKiiP®技術的基礎上發展起來的。事實上，得益于其SKiiP®技術，賽米控享譽電池汽車的功率電子系統專業供應商的殊榮已有十余年的歷史，特別是在叉車領域中。這種用于所有電氣接觸和熱接觸上的壓接技術，能延長產品壽命并提高溫度循環能力。與焊接不同，壓接技術對沖擊、震動以及高環境溫度不敏感，并能確保熱直接擴散到散熱器。“正是這種壓接技術幫助我們在汽車工業立穩了腳跟”，賽米控國際營銷/市場總監PeterFrey先生說道，“它為高要求，低成本，安全第一的汽車工業提供了服務保障”。
SKiiP®技術早已使用在很多電動汽車上，如OpelZafira,BMWE1,FordThink(其前身為Pivco),FiatSeicentoElettra,DaimlerChryslerA-Class,AudiDuo,混合動力公交工程,VWPowerGolf,ChryslerEpic。除了混合動力汽車和燃料電池汽車外，SKiiP®技術在叉車、平板傳輸帶，社區汽車以及拖拉機上都得到廣泛應用。
就賽米控產品策略的背景，PeterFrey先生表示：“對我們而言，如今內燃機最具潛能的替代品就是混合動力電動汽車和氫燃料電池汽車。這種想法事實上在19世紀就業已存在,出而非新近才出現。“燃料電池電動引擎不產生有害的排放物，噪音低，能量利用效率高。如此多的優點使得我們在該領域進行研究和開發的時候始終保持著昂揚的激情。”
本文作者：曹建華 高大威 宣智淵 魏解元 單位： 清華大學汽車工程系
前言
作為混合動力車輛的車載能源，鋰離子電池的性能是車輛重要的參數之一。混合動力城市客車對于電池的要求很高，因其起停和加減速工況占總工況的很大一部分，電池工作電流區間跨度大，且電流變化率也非常大，這無疑會縮短電池壽命;而混合動力城市客車行駛特性則要求電池具有良好的壽命，以保證其經濟效益。所以，對于車用電池使用壽命的研究很有現實意義。國內外學者對于混合動力車用電池壽命的研究主要在兩個方面:一是鋰離子電池循環壽命測試，包括分析影響電池壽命的因素等［1－4］;二是電池壽命預測模型的建立［5－6］。研究結果顯示，鋰離子電池在55℃的環境下存儲之后容量衰減加劇，表明高溫下的工況測試對電池壽命的影響更大［7］。目前對鋰離子電池的研究更多的是圍繞單體電池進行的，而對單體電池成組之后的壽命研究較少。但電池成組對電池壽命有一定的影響，比如本來能夠充滿的單體電池成組后只能充入單體電池容量的95%［8］。本文中根據北京市混合動力城市客車的實際運行數據提取出一個電池充放電循環，作為電池使用壽命試驗研究的工況，然后進行電池循環壽命試驗，評估了錳酸鋰電池的壽命;分析了影響電池使用壽命的因素，提出了合理的電池運行工況。通過電池壽命強化試驗，可得到不同應力水平下電池壽命衰減的關系，給出了在大的應力水平下進行電池壽命試驗和縮短試驗時間的方法。
1車用錳酸鋰電池壽命試驗的介紹
1.1電池壽命試驗研究平臺電池使用壽命試驗研究平臺包括電池試驗臺、主控計算機系統和動力電池等，如圖1所示。研究對象為某型號車用錳酸鋰電池組，其主要參數見表1。電池組中各單體電池排列順序見圖2。電池試驗臺是美國Arbin公司生產的專業電池測試儀器，該儀器可對電池以恒流、恒壓或者恒功率等手段充放電，并可進行工況測試。電池運行時的各種數據由電池管理系統采集，通過CAN總線和主控計算機實現通信，以監控試驗狀況，并記錄數據。
1.2電池壽命的試驗方法
1.2.1電池充放電工況循環的制定試驗用的同型號電池搭載在混合動力客車上，在北京的某線路上進行了4000km的測試。分析試驗過程數據可知，電池在運行過程中重要的3個參數:電壓和SOC變化不大;電流的變化非常劇烈。最大充電電流達到120A，最大放電電流達到150A。所以，車輛對于電池系統的實際功率需求是隨電流變化而變化的，在制定電池充放電工況循環時，可默認電壓被限制在某一個固定值附近，而電流值的改變則對應了電池功率的改變。工況的時長是5min，如圖3所示。工況提取的操作如下。(1)將充電電流從0到最大值等分成10個區間，統計落在各個區間的電流平均值和電流持續時間占總時間的比例。(2)將放電電流從0到最大值等分成10個區間，統計落在各個區間的電流平均值和電流持續時間占總時間的比例。(3)統計電流為0的持續時間占總時間的比例。(4)工況各脈沖電流值即是步驟(1)和(2)中的平均值，電流持續時間比例保持不變。(5)采用充電、靜止和放電循環的步驟構成脈沖序列，充放電電流依次增大。由于工況參數都是混合動力客車運行時實測數據的平均值，該工況循環在很大程度上能模擬真實道路上電池的工作情況。
1.2.2試驗方法工況循環試驗共進行了5000個循環的測試，每個循環時長5min。每1000個循環之后進行1次電池全容量充放電，測量電池的容量。測量電池容量時參照汽車行業標準《電動汽車用鋰離子蓄電池(QC/T743—2006)》，測定電池容量的流程見圖4(電壓判斷標準是平均單體電池電壓達到極值，I3=5.33A)。
2鋰離子電池壽命的初步評估
一般認為當電池容量衰減至額定容量的80%以下時［1］，電池不再適合動力系統或整車的需要，試驗參考QC/T743—2006國家標準，也以電池容量衰減為額定容量的80%作為電池壽命終結的標志。電池壽命一般都是通過強化試驗來縮短試驗時間，但是強化試驗須知道各種應力水平下的電池壽命試驗結果的關系，這非常復雜。而如果給電池施加的電流應力水平是其工作時的水平，試驗將會持續非常長的時間，同樣不可取。在本文中，電池壽命試驗采取了試驗加模擬的方法，通過部分試驗得到電池容量的衰減情況，模擬出電池容量衰減曲線，從而計算出電池的壽命值。電池每1000個循環后的容量測量結果見表2。從表2中第3欄的數據可見，與前面的4個1000循環相比，第5個1000循環的電池容量衰減率明顯增加，顯示出一定異常。在監測電池單體電壓的過程中發現，4000個循環之后，電池組中24號單體電池出現電壓明顯下降的問題，并且隨著試驗的進行，它與其他電池的電壓差距越來越大，因而斷定是由于24號單體電池過度虧電導致電池組衰減速率加快。圖5為5000個循環之后全容量放電時，24號單體電池與其他單體的電壓曲線對比。為消除因24號單體電池原因造成電池組容量衰減速率的加快，在進行數值擬合時，舍去了5000循環后的數據，分別進行1階以及2階的擬合，并將其外推，來預測電池壽命，結果如圖6所示。電池失效時的容量為標稱容量的80%，即12.8A?h，按1階擬合結果，電池可以使用21450個循環，折合時間為1787.5h。以混合動力客車實車數據統計得到的客車平均速度為18km/h計算，在電池失效前，車輛可行駛3.22萬km;按2階擬合結果，電池可使用15410個循環，折合1284.2h，行駛里程為2.31萬km。對比這兩種擬合方式，2階擬合結果更接近隨著電池使用時間延長容量衰減率加快的實際情況。
3溫度和單體電池的一致性對電池壽命的影響
3.1溫度對電池壽命的影響電池在工作時會伴隨著電極和電解液的分解，鋰離子也會在電極上沉積形成氧化物，這些反應導致了電池容量的減小。而溫度和反應速率存在如下關系［9］。式中:K為電極衰減反應速率，mol/s;Ea為反應的活化能，kJ/mol;R為氣體常數，R=8.31451J/kmol;T為溫度，K;B為頻率因子，A/(mol?s)。可見溫度對于電池壽命有很重要的影響，表3為單體電池最高溫度和容量衰減率之間的關系。從表3可知，在試驗的不同階段，控制試驗中的單體電池最高溫度略有差別，則電池的容量衰減率也不一樣。隨著單體最高溫度的升高。容量衰減率也呈上升趨勢。
3.2單體電池一致性對電池壽命的影響由于生產流程和工藝等方面的原因，單體電池間容量等參數會出現細微的差別，但使用環境會加大這種不一致性。因電池風道設計的缺陷，電池中的某些單體電池始終要比其他單體電池的溫度高很多。這種溫度的不一致性主要通過內阻的不一致來影響電池壽命。因為不同的單體電池溫度會導致其內阻不一樣，這樣單體電池的電壓也就不同。在整個試驗過程(包括工況循環試驗及下文所述的強化試驗和容量補充試驗)中，總共進行了17次充放電，按照時間先后順序標示為試驗1～17號。對電池進行容量測試時的起始放電和起始充電電壓數據進行分析，發現它們隨著試驗的進行呈現出一定的規律，如圖7和圖8所示。從圖7和圖8可見，隨著試驗的進行，電池的起始充電電壓越來越大，起始放電電壓越來越小，說明每次電池在全容量充放電的過程中，充入的電量變少，且放出的電量更少，即電池的容量在逐漸減小。分析試驗中電池充放電電壓范圍變小的原因可知，在充電過程中，某些單體電池的電壓高于其他單體電池，當其電壓達到4.2V時，很多單體電池的電壓仍未達到4.2V，這導致后續放電電壓降低;在放電過程中，某些單體電池的電壓遠低于其他單體電池，當其電壓降至3.0V時，仍有很多單體電池的電壓大于3.0V，這導致后續充電電壓升高。隨著試驗的進行，單體電池的電壓差距在增大，充放電電壓范圍就逐漸減小了。所以在電池工作時要保證每個單體電池不過充過放，每個單體最大電壓不超過4.2V，最小電壓不小于3.0V。單體電池的電壓不一致還會造成充放電過程中的部分單體電池過充和過放，損壞單體電池。在試驗中，24號單體電池由于過度放電導致其電壓降低，進而影響了整個電池組的壽命。
4電池壽命強化試驗
4.1電池壽命強化試驗方法電池的強化試驗就是對電池采用一些比較苛刻的試驗條件，比如大電流、寬SOC范圍充放電和電池處在較高的溫度下等。這些極端的情況，會導致電池容量衰減加速，從而縮短電池壽命試驗的時間。通常情況下，還須尋找這些極端情況試驗和普通工況試驗之間的關系，及二者對于電池影響之間的換算系數，從而可由強化試驗的結果推導出電池在一般工況試驗下的結果。把各種參數簡化為對電池的作用應力值，電池強化試驗的基本思路就是利用高應力水平下的壽命特征去推導出正常應力水平下的壽命特征，所以應先研究應力值和容量衰減率之間的關系。此次試驗選取了電池充放電電流和電池SOC范圍兩個應力條件。首先，分別統計了實車試驗數據中充電和放電電流的平均值，充電電流為40.71A，放電電流為35.43A。為考查兩個因素對電池壽命的影響，采用控制變量法進行試驗。選定兩種不同電流應力水平，第一種是以80A電流充電，70A電流放電;第二種是以120A電流充電，105A電流放電。考慮到SOC在試驗儀器中不可控制，以電壓范圍代替SOC范圍，第一種是從320～400V;第二種是從340～380V。用控制變量法一共要進行4組試驗，見表4。試驗時每一應力水平下，進行多次充放電循環，之后進行一次全容量放電，測定該時刻的電池放電容量，計算這一循環過程的容量衰減率。為提高試驗精度，采用了多次測量取平均值的方法。
