电动车辆

电动车辆（Electrical   vehicles）它是一种提供全部或部分驱动源的车载电源，主要通过电池储存电能，并与电动机一起驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规等各种要求的车辆。电动汽车没有污染、低噪音和高能效、多样化和简单的结构、使用维护方便等。

电动汽车的组成包括电力驱动和控制系统、驱动力传输和其他机械系统、完成给定任务的工作装置等。电力驱动和控制系统是电动汽车的核心，也是与内燃机汽车最大的区别。电力驱动和控制系统由一台驱动电机组成、电源(蓄电池)和电机的速度控制装置。电动汽车的其他装置与内燃机基本相同。1834年，电动汽车首次出现，是托马斯制造的·戴文波特（Thomas Davenport）内置电池汽车。随后，苏格兰的罗伯特、奥地利发明家弗兰茨克拉沃格尔、法国工程师古斯塔夫·特鲁夫（Gustav truff）分别在1839年、1867年、1881年，第一辆纯电动汽车相继发明、双轮驱动电动车、铅酸电池驱动的三轮车。1920-1990年，随着俄克拉荷马州的发展、随着德克萨斯州和加利福尼亚州石油的发现和开采以及内燃机技术的改进，电动汽车在 19203356之后逐渐失去了优势，其发展几乎停止由于环境问题和石油枯竭，电动汽车从20世纪50年代到60年代中期开始复苏。当时间来到21世纪，电动汽车正在步入燃料电池汽车、以混合动力汽车和纯电动汽车为目标的电动汽车综合研发已在更大规模上进入第三探索阶段。

电动汽车一般包括纯电动汽车(Battery electric   vehicle, BEV)混合动力车辆(Hybrid electric vehicle   HEV)插电式混合动力车（Plug-在 电气 车辆中， PHEV）和燃料电池车辆(Fuel-Car FCV  )虽然它们的结构和电池类型不同，但它们的工作原理都是利用自身储存或产生的电能代替传统车辆内燃机燃料燃烧产生的机械能，为驱动系统提供能量。在目前（截至2023年）电动汽车已经广泛应用于商业运输、乘用车、和机场地面服务车辆、高尔夫球车和其他特殊场地；未来，随着电动汽车电池技术的突破，电动汽车将像内燃机一样成为一种主流或更受欢迎的交通工具。

电动汽车的组成包括电力驱动和控制系统、驱动力传输和其他机械系统、完成给定任务的工作装置等。电力驱动和控制系统是电动汽车的核心，也是与内燃机汽车最大的区别。电力驱动和控制系统由一台驱动电机组成、电源(蓄电池)和电机的速度控制装置。电动汽车的其他装置与内燃机基本相同。

驱动电动机

电机是实现电能和机械能相互转换的装置，分为电动机和发电机。电动机将电能转化为机械能，发电机将机械能转化为电能。根据电流的性质，电动机可以分为两类DC电动机和交流电动机其中，DC电机意味着流入定子绕组的电流是DC;交流电机是指流入定子绕组的电流是交流电。然而，由于换向火花的存在，DC电机的比功率很小、随着电机技术和电机控制技术的发展，DC无刷电机逐渐得到应用(BCDM)开关磁阻电动机(SRM)和交流异步电动机。

电源（电池）

动力电池是整车的能量来源，相当于内燃机车的燃料其相关技术一直制约着这一行业的发展水平目前主要影响因素是比能量和比功率，进而影响车辆的动力性能和续航里程。根据能量来源的方式，电池可分为化学电池、物理电池和生物电池有三种类型，化学电池在汽车工业中应用最广泛。化学电池通过化学反应将化学能转化为电能，化学电池可以进一步细分为原电池、二次电池和燃料电池。其中，二次电池和燃料电池是电动车最受关注的两种电池但由于燃料电池技术尚未成熟，尚未实现量产，成本较高。因此，目前（截至2023年）电动汽车的动力电池主要使用锂离子电池作为二次电池。二次电池主要包括铅酸电池镍电池镍氢电池锂离子电池和锂金属电池。

铅酸电池

铅酸电池广泛应用于内燃机汽车的低压电源它是一种成熟的汽车电池，但其比能量较低、质量和体积大、续驶里程短、使用寿命短、严重的污染等问题限制了其在电动汽车上的应用。铅酸蓄电池的工作过程是化学能和电能之间的相互转化。当电池将化学能转化为电能并向外供电时，称为放电过程;当蓄电池与外部DC电源连接，将电能转化为化学能并储存起来时，称为充电过程。

