问题3 电动汽车的关键技术有哪些？

电动汽车经过近些年的不断发展，自身技术日渐成熟，产品质量和性能日益完善，其核心部件的研发也受到了大量的关注。其中电动汽车的核心零部件有：“三大电”，即电机、电池、电控；“六小电”，即车载充电机、DC/DC变换器、配电箱、电动助力制动、电动助力转向、电动空调等。

与之对应的电动汽车关键技术包括车身技术、底盘技术、电池技术、电机技术、控制器技术、整车辅助系统技术、整车安全技术、电磁兼容技术、轻量化技术、试验与评价技术等。其中，车身和底盘技术是汽车的通用技术，而电池技术、电机技术（电驱）和控制器技术（电控）则是电动汽车区别于传统汽车的最核心技术，对整车的动力性、经济性、可靠性和安全性等有着重要影响。

1．整车设计

在设计电动汽车时，影响整车整体性能（如续驶里程、爬坡能力、加速能力以及最高车速）的参数需要进一步改进，如减轻整车质量、降低风阻系数和减小滚动阻力等。

汽车轻量化是在保证汽车强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力利用率，减少燃料消耗，降低排气污染，对电动汽车有十分重要的意义。纯电动车车重降低10%，续驶里程可以增加5%～6%，制动距离和转向力会减少。轻量化包含三个核心部分：系统轻量化、结构与材料轻量化、连接轻量化。

2．电驱动系统

不管是电动汽车中的混合动力电动汽车还是纯电动汽车，电驱动系统都是整车驱动系统的核心，它对电动汽车的整体性能有着直接的影响。

现代电机的低转速高转矩和高转速恒功率的工作范围可以通过电子控制来获得，使得电动汽车的驱动系统设计更加灵活多样，可采用单电机或多电机驱动，可选用或不用变速器，可选用或不用差速器，可选用轴式电机或轮边电机等。早期的电动汽车都采用直流电机驱动系统，但直流电机的换向器和电刷需定期维护。目前，随着技术的发展，许多先进的电机驱动技术显示出优于直流电机的性能，它们在高效率、高功率密度、有效的再生能量回馈、坚固性、可靠性和免维护性等方面具有明显的优势。

3．能源系统

目前，任何一种动力电池都不可能同时满足对比能量、比功率和价格的要求。

电池向高比能量、高能效、长寿命发展，也要向全气候、全固态、低成本发展。在不久的将来，锂基电池如锂离子电池和锂聚合物电池在现代电动汽车中的应用将会有很好的前景；超级电容器和超高速飞轮由于其高的比功率将也有希望用于电动汽车；燃料电池能从根本上解决电动汽车续驶里程短的问题，被公认为是目前电动汽车最重要的能源之一。但锂电池虽有较高的比能量，但比功率却较低；而超级电容器和超高速飞轮虽具有较高的比功率，但能量密度很低。因此，为了满足电动汽车的应用需求，可采用多能源系统即混合动力系统提供动力。对于采用两个能源的混合动力系统，可以一个能源选用具有高比能量的，而另一个选用具有高比功率的，如动力电池+动力电池、动力电池+超级电容器、动力电池+超高速飞轮、燃料电池+动力电池。内燃机+动力电池是混合动力系统的一种特例，其中燃油的高比能量能保证汽车足够长的行驶里程，而动力电池的高比功率有利于提高汽车的加速性能并减少废气排放。

4．能源管理

电控系统堪称电动汽车的大脑，主要负责指挥电动汽车电子器件的运行，包括整车控制器（VCU）、微控制器（MCU）、电池管理系统（BMS）等。其中，电动汽车的电池管理系统是电控系统中的核心技术，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、续驶里程估算、短路保护、漏电监测、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、可靠、安全运行。

智能的能源管理系统应同时具有功能多、灵活性好、适应性强的特点，能智能地利用有限的车载能量，增强车辆安全性能。

5．系统优化

电动汽车系统是一个涉及多学科技术的复杂系统，其性能受多学科相关因素的影响，通过系统优化来改进电动汽车的性能和降低车辆的成本。计算机仿真是一项很重要的技术，它有利于制造商减少开发新产品的时间，降低成本，并能迅速进行概念评价。