4.2試驗的結果分析將電池容量衰減情況列于表5中。可求得不同組別的容量衰減率:第1組為2.52×10－2A?h/h;第2組為0.108A?h/h;第3組為2.06×10－2A?h/h;第4組為0.114A?h/h。強化試驗之前的工況循環試驗按其平均容量衰減率為0.16A?h/103cycle計算，每個循環時間為5min，容量衰減速率換算為1.92×10－3A?h/h。分析試驗結果，可得到的規律如下。(1)對于同樣的電壓變化范圍，大電流強度容量衰減率遠大于小電流強度。(2)對于同樣的電流強度，不同電壓范圍應該是電壓范圍越大，容量衰減率越大。但是試驗結果沒有看出明顯的規律。工況循環的電壓變化范圍一般在350～390V，從之前得到的數據來看，電壓范圍變化對容量衰減率變化的影響遠不及電流強度變化的影響，因此本文中只考慮電流強度的影響。如果分別設工況循環電流強度和容量衰減率為x和y，則第1、3組強化試驗電流強度應力水平為2x，第2、4組強化試驗電流強度應力水平為3x;第1、3組強化試驗容量衰減率為11.93y;第2、4組強化試驗容量衰減率為57.81y。令P為強化試驗電池電流強度和工況循環電流強度之比，C為強化試驗電池容量衰減率和工況循環下電池容量衰減率之比。在P=1時，lnC=0的約束條件下進行2階擬合，得到圖9的曲線。擬合方程式為lnC=－0.4505P2+3.8305P－3.38(2)這樣若得知電流強度為I2的強化試驗條件下的容量衰減率為ΔC2時，則可按下式求得電流強度為I1的正常工況循環下的容量衰減率ΔC1。ln(ΔC2/ΔC1)=－0.4505(I2/I1)2+3.8308(I2/I1)－3.38(3)溫度對于容量衰減的影響是不能忽略的，但是由于缺少相關的試驗設備，溫度部分的工作暫時未能進行，因此上述有關強化試驗的結論有待今后進一步完善。
5結論
(1)所采用的工況循環測試方法能更真實地體現電池的實際工作狀況，試驗測得的電池循環壽命更加接近電池在實車環境中的壽命。(2)溫度升高雖然會使容量有所上升，但是容量衰減率大大增加，導致了電池壽命的縮短。(3)單體電池不一致性導致容量測試時，起始充電電壓增大，起始放電電壓減小，從而導致電池能夠釋放的電量減少，使電池壽命縮短。(4)電池強化試驗表明，電流強度是影響電池壽命的主要因素，由大的電流強度下的試驗結果可推導出小的電流強度下的試驗結果，為縮短電池壽命試驗時間提供了依據。
摘要：電動汽車是最具發展潛力的新能源汽車，以電力為驅動，有著噪聲低、低排放、效率高等特點，應用前景廣闊。本文圍繞新能源電動汽車對其電池技術進行了討論。
關鍵詞：電動汽車；比能量；可靠性；鋰離子電池
0引言
由于傳統內燃機汽車所造成的環境和能源問題愈加突出，汽車行業發展受阻。目前我國科研機構和汽車制造企業都加大了對新能源電動汽車的研發力度，以期解決現存電動汽車電池技術難題。
1新能源電動車電池技術
根據能源供給類型的不同，電動汽車可分為純電動車、混合電動車和燃料電池電動車，且這三種電動車電池技術均面臨著技術難題，較難量產推廣。電池技術是影響新能源電動車推廣和廣泛應用的重要因素，所以迫切需要解決電池的容量和能源補充問題。
2新能源電動車電池技術對比
（1）鉛酸蓄電池。鉛酸蓄電池是由浸入稀硫酸電解液的正極板（PbO2）和負極板(Pb)組成。充放電反應方程式：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。該種電池的性能指標中的比能量和比功率均較低，電池的循環使用壽命也較短，充電所需時間較長，這些特點致使其在電動車領域的推廣受到很大制約。同時，該種電池技術較為成熟，可以大批量生產，其造價也低，所以這種電池也具有一定的應用空間，目前是被用于行駛里程短，重點要求較低的場合，例如目前已投入使用的電動觀光車、電動叉車、短途電動公交車等。
（2）鎳氫電池（NiMH）。由鎘鎳電池發展而來的鎳氫電池是由電解液(KOH)、堿式氧化鎳(NiOOH)組成的正極和吸氫合金(MH)組成的負極構成。充放電反應方程：NiOOH+MH?M+Ni(OH)2。鎳氫電池充電時間短、容量大、放電深度大，更有著耐過充和過度放電等優點，但是由于金屬鎳價格較昂貴對其在在電動車領域的推廣和應用。鎳氫電池與鋰離子電池相比，能量密度較弱但可靠性高、成本低。在不久的將來鎳氫電池會成為混合動力電動車的主流電池。
（3）燃料電池（FuelCell，FC）。燃料電池由正極、負極（不包含活性物質）和電解質隔膜組成。目前研究以氫燃料電池為主，充放電反應方程：2H2+O22H2O。作為被汽車制造商重點投資的燃料電池，僅須補充燃料與空氣即可，并不需要充電儲能的過程。氫燃料電池不僅供電效率高、功率密度高，也有著無污染和可循環利用的優點。但是其造價太高、啟動時間過長，制造和存儲代價高且氫燃料電池加氫站的建設有著很大的難度。就目前來說，燃料電池電動車只是處于研發階段，尚存在較多技術難題，在短期內很難進行大規模的推廣。基于燃料電池綠色環保的作用，燃料電池未來肯定會成為解決能源危機的動力電池，有著較為廣泛的前景。
（4）鋰離子電池。鋰離子電池主要包括正極（鋰離子金屬氧化物LiMO2構成）、負極（焦炭或石墨C構成）和有機溶液（溶有鋰鹽）。充放電反應方程：LiMO2+nC?Li1-xMO2+LixCn。鋰離子電池的性能要優于前兩種電池性能，有著體積小、壽命長和自放率低的優點，鋰離子電池并不存在傳統蓄電池出現的“記憶效應”，該電池無污染，所以該種電池一直被看好，是最具有實用價值的電動車電池。但鋰離子電池在快速放電性能、價格、過放電保護方面有著不足之處。而大容量、高功率的鋰離子電池在安全方面有著一定能夠隱患，使其大規模推廣受到限制，現在主要被用于容量較小、功率較低的電動汽車的應用中。目前各國汽車生產商都在重點研究鋰離子電池技術，主要圍繞如何降低電池成本，實現快速便捷放電，確保大容量的電池安全性為研究重點。
3鋰離子電池技術
（1）鋰離子電池材料技術。該種電池正負極材料體系很豐富。用于動力電池的NCM三元層狀正極材料，其中LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的應用比較成熟，而擁有較高容量的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2已被批量應用。近幾年鋁摻雜的鋰鎳鈷氧電池將被用于驅動電動汽車，與錳酸鋰混合也可用于制造車用動力電池。磷酸鐵鋰電池生產已滿足客車和專用車輛的應用。用于負極的材料石墨、硬/軟碳和合金負極材料，其中石墨應用最為廣泛，無定形硬碳或軟碳與石墨混合已經逐漸被應用。鈦酸鋰負極材料倍率性和循環性佳，但比能量低、成本高，適用于大電流充電。將納米硅或硅氧化物作為負極材料已有小批量應用，但還需研究出解決因鋰嵌入硅后造成的體積膨脹導致使電池循環壽命減少問題的方法。鋰離子電池電解液中六氟磷酸鋰及其它新型鋰鹽、溶劑提純、電解液配制、功能添加劑技術不斷進步，而如何提高電池工作電壓，如何改善電池高低溫性能是現在研究方向，目前安全型離子液體電解液以及固體電解質均在研制中。聚烯烴微孔膜是現如今鋰離子電池隔膜銷售中的主要產品，而耐高溫、高電壓隔膜將會是未來的主要發展方向。
（2）單體電池技術。單體電池形狀主要有圓柱、方形金屬殼（鋁/鋼）和方形軟包散裝，而車用電池組容量大、電池數量多、管理系統復雜。目前圓柱電池技術并不能滿足車用電池需求；方形電池電芯制作方式較多（正極包膜疊片、卷繞+疊片、疊片+卷繞等），制作出的電池容量大，適用于軟極片電池（磷酸鐵鋰和三元材料的電池）。疊片式電池在各材料體系中均適用，可靠性高，與卷饒電池相比壽命較長，例如日產Leaf純電動汽車、Volt插電式混合動力汽車電池均采用疊片式。軟包電池電芯的制作則與方形金屬殼電池類似。總體來看，我國單體電池生產正在由半自動向著全自動大規模制造邁進。
（3）電池系統技術。我國動力電池系統產品存在功能簡單、數據采集可靠性較弱，SOE估算精度、熱管理、均衡、安全管理等有待提升，而優秀元器件則差距大。電池系統應從結構設計優化與材料選型兩個方面入手結構抗振、抗沖擊以及輕量化集成優化設計進行研究，并從故障診斷預測、熱安全監測預警和防控三個方面進行關鍵技術的開展。
4結語
綜上所述，對于新能源電動汽車來說鎳氫電池性能要優于鉛酸蓄電池，燃料電池和鋰離子電池比與鎳氫電池相比性能性能更佳，但都有著各自難以突破的技術難題。基于鋰離子電池各項性能和目前技術研究程度，不久的將來鋰離子電池會被廣泛應用于純電動汽車。
作者：姬超 單位：山東中實易通集團有限公司
摘要：隨著國家經濟水平與科技水平的不斷提升，純電動汽車技術正在不斷成熟和發展，逐漸步入產業化進程。目前汽車故障診斷技術探索大多數是針對傳統發動機汽車而進行的，對于純電動汽車的故障診斷研究少之又少。我國與國際上汽車故障診斷水平先進的國家來說，仍處在起步階段，因此對于純電動汽車的故障診斷發展需要不懈的努力。對純電動汽車的常見故障進行了闡述，并探索了故障診斷思路。
關鍵詞：純電動汽車；故障診斷；思路
純電動汽車指的是整體運動全部通過蓄電池來提供電力驅動的電動汽車，盡管純電動汽車已經經歷了一百多年的歷史，然而其一直限制在某些特殊環境下使用，面對的市場有限。造成這種情況的關鍵原因在于各種類型的蓄電池，大都存在成本高、工作期限低、外觀較大、質量高、充電時間較長等明顯缺陷。除此之外，純電動汽車的故障診斷技術尚不發達，不僅僅是查找問題存在困難性，而且在處理故障的時候比之傳統動力汽車更為復雜和危險。國內的純電動驅動系統開發剛剛起步，出現故障的概率相當大，安全性能需要著重提升。同時，既有的汽車以及電機系統的故障診斷技術和智能檢測技術大多數難以直接用在電驅動系統中，而且部分電驅動系統特有的問題同樣缺少對應的診斷措施，所以非常有必要對純電動汽車的故障診斷思路進行探索。
1純電動汽車系統構造分析