镍氢电池

用于电动汽车的镍氢电池基本上由氢氧化镍阳极组成、储氢合金阴极和碱性电解质。镍氢电池具有高能量密度、无污染、可以大电流快速充放电，可以满足电动汽车对动力电池的要求所以现在商用电动车都在用镍氢电池，比如丰田普锐斯。镍氢电池通常为圆柱形和矩形，活性材料形成电极板的工艺主要是烧结、拉浆式、泡沫镍式、纤维镍型等不同工艺制备的电极的容量、大电流放电性能差异很大。通常，根据不同的使用条件，电池采用不同的工艺制备。

锂离子电池

锂离子电池主要由正极组成、负极、隔板、电解质等组成。锂离子电池根据正极材料的不同可分为钴酸锂电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池和三元锂离子电池等。具备能量密度高、能量效率高、自放电率小、循环使用寿命长、可以实现大电流充放电、无污染等优点。其中三元锂电池以镍钴锰三元材料为正极材料，石墨为负极材料，镍、钴、锰的比例可以根据实际需要进行调整。磷酸铁锂电池是以磷酸亚铁锂为正极材料，石墨为负极材料的电池。钛酸锂电池分为两种，一种是作为负极材料的钛酸锂，另一种是锰酸锂、三元材料和磷酸亚铁锂作为锂离子电池的正极材料，另一种是钛酸锂作为负极、以金属锂或锂合金为负极的锂离子电池。

电机速度控制装置

电机调速装置是为电动汽车变速和换向而设置的，其作用是控制电机的电压或电流，完成对电机驱动转矩和旋转方向的控制。在早期的电动汽车中，DC电机的调速是通过串联电阻或改变电机磁场线圈的匝数来实现的。因为它的调速是逐级的，而且会产生额外的能耗或使电机的结构变得复杂，所以现在很少使用。晶闸管斩波调速广泛应用于电动汽车通过均匀改变电机端电压，控制电机电流，可以实现电机的无级调速。在电力电子技术的不断发展中，它逐渐被其他巨型晶体管所采用(如GTOMOSFET、BTR及IGBT等)斩波调速装置代替。

传动装置

电动汽车传动装置的作用是将电机的驱动扭矩传递给汽车的驱动轴当电动轮用于驱动时，传动装置的大部分零件通常可以省略。由于电机可以带负荷启动，所以电动汽车上不需要传统内燃机汽车的离合器。由于可以通过电路控制改变驱动电机的旋转方向，因此电动汽车在内燃机汽车的变速器中不需要倒档。当采用电机无级调速时，电动汽车可以省去传统汽车的变速器。当使用电动轮驱动电动汽车时，传统内燃机汽车的传动系统的差速器也可以省略。

行驶装置

行走装置的作用是通过车轮将电机的驱动扭矩转化为地面上的力，并驱动车轮行走它和其他车辆一样，由轮子组成、轮胎和悬架等

转向装置

转向装置的设置是为了实现车辆的转向、方向盘、转向机构和方向盘等。作用在方向盘上的控制力是通过转向机和转向机构使方向盘偏转一定角度，实现车辆的转向。大多数电动汽车采用前轮转向，工业用电动叉车通常采用后轮转向。电动汽车的转向装置有机械转向、液压转向和液压动力转向等。

制动装置

电动汽车的制动装置和其他车辆一样，是为车辆减速或停车而设置的，通常由制动器及其操纵装置组成。在电动汽车中，一般有一种电磁制动装置，它可以利用驱动电机的控制电路来实现电机的发电操作，使减速制动时的能量可以转换为给电池充电的电流，从而得到循环利用。

工作装置

工作装置是专门为工业电动汽车完成作业要求而设置的，如电动叉车的升降装置、门架、货叉等。货叉的提升和门架的倾斜通常由电机驱动的液压系统完成。

电池

制约电动汽车发展的主要问题集中在电池成本高充电时间长续驶里程短等方面。近年来，许多汽车公司和研究机构的最新研究正在逐步弥补电动汽车的这些先天缺陷。锂离子电池是目前电动汽车最常用的电池技术之一。它具有高能量密度、循环寿命长和自放电率低。随着锂离子电池的发展和改进，电动汽车的续航里程显著提高，充电速度也有所提高。镍氢电池是另一种电动汽车常用的电池技术。它具有高能量密度和长循环寿命，但镍氢电池的能量密度低于锂离子电池。

