电动汽车专题
编者按
发展电动汽车是节能、环保和低碳经济的需求。本专题围绕电动汽车这一主题，报道了低速电动汽车、锂离子电池、纯电动客车起步加速能力优化与再生制动控制、汽车外流场等重要研究，以及电动汽车无线充电用磁耦合机构研究进展、国内汽车机械式自动变速器技术研究综述、和电动汽车智能充电策略研究综述 。
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吴正斌 研究员
中国科学院深圳先进技术研究院
研究方向为新能源汽车动力系统
文章列表
2015, 4(1):1-7.
DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.201501001
摘要:
发展电动汽车是节能、环保和低碳经济的需求，而无线充电技术以其安全、便捷和低维护的优点，越来 越受到学术界和工业界关注，是未来电动汽车供电技术的发展趋势。磁耦合机构是无线充电系统中实现电能无线传 输最为关键的部件。文章介绍了近几年来国际上电动汽车无线充电系统开发及其磁耦合机构研发的最新研究进展， 包括电动汽车无线充电实用化和产业化的最新进展，最后讨论和总结了磁耦合机构研究的难点和发展趋势。
发展电动汽车是节能、环保和低碳经济的需求，而无线充电技术以其安全、便捷和低维护的优点，越来 越受到学术界和工业界关注，是未来电动汽车供电技术的发展趋势。磁耦合机构是无线充电系统中实现电能无线传 输最为关键的部件。文章介绍了近几年来国际上电动汽车无线充电系统开发及其磁耦合机构研发的最新研究进展， 包括电动汽车无线充电实用化和产业化的最新进展，最后讨论和总结了磁耦合机构研究的难点和发展趋势。
2015, 4(1):8-15.
DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.201501002
摘要:
电动汽车是解决能源危机和环境污染的有效方法，但就目前情况来看，电动汽车大规模使用仍需时日。 尽管如此，低速电动汽车目前已在中国低端电动汽车市场取得了成功。文章探讨了低速电动汽车的行驶特性、动 态性能、电池性能和能量效率。通过底盘测功机实验测试与室外道路实验，分析了低速电动汽车的负载特性和过 载特性，研究不同电池对低速电动车性价比的影响。虽然目前锂离子电池比铅酸电池成本更高，但实际应用中， 锂离子电池效率更高、全寿命行驶距离更长。直流驱动电机有优秀的过载能力，但电机系统的低效率限制了低速 电动汽车的整车能量效率。因此，开发低成本、高效率的电池及电机驱动系统是提高低速电动车性价比的有效途径。
电动汽车是解决能源危机和环境污染的有效方法，但就目前情况来看，电动汽车大规模使用仍需时日。 尽管如此，低速电动汽车目前已在中国低端电动汽车市场取得了成功。文章探讨了低速电动汽车的行驶特性、动 态性能、电池性能和能量效率。通过底盘测功机实验测试与室外道路实验，分析了低速电动汽车的负载特性和过 载特性，研究不同电池对低速电动车性价比的影响。虽然目前锂离子电池比铅酸电池成本更高，但实际应用中， 锂离子电池效率更高、全寿命行驶距离更长。直流驱动电机有优秀的过载能力，但电机系统的低效率限制了低速 电动汽车的整车能量效率。因此，开发低成本、高效率的电池及电机驱动系统是提高低速电动车性价比的有效途径。
2015, 4(1):16-24.
DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.201501003
摘要:
日益严重的环境问题促使城市交通向着清洁、高效和可持续的方向发展，同时也促进了新能源交通技术 的推广和应用。随着电池和电机驱动技术的发展，纯电动客车也受到越来越多的关注。起步加速能力和可再生制 动是纯电动公交车区别于传统内燃机车的两个方面。由于加速踏板信号响应与驱动电机响应较快，理论上纯电动 客车的加速性能要优于传统内燃机车。再生制动是一种降低能耗、提高续驶里程的重要技术手段。文章基于模糊 逻辑算法，设计了驱动扭矩控制策略对驱动工况下的纯电动客车起步加速能力进行优化。同时，针对纯电动客车 制动工况设计了能量回收策略。结果表明，驱动扭矩控制策略可使纯电动客车起步加速时间从 19.7 s 减小至 19.25 s， 制动能量回收策略在中国典型城市公交路况下使能量消耗减少 11%。
日益严重的环境问题促使城市交通向着清洁、高效和可持续的方向发展，同时也促进了新能源交通技术 的推广和应用。随着电池和电机驱动技术的发展，纯电动客车也受到越来越多的关注。起步加速能力和可再生制 动是纯电动公交车区别于传统内燃机车的两个方面。由于加速踏板信号响应与驱动电机响应较快，理论上纯电动 客车的加速性能要优于传统内燃机车。再生制动是一种降低能耗、提高续驶里程的重要技术手段。文章基于模糊 逻辑算法，设计了驱动扭矩控制策略对驱动工况下的纯电动客车起步加速能力进行优化。同时，针对纯电动客车 制动工况设计了能量回收策略。结果表明，驱动扭矩控制策略可使纯电动客车起步加速时间从 19.7 s 减小至 19.25 s， 制动能量回收策略在中国典型城市公交路况下使能量消耗减少 11%。
2015, 4(1):25-36.
DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.201501004
摘要:
受外型复杂、雷诺数高等因素影响，汽车外流场流动的数值计算规模巨大且难以精确求解。发展高效并 行算法以利用超级计算平台资源来数值求解外流问题成为该领域的研究热点。文章提出一种全隐格式的可扩展并 行 Newton-Krylov-Schwarz 算法对某真实汽车的外流场流动问题进行计算。通过与风洞试验以及主流计算流体力学 软件的计算结果对比验证了算法的正确性。并行数值计算结果显示，文章的算法在数千处理器规模下仍具有很好 的并行可扩展性。
受外型复杂、雷诺数高等因素影响，汽车外流场流动的数值计算规模巨大且难以精确求解。发展高效并 行算法以利用超级计算平台资源来数值求解外流问题成为该领域的研究热点。文章提出一种全隐格式的可扩展并 行 Newton-Krylov-Schwarz 算法对某真实汽车的外流场流动问题进行计算。通过与风洞试验以及主流计算流体力学 软件的计算结果对比验证了算法的正确性。并行数值计算结果显示，文章的算法在数千处理器规模下仍具有很好 的并行可扩展性。
2015, 4(1):37-43.
DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.201501005
摘要:
文章简要回顾了近年来国内汽车机械式自动变速器技术研究的状况，总结了一些关键技术的研究进展， 特别是在换挡控制、起步控制、换挡规律等方面的研究成果。对于无离合器换挡、不分离离合器换挡技术的发展 也进行了评述。
文章简要回顾了近年来国内汽车机械式自动变速器技术研究的状况，总结了一些关键技术的研究进展， 特别是在换挡控制、起步控制、换挡规律等方面的研究成果。对于无离合器换挡、不分离离合器换挡技术的发展 也进行了评述。
2015, 4(1):51-59.
DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.201501007
摘要:
利用绝热加速量热仪提供绝热环境，研究了三元软包锂离子动力电池在不同倍率充放电时的发热行为。 锂离子电池内部的总热量由可逆的熵变热和不可逆的焦耳热组成。进一步研究结果表明，电池发热量的大小主要 由充放电倍率决定：低倍率充放电时电池发热量较小，0.2 C 倍率时电池温度上升 7.16℃，熵变热有明显的体现； 高倍率充放电时焦耳热占主导地位，熵变热几乎可以忽略，1 C 倍率时电池温度上升 25.63℃。同一倍率下放电过 程发热量大于充电过程，放电过程中电池荷电状态为0 ～ 10% 时，直流内阻突然增大，此处电池发热功率最大。 该研究对锂离子电池热管理的散热设计有一定的参考价值。
利用绝热加速量热仪提供绝热环境，研究了三元软包锂离子动力电池在不同倍率充放电时的发热行为。 锂离子电池内部的总热量由可逆的熵变热和不可逆的焦耳热组成。进一步研究结果表明，电池发热量的大小主要 由充放电倍率决定：低倍率充放电时电池发热量较小，0.2 C 倍率时电池温度上升 7.16℃，熵变热有明显的体现； 高倍率充放电时焦耳热占主导地位，熵变热几乎可以忽略，1 C 倍率时电池温度上升 25.63℃。同一倍率下放电过 程发热量大于充电过程，放电过程中电池荷电状态为0 ～ 10% 时，直流内阻突然增大，此处电池发热功率最大。 该研究对锂离子电池热管理的散热设计有一定的参考价值。
2015, 4(1):60-66.
DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.201501008
摘要:
利用高精度的移动排放测试仪，对液化天然气巴士和混合动力巴士进行城市典型道路工况下的排放测试， 对比分析车辆的排放特征。试验结果表明：液化天然气车较之混合动力车的一氧化碳排放有较大下降，氧化氮排 放较为接近，而碳氢化合物排放远高于混合动力巴士；总体而言，LNG 车三种污染排放因子随着车速的增加而不 断减少，但三种污染物排放速率却随着车速和加速度的变化增减不一；混合动力车因其纯电动起步模式和加速时 采用电机辅助驱动，使得其三种污染物在15 ～ 20 km/h 排放达到最佳，在加速度为 0 时一氧化碳和碳氢化合物排 放达到最大值，而氧化氮在加速度 0.5 m/s2 附近达到最大。
利用高精度的移动排放测试仪，对液化天然气巴士和混合动力巴士进行城市典型道路工况下的排放测试， 对比分析车辆的排放特征。试验结果表明：液化天然气车较之混合动力车的一氧化碳排放有较大下降，氧化氮排 放较为接近，而碳氢化合物排放远高于混合动力巴士；总体而言，LNG 车三种污染排放因子随着车速的增加而不 断减少，但三种污染物排放速率却随着车速和加速度的变化增减不一；混合动力车因其纯电动起步模式和加速时 采用电机辅助驱动，使得其三种污染物在15 ～ 20 km/h 排放达到最佳，在加速度为 0 时一氧化碳和碳氢化合物排 放达到最大值，而氧化氮在加速度 0.5 m/s2 附近达到最大。
2015, 4(1):67-73.
DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.201501009
摘要:
车辆在特定道路工况条件下的性能能够为汽车系统的设计和改进提供参考。目前，深圳市还没有建立起 典型的城市道路工况。文章基于深圳市 M347 路公交车的行驶数据，利用主成分分析法和聚类分析法来构建公交车 线路行驶工况。由聚类分析将原始短行程数据分为两类，可以体现公交线路中拥挤和畅通两种不同行驶状况。文 章所构建的综合工况能较好地反映该线路的道路工况，对于研究分析具有深圳特点的行驶工况和优化车辆性能具 有一定参考意义。
车辆在特定道路工况条件下的性能能够为汽车系统的设计和改进提供参考。目前，深圳市还没有建立起 典型的城市道路工况。文章基于深圳市 M347 路公交车的行驶数据，利用主成分分析法和聚类分析法来构建公交车 线路行驶工况。由聚类分析将原始短行程数据分为两类，可以体现公交线路中拥挤和畅通两种不同行驶状况。文 章所构建的综合工况能较好地反映该线路的道路工况，对于研究分析具有深圳特点的行驶工况和优化车辆性能具 有一定参考意义。
2015, 4(1):83-91.
DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.201501011
摘要:
发展电动汽车是减少对石油的依赖以及解决环境污染的有效途径。但是，大规模电动汽车无序充电会严 重影响电网的稳定性，主要表现在电网负荷峰值升高、电网电压下降以及电网能量损失变大等方面。众所周知， 对电网进行扩容改造将需巨大的成本，而智能充电无需对电网进行大幅度改造即可有效地解决这一难题。智能充 电不仅能为电力运营商创造可观的经济效益，同时还能使电动汽车用户受益。智能充电主要分为集中式充电和分 散式充电。集中式充电根据电网信息和电动汽车的充电需求规划电动汽车的充电策略。充电策略的制定主要以电 网运行成本最小、电网能量损失最小、电网负荷方差最小等为目标。分散式充电主要在获取电网状态信息和电动 汽车的充电需求后制定浮动电价以激励电动汽车用户避开用电高峰期。最后，文章简要介绍了在智能充电框架下 电动汽车与可再生能源融合的潜力、智能充电对电池的要求以及相应的通讯网络构建等问题。
发展电动汽车是减少对石油的依赖以及解决环境污染的有效途径。但是，大规模电动汽车无序充电会严 重影响电网的稳定性，主要表现在电网负荷峰值升高、电网电压下降以及电网能量损失变大等方面。众所周知， 对电网进行扩容改造将需巨大的成本，而智能充电无需对电网进行大幅度改造即可有效地解决这一难题。智能充 电不仅能为电力运营商创造可观的经济效益，同时还能使电动汽车用户受益。智能充电主要分为集中式充电和分 散式充电。集中式充电根据电网信息和电动汽车的充电需求规划电动汽车的充电策略。充电策略的制定主要以电 网运行成本最小、电网能量损失最小、电网负荷方差最小等为目标。分散式充电主要在获取电网状态信息和电动 汽车的充电需求后制定浮动电价以激励电动汽车用户避开用电高峰期。最后，文章简要介绍了在智能充电框架下 电动汽车与可再生能源融合的潜力、智能充电对电池的要求以及相应的通讯网络构建等问题。