由于生態與環境的壓力和政府的大力支持，使得純電動汽車正在漸漸走入大眾的視野中并接受人們的考驗。為了確保高壓電安全，需要嚴格按照有關標準進行設計。電動汽車整車控制系統可以稱作是汽車的指揮中心，通過它來統籌協調汽車每個部位運行，是整車控制系統的中心樞紐。隨時能夠正確診斷每個系統出現的故障且做出科學的解決方案，是確保汽車穩定運行的重要技術。純電動汽車是通過組合多個子系統而形成的一個復雜系統，不但有低壓電氣組織，而且還有強電壓、高電流的高壓動力組織，其中任意一個部件故障都將導致整車不能穩定行駛，特別是對于電壓高達上百伏的供電系統，假如產生漏電問題，將很可能給駕駛人員的生命帶來威脅。本文設計了某純電動汽車動力系統結構和控制機制，其中發動機、電池等各個零構件都配有相對獨立的控制系統，并且利用控制器局域網絡把數據傳送給整車控制設備，同時利用控制器局域網絡接收整車控制系統的控制命令，整車控制系統所采集到的零構件數據和采集的油門踏板數據、檔位數據等乘坐人員數據，由此獲得控制對象的信息，此外還可以利用控制器局域網絡總線發送和直接操作繼電系統，以此來保證汽車安全、穩定地依據乘坐人員需要工作。在進行控制的環節里，及時地判斷各個系統故障且在出現問題時選擇合適的處理手段，是確保整車穩定、可靠行駛的關鍵。
2純電動汽車常見故障診斷思路分析
2.1純電動汽車絕緣故障的診斷和查找
純電動汽車是通過純電池動力來為汽車提供動力的車輛類型，該類型車輛的動力電池的輸出電壓通常保持在DC/72V與DC/600V之間或者超出此范圍。通過有關標準的規定可知，一般人的安全電壓強度通常指的是不能導致人類直接死亡或者殘廢的電壓強度，而通常環境條件下許可長時間觸碰的安全最低電壓為DC/36V。可以說純電動汽車動力電池產生的電壓強度已然大大超出了此安全電壓范圍，因此對純電動汽車絕緣故障的診斷是相當重要的工作。同時純電動汽車發生該故障的概率并不低，經過對診斷過程的歸納，累積了一些經驗：首先對于絕緣故障警報來說，通常純電池汽車的最小警報絕緣電阻額值度設置在500千歐左右，通過電池控制系統來負責檢查功能，假如檢查到的絕緣電阻額度不高于此值時，電池控制系統將把相應的絕緣問題代碼發送給上位機設備，整車方面利用綜合儀表來實現代碼讀取與故障提醒。如果綜合儀表上出現故障代碼或者警報提醒時，就意味著該汽車產生了絕緣問題，需要及時進行故障診斷，以此避免出現人身安全事故；其次要初步判斷絕緣警報，按照實際汽車的情況來分析，故障的類型與故障零件多種多樣，可以按照一定的步驟來實現初步判斷。假如汽車的儀表可以正常工作，且真實反映出車輛是否存在故障，則表明電池控制系統絕緣監測自身是沒有問題的。假如汽車的儀表提示的是絕緣沒有連接，那么此時需要檢測低壓控制路線是不是正確連接或者已經松脫。當經過檢測得知低壓連接路線沒有故障，就應該檢查控制器局域網絡線路的通信問題，測試終端電阻數值是不是合理，一般情況下數值是60歐，假如測試結果低于該數值，則表明信號被阻隔了，會致使控制器局域網絡通信失常。除此之外，還應當對高壓部件進行檢測，確定了系統線路連接正常，則可以把注意力放著高壓部件的絕緣過低方面。通過這種方式，可以高效提升診斷速度且正確找到故障部位。
2.2純電動汽車高壓電故障診斷和安全管理
純電動汽車使用動力蓄電池與電動機作為驅動裝備，產生的電壓能達到數百伏。如果出現高壓電路絕緣故障，則將直接威脅到乘坐人員的生命財產安全和車載物品的安全。所以純電動汽車高壓電故障診斷技術已經變為純電動汽車設計人員首先要處理的關鍵問題之一。純電動汽車高壓電故障診斷和安全控制的意義在于處理純電動汽車的高壓電安全問題。純電動汽車高壓電系統線路的短路、漏電等問題都會給車輛的高壓用電安全帶來不可預測的損害。對于純電動汽車高壓電結構的配置，為該結構可能出現的故障實現分析，其中純電動汽車高壓電部位故障能夠分成動力蓄電池系統問題、短路問題、絕緣問題、高壓環路問題等，任意一種故障都是純電動汽車的潛在威脅。為了真正處理電動汽車所面對的各種故障問題，保證電動汽車的高壓用電安全，國內純電動汽車安全規范對車載能源儲存設備、性能安全與問題預防和駕駛員觸電保護都做了明確的規定，為純電動汽車高壓電路設計與生產提出了科學的設計與測試規定，且提供了比較詳細的硬件設計試驗檢查程序。然而，這只是高壓電系統自身設計和生產層次上的保障手段。因為純電動汽車工作環境復雜，故障的出現具有很大程度的隨機性，單單依據高壓電系統自身可靠性設計和生產仍不足以讓電動汽車具有預防各樣高壓危險事故突發的能力。
2.3純電動汽車電驅動故障診斷分析
以往的故障診斷系統是利用一套整車管理控制器局域網絡實現通訊的，而整車控制器局域網絡中通常會設置很多控制單元，于是就比較容易導致總線荷載過高，系統即時反應速度緩慢，故障分析數據難以獲得快速的反應。本文針對該問題構思了一種獨立的故障分析控制器局域網絡，這種網絡的特征是能夠在整車控制器局域網絡中獲得數據，但是沒有傳送數據的能力。通過加工后的故障數據是應用故障診斷結構傳送至獨立的故障診斷控制器局域網絡中的，繼而通過故障診斷控制器局域網絡傳送到每個控制器，這種方式不但能夠提升故障反應速率，還能夠防止多個控制器局域網的互相擾動。在純電動汽車的電驅動故障診斷系統中，整車控制器與電動機控制器把電壓、電流、熱度等數據以文字形式發送到故障診斷系統，故障診斷系統依據診斷規范分辨其是否為故障后，再以文字的形式傳送出去。電驅動系統包含了驅動電路與電動機自身。該文中的電動機使用的是效率明顯的永磁同步電機。
驅動系統包括了控制電路、驅動維護系統、電力供給系統和傳感系統等。電驅動系統的故障一般出在控制器方面與電機自身方面。對于純電動汽車電驅動故障診斷分析方法通常有兩種，一種是自測試手段、另一種是在線診斷方法。直流母線系統線路中的電容是一種能夠在自測時期處在非靜態輸出的零件，在自測試的結束階段應當對母線電容進行充電，在充電環節里電容的接入電流和電壓都是非靜態的參數，應用這個特征能夠實現電容故障的檢查。在線診斷方法通常包括IGBT模塊開路故障在線檢測、電機繞組匝間短路故障在線診斷與位置傳感器偏轉誤差故障的在線診斷。該方法具備工程實用性高、診斷迅速的優勢。
3結語
電子信息技術在汽車領域的使用讓車輛故障測試和診斷變得更加繁復，以往的經典修理手段已經難以滿足實際需求，所以汽車故障診斷系統和專門的診斷設施的開發有著十分巨大的發展空間，故障診斷技術正在漸漸朝著自動化的方向發展。國內已經有部分研發機構對純電動汽車故障診斷技術進行研究，并且獲得了比較樂觀的成績。盡管目前純電動汽車的故障診斷系統仍舊處在起步階段，然而隨著科技水平的持續提升，相信故障診斷系統必定會越來越完善。
作者：白彩盛 單位：甘肅金城理工中等專業學校
摘要:
針對蓄電池單獨作為汽車電源不能滿足純電動汽車短時間功率的需求問題，可采用超級電容與雙向DC/DC串聯再與蓄電池并聯的復合電源來滿足汽車功率的需求。利用模糊控制工具箱設計對于復合電源功率分配的模糊控制器，搭建整車復合電源控制策略模塊，應用Cruise軟件快速完成整車模型的搭建，將控制策略添加到整車模型中。仿真結果表明，純電動汽車復合電源控制策略能夠有效地分配蓄電池和超級電容的功率，從而使超級電容充分發揮“削峰填谷”的作用。
關鍵詞:
純電動汽車;復合電源;模糊控制;聯合仿真
0引言
動力汽車要求其車載電源具有充放電功率大、充放電效率高、使用壽命長、容量衰減小等特點［1－2］。而蓄電池單獨作為汽車的電源時存在充電時間長、比功率太低，不能滿足汽車短時間功率需求問題，嚴重影響汽車的加速、爬坡、制動性能及能量回收效率，不能完全滿足汽車對車載電源的要求［3－5］。超級電容充放電迅速，可瞬間大電流充放電，充放電能力比蓄電池要高100多倍，動態特性很好，循環壽命在10萬次左右［6－7］。一種新的汽車電源是將超級電容與蓄電池結合起來使用，由蓄電池提供整車運行期間電機需求的平均電功率，而超級電容則提供電機需求的峰值功率，這樣可以充分發揮蓄電池比能量大和超級電容比功率高的優點［8］。針對超級電容和蓄電池構成的復合電源系統，實現能量的合理分配是關鍵。模糊控制利用人的經驗、知識和推理技術及控制系統提供的狀態條件信息，不依賴物理過程的精確數學模型，具有較好的魯棒性，控制性能高，簡化了復雜的控制問題［9－12］。Cruise是研究汽車動力性、燃油經濟性、排放性及制動性能的高級模擬分析軟件，靈活的模塊化理念使得Cruise可對任意結構形式的汽車傳動系統進行建模和仿真［13］。本文采用Cruise/Simulink聯合仿真的形式，在基于傳統電動車模型的基礎上，添加超級電容模型和雙向DC/DC模型，利用Cruise搭建整車模型，在Matlab/Simulink中設計了針對復合電源的模糊控制策略，將控制參數進行模糊化處理，并通過MatlabDLL方式進行聯合仿真，實現復合電源功率的合理分配，并對模糊控制策略和整車性能進行研究分析。
1復合電源的結構
復合電源主要由蓄電池、超級電容和雙向DC/DC組成。復合電源的拓撲結構有很多，例如:蓄電池和超級電容直接并聯，蓄電池與雙向DC/DC串聯，再與超級電容并聯［14－15］。本文選擇的是超級電容與雙向DC/DC串聯，再與蓄電池并聯共同向負載電機提供電能的方式。復合電源的工作模式為:當汽車正常行駛，需求功率低時，由蓄電池單獨向電機供電;當汽車需求功率較高時，蓄電池和超級電容共同給電機供電，并且由蓄電池提供平均功率，超級電容提供峰值功率。當汽車制動時，超級電容優先回收制動能量，在超級電容不能再回收時由蓄電池回收能量。控制策略通過控制雙向DC/DC的升降壓來控制超級電容的充放電。復合電源組成結構如圖1所示。功率總線的功率信息，蓄電池和超級電容SOC(Stateofcharge)等狀態信息為模糊控制器控制的輸入，經過控制器對功率進行分配。由于汽車在整個運行過程中會經歷多種工況，而且交通狀況復雜，汽車狀態切換頻繁，且各種工況下的電機功率、蓄電池、超級電容的狀態都各不相同，需要制定合理的功率分配控制策略，使得在保證整車動力性的前提下，利用超級電容高比功率，能夠瞬時大電流充放電的特性，為蓄電池“削峰填谷”，減小大電流對蓄電池的沖擊，延長蓄電池的使用壽命，提高充放電效率，并且最大限度地回收制動能量，提高整車的效率和經濟性［16－18］。
2模糊控制策略模型