镍氢电池的成本相对较低，这使其在某些应用中仍然具有竞争力。固态电池是一种新型电池技术，被认为是未来电动汽车电池技术的发展方向之一。与传统的液体电解质相比，固态电池使用固体电解质，安全性更高、更高的能量密度和更长的循环寿命。虽然固态电池仍处于研发阶段，但被认为潜力巨大。除了上述电池技术外，还有其他电池技术也在不断研究开发替代技术，以满足电动汽车的需求。例如，锂硫电池具有更高的能量密度，但其循环寿命和安全性仍是挑战。此外，氢燃料电池也被认为是一种潜在的电动汽车动力系统，可以提供长续航里程和短充电时间，但仍面临基础设施和成本方面的挑战。

电控

电子控制技术是电动汽车的关键技术之一，电动汽车的控制技术和电动汽车的电机驱动系统共同构成了电动汽车“心脏循环系统”，直接决定了电机的效率、密度和速度调节条件。

电控技术的类型包括DC电机控制技术、交流感应电机控制技术、永磁同步电机控制技术、开关磁阻电机的四类控制技术。DC电机驱动系统的电机控制器一般采用斩波控制器进行控制和方法设计。目前，随着现代交流电机调速方法的技术革新和改进，DC电机驱动系统处于被淘汰的境地。随着电力电子技术瓶颈的突破和调速方法的改进，交流感应电机的控制技术逐渐被人们所认识，但调速控制仍然是交流感应电机控制技术最重要的缺陷之一。

从目前的技术应用来看，变频调速因系统而简单、成熟的技术使其成为交流感应电机应用最广泛的控制方式之一。由于矢量控制可以使永磁同步电机在电动汽车调速中具有优异的性能，其控制技术主要采用转子磁场定向矢量控制技术，并从中涌现出许多控制方法。以电流控制技术为例，包括电流指令生成、定子电流检测和电流闭环控制的应用。由于开关磁组电机的工作原理和驱动结构与DC电机和交流电机不同，因此在DC通常使用开关磁组电机、交流和永磁同步电机控制技术很难有效地应用于开关磁阻电机。

电驱

电动汽车由电动机驱动。马达有一个DC马达、交流电机和特殊新型电机等。电动汽车的早期生产和今天 美国工业电动汽车使用DC电机，但DC电机的比功率小，电机运行时有换向火花，电机噪声大、可靠性低，对无线电设备干扰大，使用中维护工作量大。随着交流电机电力电子控制技术的发展，DC电机已逐渐被交流电机及其控制装置所取代。随着新型电机和计算机控制技术的迅速发展，采用了DC无刷电机等新型驱动电机(BDCM)开关磁阻电动机(SRM 和永磁同步电机(PMSM)同等驱动的电动汽车越来越多。

直流电动机

DC电机是电动汽车中应用最早最广泛的电机。它直接使用蓄电池的直流电，DC电机的调速控制技术成熟。DC电机由磁场组成、电枢、刷子和刷握等它是利用通电导体在磁场中受力的电磁原理制成的。电动汽车使用的DC电机是一种牵引电机，其工作特点是工作电流大，工作时间长。

交流电动机

采用交流异步电机和变频器控制的电动汽车具有以下特点首先，电机由变频器直接控制实现无级调速，使车辆 操纵和控制是自动的，可以取消机械传动.提高传输系统的效率。其次，采用交流异步电机由于没有DC电机那样的换向器和电刷，可以使用鼠笼式转子，传动部件结构简单、无需维护、可靠性高，电机转动惯量小，速度响应好。第三，与DC电机相比，交流异步电机具有更完善的控制和正反转(前进与倒车)易于实现，制动能量的回收更加简单。它已成为电动汽车驱动和控制技术的发展方向。该交流异步电机结构简单、坚固耐用、价格便宜、工作可靠、效率高、工程中的免维护特性、机械、车辆等方面得到了广泛的应用。用于驱动电动汽车的交流电机大多为三相异步电机(感应)电机，由定子组成(磁场)转子和其他辅助装置。

直流无刷电动机

DC无刷电机不仅具有交流电机的简单结构、运行可靠、维修方便等一系列优点，而且还具有DC电机的运行效率、无励磁损耗和良好的调速性能，作为一种新型电机，在工业领域越来越受欢迎。一种DC无刷电机，包括电机本体、位置传感器和电子开关控制电路等。电机本体在结构上类似于永磁同步电机，但没有鼠笼式绕组等起动装置。定子绕组被制成多相(三相、四相、五相)转子由永磁体按照一定的极数做成圆筒状。