利用Matlab中提供的模糊控制工具箱設計了對于復合電源功率分配的三輸入、單輸出的模糊控制器，輸入為汽車的需求功率Preq，蓄電池荷電狀態BSOC，超級電容荷電狀態SSOC。輸出為蓄電池功率分配因子(Kcap)。汽車的驅動電機有電動和發電兩種工作模式，在這兩種工作模式下系統需求功率大小和波動范圍有較大差別，控制的側重點也不同［19］。因此，在正常行駛與制動兩種工作模式下應分別制定復合電源控制策略，即需要兩個模糊控制器，它們的模糊控制規則不同，但是兩個模糊控制器都是三輸入單輸出且輸入變量和輸出變量相同。因此，在Preq＞0和Preq＜0時各設計一個控制器，分別為模糊控制器A和模糊控制器B。當Preq＞0時，設輸入量Preq的論域為［04］，模糊集為{S、MS、M、MB、B}，分別表示{小、較小、中、較大、大}。動力電池BSOC的論域為［0．20．9］，模糊集{S、M、B}，分別表示{小、中、大}，超級電容SSOC的論域為［0．11］，模糊集{S、M、B}，分別表示{小、中、大}。輸出量為動力電池功率分配因子Kcap，其論域為［01］，模糊集{S、MS、M、MB、B}，分別表示{小、較小、中、較大、大}。各輸入結果如圖2所示。當Preq＜0時，設輸入量Preq的論域為［－10］，模糊集為{B、M、S}，分別表示{大、中、小}。蓄電池和超級電容的SOC論域、模糊集、隸屬度函數和Preq＞0時是一樣的。輸出量為蓄電池功率分配因子Kcap，其論域為［01］，模糊集{S、M、B}，分別表示{小、中、大}，輸入輸出量的隸屬函數如圖3所示。根據前面設計的模糊控制器，在Matlab/Simulink環境下建立復合電源模糊控制策略模型如圖4所示，模糊控制器根據輸入變量的變化調節輸出比例因子Kcap，從而得出蓄電池所分配的功率，因為汽車的需求功率由蓄電池和超級電容共同提供，所以汽車需求功率減去蓄電池所分配功率得到超級電容分配功率。
3整車模型的搭建
將建好的控制策略添加到Cruise中主要有MatlabDLL和MatlabAPI兩種方法。聯合仿真的結果都可以直接從Cruise獲得。但是用MatlabDLL方法仿真的時間比采用MatlabAPI方式短很多。因此，本論文中采用的是MatlabDLL方式。在控制策略模型建好之后，需要進行模型編譯，編譯完成后生成controler．dll文件，在Cruise模型中放入MatlabDLL接口模塊，進行接口模塊的參數設置，完成以上設置后，在Cruisedatabus中完成相應的數據通信，即可實現Cruise與MatlabDLL方式聯合仿真［19－20］。在進行信號通信時實際上是一個數據交換過程，Cruise通過數據接口將動力蓄電池和超級電容SOC值、電機轉速、負載信號、超級電容電壓值等信息傳遞給Simulink中的模糊控制策略模型，之后Simulink模型將超級電容電流、轉換開關信號反饋給Cruise模塊中的電氣終端、電機及駕駛員，以建立Cruise和Simulink之間的數據通信。AVLCruise軟件中含有簡捷通用的模型部件、易懂的管理系統、可以與Matlab、C、Fortran接口完成復雜控制算法的設計和離線仿真，也可與DSPACE等硬件接口，展開實時仿真，真實模擬車輛傳動系統，完成對復雜動力傳動系統的仿真分析，整車仿真模型如圖5所示。在進行整車建模時，從模塊庫中直接拖拽部件模塊來搭建整車模型。修改部件屬性來快速完成整車模型的參數設定并進行部件間的機械連接、電氣聯接和信號聯接。
4仿真結果與分析
采用中國城市道路工況作為本文的循環工況。中國城市道路工況是中國汽車技術研究中心根據我國各大城市的行駛特征研究出的更加適合我國的城市工況。中國城市道路工況如圖6所示，工況總運行時間是1304s。工況中最大速度達60km?h－1，其中怠速時間占工況總時間的28．8%，除去怠速部分之后平均車速則為22．6km?h－1。從圖6可直觀的看到我國交通系統中存在車輛怠速時間長、總體的均車速低、車輛的速度變化頻繁等特點。圖7是在中國典型城市道路工況下車輛行駛的當前車速度與期望速度變化曲線。從圖中可以看出兩條曲線基本保持一致，速度沒有出現大的波動，這說明車輛的跟隨性和平順性都比較好。圖8是在中國典型城市道路工況下，蓄電池和超級電容所需提供的功率曲線圖。從圖中可以看出在車輛運行過程中由超級電容和蓄電池共同供電，電池提供的功率比較平穩，在6kW左右。在制動時由超級電容吸收峰值功率，最大峰值功率達到10kW。超級電容充分發揮“削峰填谷”的作用，從而驗證制定的模糊控制策略的有效性。
5結論
在純電動汽車的基礎上，借助Cruise軟件搭建了帶有復合電源模塊的整車模型。詳細介紹了通過聯合仿真的方法將Simulink里搭建的策略模塊加入到整車模型中的步驟。其他用戶可以根據類似方法開發自定義策略和車型。提出超級電容與雙向DC/DC并聯再與電池串聯的復合電源結構。用模糊控制工具箱設計對于復合電源功率分配的模糊控制器，搭建整車復合電源控制策略模塊，使得超級電容充分發揮了提供瞬時功率的作用，避免了蓄電池過充和過放，提高了復合電源系統的循環使用壽命。此設計方案和仿真結果對于純電動汽車復合電源系統的研究具有一定的參考價值。
作者:周美蘭 胡玲玲 張宇 單位:哈爾濱理工大學電氣與電子工程學院 哈爾濱職業技術學院電氣工程學院
摘要:
大規模電動汽車入網參與電網調度需要在某一區域設置一個機構，作為電力公司調度部門和電動汽車的中介。針對機構對所管轄電動汽車的控制，首先，以1天為1個周期把電動汽車可能被控制的區域分為辦公區、居住區和超市購物區。然后，機構根據各電動汽車狀態信息把各區域的電動汽車分為充電集群和放電集群。之后，機構根據可調度容量、可調度時長、電動汽車車主違約度制定評價體系對集群內電動汽車在每個時段的充電或放電的順序進行排隊。最后，在保證電動汽車車主行駛和電池安全約束的情況下，對電動汽車進行充放電調度，使機構充放電盡可能滿足電力公司調度部門的調度計劃。
關鍵詞:
電動汽車;機構;分區;充放電集群;評價體系;充放電順序
0引言
能源危機、環境污染和氣候變化是當今人類面臨的三大挑戰，為了應對挑戰新一輪的能源變革勢在必行，基本方向是以實施清潔替代和電能替代為重點，加快能源結構從以化石能源為主向以清潔能源為主的根本轉變［1］。電動汽車是以電能替代化石能作為驅動能源，是電能替代的重要內容。隨著電池技術的逐漸成熟、充電站修建的不斷完善和成本的不斷降低，在不久的將來電動汽車將大批量替代燃油汽車［2-3］。對汽車行駛行為模式的研究表明，1天之中90%以上的時間電動汽車是處于停駛狀態，可以與電網互動(vehicle-to-grid，V2G)［4］，文獻［5］圍繞電動汽車與電網互動的調控技術、市場機制和基礎設施這3方面的關鍵問題進行了分析。文獻［6］針對電動汽車與電網互動對配電網規劃的影響進行了分析。另外研究表明，電動汽車具有規模大、接入點分散、單機容量小的特性，電動汽車V2G服務若采用集中控制將對調度系統的復雜性、通信能力、計算處理能力提出很高的要求。同時，允許用戶參與電力市場的門檻通常為MW級，而單輛電動汽車并不達到此容量級［7-8］。基于此，文獻［9］提出了電動汽車集群的概念，也可稱為電動汽車機構。電動汽車機構管轄著某區域內一定數量的電動汽車，具有一定容量的可調度負荷和儲能容量，可以作為調度部門和每輛電動汽車的中介。目前，針對電動汽車集群并網對電網的影響及電動汽車集群的約束研究相對較多也比較完善［10］，但是，針對機構對每輛電動汽車控制的研究雖相對較多但側重點不同，有待完善和深入。文獻［11］為實現電動汽車機構與電動汽車之間的互動策略，在計及電動汽車用戶用車便利性的前提下，建立了基于優先權的電動汽車集群充放電優化模型。文獻［12］對停駛的電動汽車根據狀態進行分群，對可控狀態的電動汽車的充電行為進行控制。文獻［13］設計了一種用于協調電動汽車充電的多機構。文獻［14］把電動汽車分為充電集群和放電集群，然后根據需要動態管理每個電動汽車集群。文獻［15］提出了一種電動汽車根據自身以及附近電動汽車的信息進行決策的分布式控制策略。文獻［16］提出了一種停車場通過管理電動汽車參與V2G進行套利的調度模型。文獻［17］對電動汽車進行本地控制，為電力系統提供調頻輔助服務。雖然，上述文獻考慮了每輛電動汽車的影響，但是，并未全面考慮每輛電動汽車的調度優先順序、每次調度時每輛電動汽車的調度功率和車主違約對調度的影響。以1天為1個周期對電動汽車進行充放電調度，需要機構管轄的區域包括電動汽車1天所有可能長時間停駛的區域。研究表明，除了個別時間個別車輛遠距離行駛外，大多數車輛都是在一定區域內的辦公區、居住區、超市購物區循環行駛的。因此，本文把機構管轄的區域分為辦公區、居住區、超市購物區3個停駛區域，3個區域都是以充放電站的形式對電動汽車進行充放電管理。機構根據電動汽車的停駛區域和停駛時申報的停駛起始時刻、終止時刻、停駛時荷電狀態、結束時荷電狀態，把停駛區域內的電動汽車分為充電集群和放電集群，每輛電動汽車在每個停駛處只能選擇充電或放電，因為研究表明隨著充放電切換次數的增多，電動汽車的壽命會加速衰減［14］。除此之外，本文還制定一個評價標準對充電集群和放電集群的電動汽車在每時段調度的順序進行排列。最后，在考慮約束條件的情況下，使機構充放電盡量滿足調度計劃。
1機構的控制結構
機構有2方面的功能:一方面把自已管轄的電動汽車信息上傳給電力公司調度部門，并執行調度部門的調度計劃，從而從電力公司獲得收益;另一方面協調控制所轄各區的電動汽車充放電，為系統穩定運行、提高電能質量等創造條件，同時給予所管轄電動汽車車主一定收益。機構與各電動汽車只進行信息與資金交流，不進行能量交流，電動汽車與電網間的能量交換是通過現存的電力網絡進行的［18］。考慮到電動汽車由于緊急情況可能需要快速充電，所以機構具備一定的零散快速充電樁，但是，由于需要快速充電的電動汽車數量少且接入電網時間短，不適合于調度［19］。所以本文只考慮接入辦公區、居住區和超市購物區的選擇慢速充放電的電動汽車。機構具體控制框圖如圖1所示。
2充放電集群的劃分機構
給所管轄的每個區和每輛電動汽車都設置一個編號，作為區和電動汽車的標識。每輛電動汽車在1天中任意時段可以在任意區做長時間停駛，停駛開始時，車主把電動汽車停駛的狀態信息告知機構，電動汽車車主提供給機構的狀態信息為S=［m，n，TS，TE，eSOC0，eSOCmin］(1)式中:m為電動汽車停駛區域編號;n為電動汽車編號;TS和TE分別為停駛的起始時刻和終止時刻;eSOC0為停駛起始時刻時電動汽車電池的荷電狀態;eSOCmin為電動汽車停駛結束時刻用戶設置的電動汽車電池的最小荷電狀態。機構根據每輛電動汽車的狀態信息可把在每個區的每輛電動汽車劃分為充電集群或放電集群，劃分的依據為:若eSOC0≤eSOCmin則把電動汽車劃分為充電集群，至于充電起始時刻及充電結束時的電池荷電狀態視調度計劃和優先順序而定，但是在停駛區間內充電結束時刻電池的荷電狀態必須大于等于eSOCmin以保證電動汽車用戶出行;若eSOC0＞eSOCmin則把電動汽車劃分為放電集群，放電起始時刻及放電結束時的電池荷電狀態同樣視調度計劃和優先順序而定，但放電集群中的電動汽車在停駛區間，放電終止時的荷電狀態應該大于等于eSOCmin，以滿足用戶用車。通過充放電集群的劃分可以使電動汽車在某一區的停駛時間內，只進行充電或放電，減少充放電切換次數，這樣有利于對電池壽命衰減的減緩，維護電動汽車車主的利益。
本文針對機構對所管轄的電動汽車充放電控制進行了研究，首先機構把電動汽車調度區域分為辦公區、居住區、超市購物區，然后機構根據電動汽車車主上傳的電動汽車狀態信息，把各區的電動汽車分為充電集群、放電集群，之后針對電動汽車在某時段充放電順序問題，提出并建立了基于可調度容量、可調度時長、車主違約度的電動汽車優先級綜合評價體系，確定充放電順序。最后根據調度計劃及充放電約束條件確定每輛電動汽車充放電情況。由于存在調度偏差和車主違約的可能，所以機構在設計過程中應具備一定常備儲能設備。
作者:李文華 范新濤 孔梅娟 單位:河北工業大學電氣工程學院
【摘要】
環保電動汽車充電樁是在傳統充電樁概念中加入風能及太陽能的電能輸入概念的新興電動汽車充電裝置。該文在于利用服務營銷策略對于新型環保電動汽車充電樁進行市場營銷。結論：提出了利用服務營銷進行產品市場開拓及推廣，在確保電能運行穩定情況下，不同等級客戶區別對待，充電流程的電子化管理，開拓信息功能，關注用戶體驗，讓用戶享受方便，及時，快捷充電服務。
【關鍵詞】
環保；充電樁；市場；服務營銷
1.環保電動汽車充電樁簡介
1.1輸入模塊電網供電：通過電力網直接供電。風力供電：通過風力帶動發電機運轉，產生直流電，儲存在電池中，也可通過逆變器逆變成交流電直接供電。太陽能供電：通過太陽光經過太陽能電池板產生直流電，儲存在電池中，也可通過逆變器逆變成交流電直接供電。
1.2輸出模塊直流/交流電，根據充電樁的類型輸出相應電壓類型。
1.3刷卡計費系統刷卡登陸，啟動充電系統，選擇充電類型及充電金額等。
1.4充電模塊通過充電電路，變壓器，逆變器等相應電力電子器件，輸出安全的，快速的，穩定的充電參數。
1.5安全模塊保護電路，防止過充，線路短路等等安全性問題，保護充電樁及汽車的安全。
1.6通訊模塊通過無線/有線通信，使用戶登錄，傳輸用戶指令行為，反饋充電樁的運行狀態等信息。
1.7充電槍與汽車充電接觸的接口，目前已出臺國標統一標準。
2.環保電動汽車充電樁的產品競爭優勢
環保電動汽車充電樁服務營銷策略文/阮玉潔環保電動汽車充電樁是在傳統充電樁概念中加入風能及太陽能的電能輸入概念的新興電動汽車充電裝置。該文在于利用服務營銷策略對于新型環保電動汽車充電樁進行市場營銷。結論：提出了利用服務營銷進行產品市場開拓及推廣，在確保電能運行穩定情況下，不同等級客戶區別對待，充電流程的電子化管理，開拓信息功能，關注用戶體驗，讓用戶享受方便，及時，快捷充電服務。
（1）由傳統的電能供應，變成由風光能互補發電系統和電能結合供電；
（2）具有通用性，具有多種充電接口；
（3）具有普適性，適合目前市面上的大部分電動車。
3.環保電動汽車充電樁市場需求分析
電動汽車充電樁市場空余量很大，在未來五年的時間內至少有1萬座充換電站需要被建成。然而市場上的電動車充電樁企業還是一片藍海，大型企業如特斯拉的銷售價格為60萬人名幣以上，普通消費者無法獨立承受，而且其電動車樁的適配性較低，只能適配其專屬的電動車。小型企業雖然價格有所降低，但是在運行監控和售后服務方面還存在很大的缺陷。面對這個市場，環保電動汽車充電樁潛力巨大。
4.環保電動汽車充電樁服務營銷策略
4.1確保電能運行穩定現今的電動汽車充電樁市場，產品同質化現象明顯。據此，從產品中提升經濟效益具有很大難度，產品應該在保障產品質量的基礎上，努力完善產品服務，進而擴大產品銷售范圍，以期更大的經濟效益。首先，應該做到不斷完善電力網絡，太陽能與風能極易受環境因素的影響而導致諸多不穩定因素，應該考慮合理適配電力網，進而保證電能的優質與穩定。
4.2充電流程的電子化管理由于市場對于充電樁的性能的要求不同，所以在銷售時因及時關注目標客戶群體的不同需求，環保電動汽車充電樁的建筑占地面積較大，發電效能較高，可能不適用普通個體消費者，需要連結多個個體消費者形成消費網絡群體，這就需要有營銷技術服務管理系統對于掌握不同群體的不同需求并在此基礎上有需求預測，報修投訴，電費管理等不同模塊功能，盡可能實現充電流程的電子化管理，便于個體消費者及時找到消費網絡群體享受充電樁服務，同時可以利用電子化管理掌握用戶在用電過程中的困難與限制，并及時反饋以便于調整服務內容，創建高效，便捷的服務標準，最大程度滿足電動汽車用戶的充電需求。
4.3開拓信息功能開發環保電動汽車充電樁的APP系統，給用戶提供方便，及時，快捷信息服務平臺，例如用戶可以通過APP及時了解電動汽車充電狀態及完成充電的剩余時間，在行駛途中及時掌控附近環保電動汽車充電樁的所在位置進行及時充電。APP開發模式主要可以借鑒一下兩種：（1）借助已有微信平臺進行服務營銷。微信作為更快速的即時通訊工具，傳播到達率100%，使溝通更靈活、更智能。微信的用戶基數大，用戶關注快，且可以享受運營上為其量身定做的有針對性的服務，其實用性最強。（2）自主開發產品APP進行服務營銷。前期用戶市場開拓及資金投入較大，對于新興產品不建議使用此種模式，在后期客戶量增大后可以根據實際需求進一步開發自主APP軟件應用。
4.4關注用戶體驗對用戶使用信息資源進一步深入精細加工，充分揭示其中隱含、分散、動態的信息，促使信息情報化，實現信息的增值性，達到提高產品質量的目的。通過APP平臺及時掌握用戶消費體驗狀況，定期對固定用戶進行電話回訪，派專業人員定期對于環保電動汽車充電樁進行定期檢查，讓顧客在購買此產品后感到物有所值，讓消費不僅僅是一次性購買，還幫助推銷產品，建立產品與終端之間、終端與終端間的良性關系。同時，利用現有營銷“大數據”，實現用能在線監測掌上運用，開發需求響應互動功能，為用戶提供靈活雙向互動服務。有針對性地服務平均電價高、能效水平低的用戶贈送移動服務終端，為大型企業免費提供能效診斷服務，對不合理的企業用電進行指導。
5結論
電動汽車充電設施是七大新興產業領域里很重要的一個方面，而此前由于電動汽車規模較小，充電設施建設投資巨大，投資短期效益不明顯，因此充電設施建設速度較慢，現在則進入到一個很好發展時期。與傳統電動汽車充電樁相比，環保電動汽車充電樁具有能源利用效率高和環境污染少（或無污染）的特點。就宏觀來看電動汽車充電設備市場將會具有強烈的競爭，國內一些大型的國企對這個市場已經虎視眈眈，并且也做了相當的準備。環保電動汽車充電樁應利用強大的市場空間進入這個領域，推廣服務營銷，實現物聯網效應占領一定范圍內的市場。
作者：阮玉潔 單位：上海海洋大學
摘要：
本文對基于空氣動力學的電動汽車造型設計進行了討論，對電動汽車的發展和普及起到一定的促進作用。
關鍵詞：
電動汽車；造型設計；空氣動力學
1電動汽車車身造型特點
電動汽車是未來汽車發展的主要方向之一，目前，電動汽車的發展才剛剛起步，而電動汽車車身造型的設計師大部分參與過傳統汽車造型的設計工作。因此，汽車造型的特點及發展趨勢，將會對電動汽車造型發展的趨勢產生極大的影響，但是電動汽車由于本身結構特點的限制，與傳統汽車的特點存在一定的差異，這些特點對于電動汽車的造型設計非常重要，下面進行了詳細的分析［1］。
1．1結構和空間布局不同
相對于傳統汽車，電動汽車在結構方面的最大差異是驅動方式的差異，傳統汽車依靠汽油機和柴油機燃燒花式燃料產生能量，然后通過離合器、變速器以及傳動裝置傳遞能量，實現汽車的行駛，而電動汽車則依靠電池進行能量的儲存和供給，通過將電池儲存的能量傳遞給電機，實現對汽車的驅動。因此，電動汽車上減少了體積龐大的機械師傳統系統，而由體積更小的電動機取代傳統汽車發動機占據的空間。因此，相對于傳統汽車來說，電動汽車的前懸距離大大縮短，前圍到擋風玻璃的車頭部分也有一定的縮短，車身比例更加協調，同時能夠省略傳統汽車進氣格柵結構，只需對前懸結構進行包覆為設計師留下了更大的創作空間。
1．2集成化
集成化是電動汽車技術發展的主要方向之一，通過線控技術的應用能夠使電動汽車底盤傳動系統的結構極大簡化，提高電動汽車的空間利用效率，底盤平整度提高，也為電動汽車的造型設計留下了更大的自由度。線控電子技術還能實現對電動汽車各種電子系統的電子控制，通過設計出類似軟件接口的擴展插口，即可實現車身與底盤的連接，減少傳統機械控制系統對空間的占用，同時還使車身與底盤的設計融合度提高，實現兩者的模塊化拼接，提高車身造型設計的自由度。
1．3智能化
智能化同樣也是未來電動汽車發展的主要方向之一，從家喻戶曉的EBD、ESP等，再到逐漸普及的智能泊車系統、只能制動系統等，在提高汽車安全性方面發揮了重要作用［2］。電動汽車智能化的持續發展，將不斷降低交通事故發生的概率。現在的汽車造型設計中，包含了大量被動的安全性設計，包括前后防撞鋼梁以及車身前后端預留的緩沖區域等。而隨著智能行車系統的發展，這些被動安全設計可以逐漸減少，這對車身的整體造型必然會產生較大程度的影響，也為電動汽車的造型設計提供了更大的發揮空間。
2電動汽車的空氣動力學設計
對電動汽車來說，良好的空氣動力學性能能夠提高電動汽車的操控性能和諧有效果，并且能夠使電動汽車獲得更好的續航能力，因此，電動汽車的空氣動力學設計非常重要。
2．1電動汽車空氣動力學設計原則
雖然電動汽車的造型在未來必然會呈現出多樣化的發展趨勢，但是從空氣動力學的角度來看，仍然需要遵循以下幾方面的原則：1）車身的簡潔性，這一原則主要是要求減少車身表面的凸起物、減少不必要的進氣口，確保車身的整體性，避免凸起物和進氣口增加空氣阻力，保證氣流通過車身受到的阻力盡量要小。2）流線型車身，該原則是要求氣流在流過車身時，盡量避免出現分離現象，圖1給出的大眾XL1概念車就屬于典型的流線型外觀。