开关磁阻电动机

开关磁阻电机及其驱动系统具有一般交流电机驱动系统无法比拟的优势，同时具有DC调速和交流调速的特点。开关磁阻电机由电机本体组成、功率变换器、控制器和位置检测器等。电机体由定子组成、转子，定子转子由普通硅钢片叠压而成，转子上既没有绕组也没有永磁体集中绕组缠绕在定子的每个极上，直径相反的极的绕组串联连接形成一组。

优点

无污染、噪声低

没有内燃机的电动汽车产生的废气不会产生废气污染，这对环境保护和空气清洁非常有利，因此有“零污染”车辆(ZEV)的称呼。内燃机车辆废气中的颗粒、臭气和其他污染物形成酸雨雾和光化学烟雾，对人体健康有害、农作物、禽畜、建筑物森林和自然生态系统非常有害。如果考虑具体的应用环境，比如仓库、在车站，特别是在狭窄和通风不良的环境中，内燃机的废气长时间无法散去，因此电动汽车显示了其应用的重要性。

电动车辆

电动汽车的使用并不是绝对无污染的比如用铅酸电池做电源，会接触到铅，充电时会产生酸性气体，会造成一定的污染。当煤被用作燃料时，用于电池充电的电将产生 灰尘。但它的污染比内燃机的废气轻得多。此外，电动汽车没有内燃机产生的噪音，电动机的噪音也比内燃机小。噪声对人的听觉、神经、心血管、消化、内分泌、免疫系统也是有害的。

能源效率高、多样化

对电动汽车的研究表明，其能效已经超过了汽油发动机汽车。电动车停车时不消耗能量，刹车时电机可自动转化为发电机，实现刹车减速时能量的再利用。此外，电动汽车的应用可以有效降低对石油资源的依赖，有限的石油可以用在更重要的方面。充入电池的电可以由煤制成、天燃气、水力、核能、太阳能、风力、潮汐等能源转化。此外，如果电池在夜间充电，则可以避开用电高峰，有利于平衡电网的负荷并降低成本。

结构简单、使用维修方便

与内燃机汽车相比，电动汽车的结构和操作更简单、传动部件少，维护工作量少，使用交流感应电机时，电机不需要维护。更重要的是，电动车操作简单。

缺点

冬季电动车除霜在给车和挡风玻璃加热时会消耗能量，电动车效率低。对于内燃机汽车来说，发动机排气的余热可以实现这些意图。因为温度会影响电池性能，当寒冷环境中温度较低时，电动汽车的续驶里程会下降。电动汽车停放的环境温度会影响电池可储存的电量。电动汽车的缺点包括续驶里程比燃油车短，充电时间比燃油车长。更换电池组也很昂贵。虽然电动汽车本身不会产生废气排放，但为电动汽车提供电能的发电厂可能会产生污染物。

乘用

截至2023年7月，大部分汽车品牌都推出了电动汽车。其中，比较常见的有蔚来ES6Xpeng Motors P7和特斯拉Model Y。电动汽车可以作为私人交通工具，满足家庭的日常出行需求。根据中国汽车工业协会的统计，2022年，中国 中国新能源汽车继续爆发式增长，产销达到705辆.8万辆和688.7万辆，同比分别增长965.9%和93.4%连续8年保持世界第一。同年，国内市场销售的自主品牌新能源乘用车占79.9%，同比提升5.4个百分点；新能源汽车67号出口.9万辆，同比增长1.2倍。

商用

电动汽车也被用于物流、客车、公交车、货车、在农业和林业等商业领域，电动卡车和物流车可以为城市中的最后一公里配送提供环保保障、低噪声解决方案。电动汽车广泛应用于商业领域，如物流公司、快递公司和出租车公司等。它还可以用于农业和林业中的运输和操作，如农业拖拉机和林业运输车辆。

特殊用途

电动汽车也可用于机场地面服务车辆、高尔夫球车和其他特殊场地。在景区和生活娱乐场所，电动车因其无污染的特点，已经逐渐取代了传统的内燃机。蓄电池-以电动机为动力源的旅行车、高尔夫球车和残疾人代步车已被广泛使用。在矿山机械中，由内燃机驱动发电并为电机提供动力的大型装卸机械也因其优越的作业性能而得到广泛应用。此外，一些新的电动汽车，如双动力汽车，或以内燃机发电机和电池驱动的电动机的形式，也得到显著发展和广泛应用。