2．2電動汽車空氣動力學設計
針對電動汽車造型的空氣動力學設計，需要注意以下幾個方面的問題：
1）車頭高度設計。電動汽車車頭的高度將會直接影響到整車的啟動阻力系數CD。通常，車身啟動阻力系數與車頭高度成正比。對于傳統汽車來說，由于發動機艙內部結構的特殊性，車頭高度必然會達到一定的值，而電動汽車由于省略了發動機艙，因此，車頭高度能夠得到降低，對于降低車身的氣動阻力系數具有作用，也為車頭設計提供了更大的空間。
2）車身尾部造型設計。汽車尾部造型與空氣的流動關系非常復雜，通常很難對各種尾部造型的優劣進行準確的評價。從理論分析來看，小斜背的造型具有更低的氣動阻力系數。因此，在進行電動汽車尾部造型設計時，首先把握好大方向的基礎設計，然后經過復雜的工程分析之后，再對最初的設計方案進行不斷優化。
3）車身底部離地高度設計。從相關的試驗數據來看，光滑的汽車底板結構，為了實現更好的空氣動力學性能，存在一個最佳離地高度。圖2給出了汽車底板結構離地高度與氣動阻力系數之間的變化關系。從圖中可以看出，VW－Van、VW－Por－sche914和CompetitorF2－2這3種車型的氣動阻力系數與汽車底板離地高度成正比；而Citroen－ID19車型由于車身底部屬于光滑結構，存在一個最佳離地高度［3］。電動汽車的底板結構能夠被設計為光滑的行駛，因此，在設計過程中需要結合工程分析的數據確定最佳離地高度，從而獲得最佳的空氣動力學性能，但是需要注意滿足車輛的通過性要求。
4）前后擾流器設計。擾流器包括前后擾流器兩個部分。由于電動汽車自身結構特點，其造型的設計更為靈活多變，擾流器的設計應該結合電動汽車的整車造型風格能夠設計，同時這種風格應該以追求良好的空氣動力學性能為主要目標。但是在實際設計時，尾翼與車身表面的高度參數非常重要，同時尾翼的高度也可能影響整車造型風格。通常情況下，利用尾翼與汽車表面的高度和尾翼弦長之比來描述，當這一比值大于1時，升力系數達到最小值，且不再繼續變化。現代汽車的唯一更多的是與側后圍高度結合到一起，其作用不會過度凸顯出來。
5）車輪與輪腔的設計。從相關實驗可以看出，有輪腔覆蓋的車輪通常比完全暴露在空氣中的車輪具有更好的空氣動力性能。對于前后車輪均存在輪腔包覆時，車輪的大小及輪腔間距的影響非常明顯。通常情況下，如果車輪高度與直徑之比大于0．75，則氣動阻力系數與升力系數最小。當然，由于前輪存在專項問題，其空腔應大于后輪，空腔對外部氣流更為開放，因此，前輪所受的氣動阻力與氣動升力比后輪更大。
3結語
空氣動力學設計在未來電動汽車造型設計中占據著至關重要的地位，其設計水平將會直接影響到電動汽車的操作性能和節油性能。本文結合對電動汽車造型特點的分析，提出了基于空氣動力學的電動汽車造型設計原則，并從多個方面提出了電動汽車空氣動力設計需要重點注意的內容，通過本文的討論，希望能夠對進一步提高電動汽車造型設計水平，對電動汽車的發展和推廣起到一定的促進作用。
作者：單承標 單位：中國第一汽車股份有限公司青島汽車研究所
摘要：
在十八大“推動戰略性新興產業、先進制造業健康發展”精神的指引下，發展節能環保、新能源等新興產業，已成為各地新一輪經濟發展的重大戰略。作為新中國汽車工業的搖籃，汽車工業是吉林省的支柱性產業，從長遠來看，尋找石油的替代品，發展電動汽車不僅是節能環保的必然選擇，也是吉林省汽車產業的發展趨勢。發展電動汽車不僅對吉林省轉變經濟發展方式，建立現代產業體系，具有十分重要的現實意義，同時也能帶動國內汽車市場的整體躍升。
關鍵詞：
電動汽車；產業發展；戰略
1吉林省電動汽車產業發展現狀
在節能與環保的雙重壓力下，吉林省電動汽車項目起動較早，制定并實施了一系列發展電動汽車的計劃和行動。純電動客車于2007年底開始立項研制。項目由一汽客車公司、吉林大學、東北師范大學、遼源彤坤公司共同承擔；一汽集團一直都在進行有關電動汽車項目的開發及課題研究，長春市基本具備混合動力汽車的部件和整車開發能力。汽車電子形成集群發展。重大專項實施以來"在純電動+混合動力和燃料電池汽車的整車集成技術動力系統集成技術以及動力總成關鍵零部件技術方面取得重要技術突破"同時也在專利戰略和技術標準平臺建設方面為自主知識產權新能源汽車產業化奠定了良好的基礎。不難看出吉林省現已具備發展電動汽車的技術、市場、人才、環境等綜合產業優勢。但將科技成果進行商品化與產業化轉化過程與世界發達國家和地區還存在相當差距，競爭力仍然較弱。另外，吉林省在混合動力轎車、客車和純電動客車的開發上也取得了一定進展，具備了一定的技術力量和生產基礎，2009年年末，20輛鋰源純電動車供應給遼源市，作為城市公交車及往返長春的客車。這是吉林省首次批量下線的電動車輛；2012年，華奧純電動公交車已于去年在長春開始運行，創造出電動公交車在世界最高緯度、高寒地區運行的紀錄；2014年7月，歐朗純電動轎車下線，歐朗EV的成功下線，不僅使一汽集團新能源汽車產品線更加完善，同時也是吉林汽車產業實施新能源汽車戰略規劃的重要行動之一。雖然吉林省在電動汽車產業取得一定發展，但從總體上看，目前仍處于研發階段或小批量試制階段，距離成熟的批量化生產尚有一定距離。
2吉林省電動汽車產業發展存在的問題
雖然吉林省電動汽車行業目前發展得如火如荼，并取得了階段性的成果，但應該清醒地看到該行業目前尚存在以下問題：
2.1研究的單位、企業較少，缺乏協作，信息交流不暢
目前，整車廠和零部件廠商發展電動汽車由于合作主體與技術路線的不同，可能形成若干個不同的新能源汽車產業聯盟，以及相應的新能源汽車標準。各個聯盟之間應該能夠通過競爭與交流，實現技術水平和研發實力的全面提升，拉動產業升級。吉林省在汽車零部件配套企業方面，涉足電動汽車動力系統的企業很少，支持力度不足。國內主要新能源汽車動力系統生產企業均分布在江浙、廣東和北京等地區，吉林省在這方面處于明顯弱勢，在吉林省新能源汽車戰略規劃中僅有遼源雷天從事鋰電池的研發和生產，并且與一汽的合作僅限于電動客車領域。本地的電動汽車動力系統配套企業不完備的問題將影響新能源汽車的整車研發進程，也將成為吉林省發展新能源汽車的一大瓶頸。
2.2研發起點較低，與國內外尚有差距，并且存在重復研究，現有資源沒有合理配置和使用從汽車企業來看，除一汽集團外，省內絕大部分企業不具備自主開發能力。從產品來看，自主品牌產品尚在培育之中；零部件企業的配套產品開發仍依賴主機廠或購買國外技術，開發手段落后，周期較長，技術人員比重較低。在國內對新能源汽車的研發中，包括吉林大學汽車工程學院在內的長春本地研究機構，實際上被排除在國內第一集團軍之外，上海和北京的一些研究機構搶占了足夠的先機，在經費支持、人才準備方面，吉林省內的研究機構與京滬兩地相比，還有較大差距。
2.3跨行政區劃的產學研合作較少目前，跨行政區劃的產學研合作項目還很少。實際上，東北三省及上海和廣州等企業、高校和科研機構各具優勢，但高校與高校，科研機構與科研機構，企業與企業，科研院所與企業，高校與企業，科研院所與企業之間也都有較強的互補性，存在較大的跨區劃的產學研合作空間。
3吉林省電動汽車產業發展的對策建議
3.1完善吉林省電動汽車產業創新機制科技創新必須以企業為主體，目前吉林省企業由于投入不足和人才緊缺等原因"導致以企業為主體的創新體系尚未完全形成"在以往的產學研合作中企業基本處于被動接受成果的地位。成功的實踐證明"建立以企業為主導的新型產學研聯盟"學科鏈結合產業鏈"通過全方位的戰略合作能夠有力提升企業自主創新能力。
3.2制定發展電動汽車產業的總體規劃由于缺乏發展電動汽車產業的總體規劃，目前對發展電動汽車產業感興趣的企業和研發機構很多，致使研發方向、資金投向分散，導致有限資源沒有發揮最大效率，政府的引導和協調作用沒有完全發揮出來,因此，應盡快制定電動汽車產業發展的總體規劃，促進吉林省電動汽車產業的發展。
3.3建立吉林省電動汽車產業產學研合作機制電動汽車是高新技術的集中載體，具有研發投入大，技術含量高等特點，因此，依靠強強聯合形成聚合能量，分攤研發成本并提高該項技術上的競爭優勢，已成為新能源汽車發展的一個新趨勢。吉林省汽車產業的生存和發展除了企業自身的發展壯大，更應注意產、學、研間的有效結合，建立產學研合作機制，通過生產企業、大學、科研院所在社會范圍內依照各自的優勢建立的，以共贏為目的的一種合作關系，最終形成基礎研究或理論研究（學）、應用與開發研究（研）、商品化與產業化（產）的一體化，使產業系統、教育系統和科研系統相互融合的有機整體，實現優勢互補，共贏的格局。此外，需要政府出臺相應的扶持和優惠政策。只有這樣，才能給電動汽車產業營造出一個良好的發展和應用氛圍，才能發揮出電動汽車應有的作用。
作者：孔繁娟 單位：吉林工商學院
1電動汽車充放電模型
電動汽車商通過對所轄范圍內居民區、充電站以及充電樁所接入電動汽車進行充放電調度控制。所有車輛統一安排在最后一次行駛結束后和次日出行前進行充放電。商根據所管轄車輛的行駛需求，通過制定報價策略，決定次日各時刻電動汽車的充放電功率，并滿足次日車輛的電量需求。其充放電約束條件如下：1）電動汽車充放電功率約束。電動汽車的充放電功率主要受到車載電池以及充電設備所允許的電壓電流限制。2）電動汽車蓄電池充放電等式約束。電動汽車蓄電池t時刻荷電狀態與t＋1時刻荷電狀態關系式。
2電動汽車商電力市場報價模型
筆者所提模型考慮電動汽車用戶側和市場出清2個不同層面的優化問題，既要使電動汽車充放電用電效益最大、成本最小，同時也要考慮市場出清電價交易機制。下層優化模型以電動汽車用電效益最大化目的，并考慮其各個商管轄內電動汽車的行駛特性，以及各物理特性約束條件。上層優化模型主要為市場出清模型，電動汽車用戶根據自身用電情況，向所屬商申報次日電量需求。電動汽車商通過把每時段接入系統的電動汽車用戶申報電量信息進行統計，并預測每時刻各發電商報價水平，以及各競爭對手報價，從而決定自身的報價策略。市場出清機制根據各方所報價格決定各參與者電量（發電量和用電量）。商根據市場競價獲得的用電量，從而優化所管轄區內電動汽車的充放電功率。該文主要考慮發電側與電動汽車商競價，不考慮其他可控負荷參與市場競價。
3原對偶內點算法
原對偶內點算法是基于對數障礙函數法，由于原對偶內點算法的提出，故對數障礙函數法被重新用來求解線性規劃問題。原對偶內點算法在數學上描述。
4數據仿真分析
4．1電動汽車參數筆者采用含電動汽車商參與電力市場競價來說明該文所提模型的有效性和求解方法的可行性。假設某區域電動汽車商5000輛私人電動汽車參與市場競價，獲得各時段電動汽車充放電電量，其電動汽車型號為RAV4SUV［16］，各項參數如表1所示。根據美國交通部聯邦公路管理局對全美國家庭私人開車出行進行調查的結果［17］，從統計數據中獲得其私人電動汽車平均最后一次出行結束時間、有效充放電時間段以及平均日行駛里程，其數據如表2所示。
4．2發電商數據參數考慮到電動汽車行駛特性，電動汽車一般在夜間交由商進行充放電控制。因此，筆者將報價策略周期設置為中午12∶00至次日中午12∶00，調度周期以小時（h）為單位。假設在該電力市場中有3個常規機組發電商與1個風電發電商，其發電機組Pmint，k＝0，Pmint，k＝50MW。根據PJM公司公布發電商報價數據，選取3個發電商各時段平均報價數據［18］為預測發電商報價，如圖1所示。風電不參與市場競價，各時段風電出力預測采用文獻［19］數據。
4．3電動汽車商報價策略分析在系統中各時段不可控負荷曲線如圖2所示。筆者主要設計2種充放電模式，模式I參與電力市場競價獲得市場出清電價以及電動汽車充放電電量；模式II為自由充放電，當電動汽車接入系統時，便以額定功率先進行放電，然后對其充電，直至充滿，不進行市場競價，采取的是不靈活充放電模式。電動汽車各時段報價策略如圖3所示，可以看出，電動汽車平均接入系統時間為18∶00，而在18∶00—24∶00期間，系統中不可控負荷用電量最大，為峰荷時段，各發電商報價也最高。因此，商選擇在這幾個時刻進行放電，報價比其他時刻高，獲得放電收益。而在24∶00—07∶00期間，不可控負荷用電量減少，此時為系統谷荷時段，各發電商報價較低，因此，選擇在這幾個時段進行充電電量的競價。模式I，II的充放電成本分別為1091．4，1305．3＄，電動汽車商進行競價所獲得的充放電成本比不靈活充放電模式降低213．9＄／MW。充分說明電動汽車參與市場競價有效地降低了電動汽車充放電成本，驗證了所提模型的可行性。由于電動汽車具有放電的功能，若電動汽車只針對充電參與市場競價，其報價策略如圖4所示。電動汽車商將主要集中在24∶00—07∶00時段參與競價，并獲得充電電量。筆者所提充放電報價策略模型和文獻［20］所提模型所得充放電成本分別為1091．4，1507．8＄，其充放電成本能有效降低416．4＄／MW。
5結語
隨著電動汽車的廣泛投入使用，如何有序控制以及整合系統中分散的電動汽車參與市場競價，將成為未來電力市場發展一個值得研究的問題。基于電力市場競價框架，筆者提出了電動汽車商參與市場競價的雙層優化模型，上層以社會效益最大化為目標，下層以電動汽車充放電效益最大為目標。通過KKT條件將雙層優化模型轉化為單層優化模型，為了能快速求解，采用非線性互補函數將非線性不等式約束轉化為等式約束，并通過原對偶內點算法求解模型。最后，通過含電動汽車商參與競價的電力市場競價機制，對所提模型進行仿真分析，驗證了該文所提模型的有效性和可行性，為電動汽車參與市場競價提供了理論基礎。
作者：楊亞雄 楊洪明 張俊 單位：長沙理工大學 智能電網運行與控制湖南省重點實驗室
1電動汽車控制系統中矢量控制技術
電動汽車系統控制電路中系統功率部分采用直-交電壓型電路，功率回路有蓄電池、濾波電路和智能功能模塊IPM逆變電路組成。系統控制器采用TI公司推出的TMS320LF2812-DSP作為控制主芯片，用它來完成電子差速算法、及高階控制器離散化的魯棒控制器，它們的實現需要記憶大量的歷史數據，且完成電動機矢量控制系統的轉速控制器、電流控制器的算法、以及電壓空間矢量PWM的產生、A/D轉換以及坐標變換等。輔助電路由速度檢測電路、電流檢測電路以及故障檢測電路等組成。實現異步電機的轉速檢測、電流檢測以及轉速和電流的雙閉環控制。DSP控制器負責將電動汽車駕駛員根據自己的意圖與行車線路給定目標車速Vc、方向盤轉角信號、剎車信號、電機轉速、蓄電池電壓、電容儲能狀態等進行A/D轉換，應用電子差速算法計算電機的轉速和位置，最后應用矢量控制算法和魯棒控制算法，得到電壓空間矢量PWM的控制信號，經過光電隔離電路后，驅動IPM功率開關器件。DSP控制器還負責整個系統的保護和監控，一旦系統出現過壓、過電流、欠壓等故障，DSP將封鎖SVPWM輸出信號，以保護IPM模塊。異步電動機矢量控制基本思想就是把異步電機的電子電流分解為直軸電流分量ids和交軸電流分量iqs。矢量控制策略是當轉子磁通恒定時，電磁轉矩與定子電流的q軸分量成正比，通過控制定子電流的q軸分量就可以控制電磁轉矩。這樣由定子電流d軸分量控制轉子磁通，q軸分量控制轉矩實現了系統的完全解耦控制，形成經過SVPWM逆變調制信號，將期望電壓矢量值供給逆變器，對異步電機進行供電，一旦控制器的參數設定好后，在電機的運行條件不發生改變的前提下，這個控制系統具有較好的動態響應性能。但由于電動汽車在行駛過程中道路工況復雜，且駕駛模式多變，那么電機的自身參數也隨之改變，如果不對速度控制器的參數和輸出不進行校正，駕駛性能會變差，所以利用通過脈沖編碼盤獲得的電機速度n反饋值，與經過電子差速算法輸入的速度參考量refn和轉向信號形成閉環。同時編碼盤的另一個作用是獲得轉子的絕對位置，從而通過磁通觀測環節，輸出正確的磁通角θ以實現精確的PARK逆變換，這樣對輸出進行及時的校正，使真個系統在運行條件發生變化時，加快動態響應過程。為了抑制干擾對控制誤差的影響，使得閉環控制系統正常工作，系統中的速度調節器采用H∞魯棒標準控制問題的混合靈敏度設計算法以加強內部穩定性。采用矢量控制方案的交流異步電機的系統結構如圖1所示。
2控制器硬件電路設計
控制系統的任務是根據駕駛員根據由方向盤、驅動踏板和制動踏板設定的指令信號，以及車輛當前的運行狀態，即電機轉速、蓄電池電壓、電容儲能狀態等。首先調節主回路使其工作于某一特定的狀態，然后調節相應功率器件的占空比，使電機電樞電流或者儲能器件的充電功率滿足驅動或制動踏板設定的指令值。控制系統硬件部分為以美國德州儀器（TI）公司的TMS320F2812型DSP（數字信號處理器）芯片為優秀的控制電路板和相應的外圍電路構成，如圖2所示。系統主回路的電壓、電流信號及驅動和制動踏板位置信號經傳感器采集后，通過信號調理電路由DSP的A/D轉換模塊進行模數轉換。控制系統的輸出為多路SVPWM信號，電路中采用Avago公司的HCPL-316J門驅動光電耦合器對SVPWM信號進行處理，經光耦隔離處理后接入IGBT的門極。IGBT的故障信號經光耦隔離后接入DSP的功率驅動保護中斷引腳。在主回路進行相應的調整后可用于電機的驅動和再生制動控制，霍爾傳感器檢測到的電機轉子位置信號經信號調理電路接入DSP的捕獲單元。制動系統由電機和能量儲存器件，即超級電容或者高速飛輪組成。車輛制動時，電機在驅動控制系統的調節下工作于發電機工況，將車輛的部分動能或重力勢能轉化為電能經過控制儲存在超級電容或飛輪中。這部分能量在車輛加速和爬坡時釋放出來，協助電池向電機供電，使回收的能量得到再利用。超級電容通過雙向DC/DC連接到直流母線，和電池并聯通過電機控制器向電機供電。電機控制器在剎車踏板被踩下后，使電機工作于發電機工況，將回饋能量送至直流母線；雙向DC/DC作為超級電容充放電控制器使用。車輛制動時將直流母線上的電機回饋能量進行電壓變換后向超級電容充電；車輛起動或加速時使電容放電，電容儲存能量經電壓變換后送至直流母線，和電池并聯向電機供電，一方面改善車輛加速性能，另外還可以避免電池大電流放電，延長電池壽命。控制系統外圍電路主要包括PWM輸出與IGBT故障信號輸入光耦隔離電路，主回路電壓、電流信號調理電路，以及電機轉子位置檢測信號調理電路。
3控制系統軟件設計
控制系統軟件設計采用基于空間磁場定向控制策略，即在速度控制器采用H∞魯棒標準控制問題的混合靈敏度設計算法，系統q軸、d軸電流環采用PI控制器。利用TMS320F2812強大的實時算術運算能力，對異步電機的速度、轉矩進行實時控制。系統控制軟件先完成系統的初始化工作，包括DSP的內核初始化，模數轉換（ADC）子模塊的初始化，以及PWM輸出子模塊的初始化和數字輸入輸出（DIO）子模塊的初始化。系統初始化完成后進入等待定時器周期中斷循環狀態。控制軟件主程序如圖3所示。圖3控制器主程序流程圖主回路的電壓、電流和車輛的驅動、制動指令經濾波電路輸入到DSP中，在定時器周期中斷服務子程序中，首先對這些信號進A/D轉換和數字濾波，在控制系統對車輛的運行狀態做出判斷后，運行相應的控制算法，并用控制量，即IGBT的占空比設置相應的PWM模塊及PWM引腳的輸出。中斷處理模塊程序流程圖如圖4所示。
4實驗結果
以7.5KW電動汽車用交流異步電機為控制對象，其最大功率15KW、額定電壓72V、額定扭矩為32N.m、最大轉速為5600rpm、效率95%，根據異步電機的技術指標得到在MTS-II電機測試臺架上的測試結果如表1，電機及其控制器外特性曲線如圖5。將給定目標車速cV、方向盤轉角信號、剎車信號、電機轉速檢測信號、蓄電池電壓、電容儲能狀態等進行A/D轉換的信號輸入到上述設計的驅動控制系統中，相應交流電機側得的技術參數如電壓為72V、輸入功率為6.6KW，轉矩得到11.9N.m、轉速為4609rpm、輸出功率為5.7KW、均低于額定值。根據實驗結果表明，電動汽車異步電機驅動控制器具有較好的系統穩定運行性能，較快的轉速響應速度、達到預期的設計效果。
5結論
選擇合適的電動機是提高各類電動汽車性價比的重要因素，因此研發或完善能同時滿足車輛行駛過程中的各項性能要求，并具有堅固耐用、造價低、效能高等特點的電動機驅動方式顯得極其重要。本文從選擇合適的交流選擇異步電機，設計基于矢量控制的變頻調速系統，采用H∞魯棒標準控制問題的混合靈敏度設計算法，解決復雜系統在不確定條件下維持系統可靠性和穩定性；采用的新型的PWM調制方式——空間電壓矢量（SVPWM）脈寬調制原理與實現直-交PWM電流源型異步電機變頻器控制器，提高了能量的利用效率；同時采用電子差速控制技術，解決電動汽車發展瓶頸中的電機及其控制系統中需要協調控制電機差速，實現倒退，轉彎等功能。通過以上技術應用與傳統PID控制器相比，非線性方法具有更好的控制效果，改善了電動車運行的穩定性和可靠性，而且在制動過程中可以回收更多的能量，提高了整車的能量利用效率，并且再生能源方便地回饋到電動汽車的蓄電池中，實現了能量回收。
作者：黃英 殷軍 單位：江蘇省光伏風電控制工程技術研發中心 蘇州經貿職業技術學院 蘇州秉立電動汽車科技有限公司
鎮江市發展電動汽車產業擬采取相應措施宜基于上述SWOT分析得出的戰略定位，重點針對其劣勢與機遇，充分發揮政府、大學及科研院所、企業、科技中介等機構主體協同聯動效應，合理配置技術、人力、資金、公共服務、基礎設施等科技資源，形成政務、商務、研發，科技服務等“組合拳”，大力推動鎮江科技電動汽車產業取得長足進展。
1.完善新能源電動汽車技術創新研發體系
目前世界各國電動車發展真正進入產業化階段的只有日本豐田，美、法、德、英緊隨其后。研發技術雖已取得一些進展，依然存在不少瓶頸有待突破，如若不能在降低燃料電池和氫氣存儲系統成本上有所突破，那么燃料電池汽車至少在2030年前不具備大規模產業化成熟條件；我國政府在“863計劃”中明確提出電動汽車發展重點：確立“燃料電池汽車發展居首位，第二為混合動力電動汽車，純電動汽車兼顧的基本原則”。為此，可考慮由政府牽頭，聯合本地江蘇大學、江蘇科技大學在北汽集團鎮江公司建立企業工作站，尤其江蘇大學汽車學院在汽車研發方面具備一定技術研發實力與實踐經驗積累，應盡早讓科研機構與高校介入企業研發，彌合產業與學術屆信息不對稱隔閡，使技術研發與北汽二期開發生產電動汽車在時間與空間上實現無縫對接，及早形成多方協作的科研創新合力。在企業工作站基礎上組建部級創新平臺，結合本地研發實力與要素資源重點突破動力電池、驅動電機、電子控制、快速充電設備等關鍵技術；推動產學研聯盟建設，逐步形成集整車制造、關鍵部件與新材料、配套技術應用等為一體的研發設計機構；搶先進行相關技術專利申報，積極參與全國新能源電動車技術標準制定，爭取創建部級新能源汽車研發平臺和產業示范基地。
2.加強新能源汽車發展各項政策扶持力度
基于省市原先政策措施如：《江蘇省新能源汽車產業發展規劃綱要》，《鎮江“十二五”發展規劃》，《鎮江市城市總體規劃》，《鎮江市綜合交通規劃》，《鎮江市公交規劃》等政策文件，進一步加強相關政策扶持力度。電動汽車研發成本與售價均較高，可適當采取政府補貼方式，對企業研發和個人購買電動汽車予以支持；鑒于人們對傳統汽車依賴的思維慣性，在原先預計基礎上，可以公交為突破口推進示范推廣，適當將鎮江市2015年公交電動汽車保有量提高至20％－30％。此后逐步推進并培育私家與出租電動汽車消費市場；通過政策引導電動汽車消費與日常維保新商業模式，比如電動機車與電池價格均較高，可以借鑒其他地區一些做法，探索“車電分離”運營模式，通過在政策和資金方面扶持充電設備運營商及融資租賃機構，由特許經營商將“裸車”租賃給公交公司，提供電池并保障其使用年限，從而緩解公交企業一次性支付壓力；通過政策引導，適當降低車貸利率，并提供相應優惠電價，以促動人們消費積極性。
3.形成促進新能源汽車推廣應用長效機制
通過電視、網絡、報刊等媒體，積極宣傳低碳環保理念，使環保意識深入人心，令各方潛在消費群明確新能源電動汽車是人類未來交通工具發展趨勢；積極進行充電樁配套設施及電動汽車日常維保方面認證、規劃和建設。在總結積累基礎上，形成相應技術與運營方式特有模式。鑒于國內外在電動汽車純技術方面研發及標準設定已走在本市前列，但我們在充電配套及日常維保方面的技術與商業運作模式依然有望形成標準化系列配套模式并推廣至其他省市，為鎮江電動汽車產業在全國乃至世界范圍內推廣與銷售奠定堅實支撐。以北汽落戶鎮江為發端，由政府機構牽頭組成招商團，加快產業園區基礎實施建設，給予一定政策優惠。進一步積極引進電動整車、配套部件、電極材料、充電設備和其他相關系列生產廠家投資。比如：整車領域的比亞迪、五龍等，動力電池、電機、總控領域有沃特瑪、長河動力、匯川科技、航盛電子等，充電設備有奧特迅、巴斯巴；電池隔膜、正負極材料方面有星源材質、惠程電器、貝特瑞等。這樣有助于本市產業結構升級由粗放型轉入深度精細化，有望最終形成以龍頭企業帶動，關鍵零部件及相關材料和配套產業有機整合的新能源汽車產業鏈群體系。這是鎮江電動汽車產業發展由扭轉型戰略躍遷至增長型戰略的關鍵，使其成為我市振興地方經濟的又一綠色高科技支柱產業。
4.推進人才培育引進與金融支撐
21世紀誰掌握了關鍵人才與技術，誰就把控了某一行業發展先導與契機，為此加快人才培養與引進步伐刻不容緩。電動汽車行業發展不僅需要各種高精研發人員，對于各類銷售、生產線操作、生產工藝、后期維保等各層級相關工程管理技術人員需求量也很大。結合當地現有高等、高職院校及技師學院教育布局，各高校可根據自身科研基礎與辦學特點，針對產業發展實際需求，分層分類培養各種工程技術與管理、銷售人員。比如江蘇大學與江蘇科技大學可以開辟與整車、各項零部件生產及充電設備有關的研究生層面研發人員，及工業工程專業本科生；鎮江高專正積極籌建汽車學院，培養電動汽車管理、銷售及日常維保方面的技術與管理人員；交通技師學院和鎮江技校可以相應培養電動車維修、充電站維護、生產線操作等技術工人等。然而，人員培養有其滯后性，尤其高端人才培育很難一蹴而就，為此有必要從全國乃至海外引進高端技術人才，政府機構及用人單位應在工作條件、收入待遇、配偶隨調、研發費用、生活設施、子女入學等方面給予適當傾斜，這樣才能留住并用好人才。鑒于新能源電動汽車前期研發，生產及配套充電站建設等方面資金投入頗巨，僅一座大型充電站建設動輯上千萬，資金缺口較大。可以采取梯度投資，逐步完善，使配套設施投資規模與投產速度相匹配。此外，汽車廠商由于巨額投資及技術和市場開發不確定性，囿于傳統車型既得利益，對新能源電動車研發與生產積極性不高。這一心態亦會蔓延至金融領域，使電動汽車在研發、生產、配套設施建設，銷售等方面的信貸規模與流向受到制約。為此政府要對各金融機構做適時引導，使其明確：加大相應信貸力度，支持科技型新能源交通“功在當代，利在千秋”，不能只顧眼前利益而忽視長遠發展。此外應加強電動汽車在生產、研發、推廣、日常維護等方面安全管理，促進信息化全面升級，以利于以電動汽車為龍頭的新能源高新產業鏈逐步成形。
作者：凌峰朱冬林范靈單位：鎮江市高等專科學校南京理工大學經濟管理學院鎮江市高等專科學校
《寧夏電力雜志》2014年第六期
1電動汽車的能耗成本
電動汽車的能耗成本主要包括建設成本、運營成本及電池折舊成本[1]（電池由國家電網公司提供，但電池的折舊費用要攤到能耗成本之中）。在這里我們以單個換電站作為研究對象，假定電動汽車數量很多，換電站滿負荷運營，計算出換電站的最大服務能力即能提供的最大能源補給的公里數，用以攤薄建設成本和運營成本。
1.4電動汽車換電成本將電動汽車能耗成本作為其換電成本，以上計算結果如表2所示。從表2可以看到，大客車的換電成本價格為5.25元/km，其中電池折舊所占比重最大。乘用車的換電成本價格為0.6元/km。
2電動汽車換電定價建議
2.1換電服務定價策略從市場情況分析來看，現階段電動汽車能耗成本很高（電動大客車5.25元/km，而燃用天然氣大客車則是1.42元/km，享受政府補貼的天然氣公交車只需0.8元/km），如果按成本價格定價就無法吸引用戶使用電動汽車。況且，現階段銀川地區的電動汽車充換電站僅有9座，而銀川地區卻有近40座天然氣加氣站，兩者在服務便捷性上存在差距。但是，從可持續發展和綠色環保的角度看，電動汽車能耗成本下降存在很大的空間：隨著電池技術的進步，2013年的電動汽車動力電池招標采購價格已經比2011年的采購價格下降25%，保守估計5年后還能下降50%～70%。如表3所示，隨著國家推動電動汽車發展的相關政策逐步落實及政府對充換電網絡建設提供資金補貼，電動汽車能耗成本會大幅度下降。而天然氣作為不可再生能源，隨著時間的推移儲量將會越來越少，能耗成本會大幅上升。從表3中可以看到，如果能爭取到50%的建站補貼，即電動汽車換電站建設成本降低一半；5年后，電動汽車動力電池價格下降70%，天然氣價格上漲1倍以上；這幾個條件同時實現的話，則電動汽車能耗成本均低于天然氣車輛的能耗成本，電動汽車換電站比天然氣加氣站更具有競爭優勢。因此，寧夏地區電動汽車換電服務的定價策略應是：積極爭取政府補貼，先以具備市場競爭力的換電價格推動電動汽車的市場占有率，降低充換電網絡經營風險，隨著電池技術進步，換電價格逐步下降和競爭對手天然氣價格的上升，在一定的時間范圍內，最終實現充換電站的盈利。
2.2換電定價選擇天然氣車輛作為主要的競爭對手，電動汽車換電價格與天然氣車輛的能耗成本價格掛鉤，按約90%的比列收取。參考文獻[2]的做法，根據實際情況，建議寧夏地區電動汽車換電價格如表4所示。電動公交車換電價格為0.8元/km。主要是爭奪公交市場，雖然價格持平，但通過宣傳電動汽車綠色無污染可以具備一定的競爭優勢。普通電動大客車換電價格為1.25元/km。小型乘用車的換電價格為0.225元/km，都比天然氣價格略低，以增加市場競爭力，吸引用戶。
3效果和意義
（1）電動汽車換電定價建議已面向社會進行了意見征求：銀川市公交公司對這個換電定價較為認可，在行駛成本基本相同的情況下，考慮到電動汽車環保、節能的優越性，愿意嘗試使用電動公交車。銀川地區的私家車主和出租車司機也表示，該換電定價比較具有吸引力。所以定價建議具有一定的市場可行性。（2）目前寧夏回族自治區經濟和信息化委員會正在編寫“‘十二五’期間寧夏電動汽車發展規劃”，電動汽車換電定價建議可為其制定提供參考，對盡快實現規劃目標有積極的促進作用。（3）電動汽車換電定價建議有助于實現電動汽車充換電站網絡的市場化運營。
4結論
（1）電動汽車換電定價建議是通過調查、分析市場情況，綜合考慮了寧夏地區交通車輛不同的能耗方式，論證了電動汽車換電服務網絡的市場定位后提出的。（2）電動汽車換電定價建議具有可行性。雖然電動汽車換電服務的運營前期需取得政府補助，但隨著電動汽車達到一定規模后，電池技術的不斷進步，換電能耗成本將下降，預期5～7年后，電動汽車充換電價格可以不依靠政府補助參與市場競爭。（3）石油、天然氣是不可再生能源，隨著儲量的下降，價格會越來越高，且以其為燃料的車輛還會產生環境污染問題。而電動汽車在節能環保、無污染零排放方面具有無可比擬的優勢。所以電動汽車必將取代汽、柴油及天然氣車輛，是未來交通工具的必然選擇。
作者：劉德鵬單位：國網寧夏電力公司銀川供電公司，
