電機(jī)、電池、電控 純電動的核心三大件

　純電動卡車，這個名字不經(jīng)意間就進(jìn)入了我們的世界，從最開始的單純的更換電動機(jī)到現(xiàn)在的整套純電動動力鏈，純電動卡車已經(jīng)不再是簡單的電動機(jī)代替柴油機(jī)的時代了。

　　● 純電動不等于換發(fā)動機(jī) 電動車也有三大件

　　和 普通的柴油、汽油發(fā)動機(jī)的卡車相比， 純電動最直接和簡單的區(qū)別就是發(fā)動機(jī)不一樣，純電動使用電動機(jī)代替了傳統(tǒng)的柴油/汽油發(fā)動機(jī)，以電池組代替了燃油，為電動機(jī)提供動力。其中還有一個最主要 的部件就是電控系統(tǒng)，電控系統(tǒng)由電池管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)構(gòu)成，管理電池組和控制電池的能量的輸出以及調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速等等。

　　目前國內(nèi)最簡單的純電動卡車就是把柴油機(jī)換成電動機(jī)，在原來發(fā)動機(jī)的位置焊接一個支架安裝電動機(jī)，這樣的方式最原始也是最簡單的，沒有任何的控制系統(tǒng)，這樣的純電動卡車甚至還保留了手動變速箱。

　　經(jīng)過技術(shù)的不斷發(fā)展，純電動卡車已經(jīng)由簡單粗暴的更換電動機(jī)發(fā)展到擁有整套控制系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、電動機(jī)等等。對于一輛成熟的純電動卡車來說，擁有成熟的三大件才可以稱之為真正的純電動卡車。

　　● 純電動卡車要求高 電動機(jī)是重點

　　1、電動汽車電機(jī)應(yīng)該具備較大的起動轉(zhuǎn)矩、良好的啟動性能和良好的加速性能來滿足電動汽車的頻繁啟/停、加/減速和爬坡等要求;

　　2、電動汽車電機(jī)應(yīng)該具備較寬的恒功率范圍，以滿足電動汽車高速行駛的需要;

　　3、電動汽車電機(jī)應(yīng)該具備較大范圍的調(diào)速能力，在低速時具有較大的轉(zhuǎn)矩，在高速時具有高功率，能夠根據(jù)駕駛需要，隨時調(diào)整電動汽車的行駛速度和相應(yīng)的驅(qū)動力;

　　4、電動汽車電機(jī)應(yīng)該具備良好的效率特性,在較寬的轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi),獲得最優(yōu)的效率,提高一次充電后的持續(xù)行駛里程,一般要求在典型的駕駛循環(huán)區(qū),獲得85%～93%的效率;

　　5、電動汽車電機(jī)的外形尺寸要求盡可能小，質(zhì)量盡可能輕;

　　6、電動汽車電機(jī)應(yīng)該具備良好的可靠性好，耐溫和耐潮性能強(qiáng)，能夠在較惡劣的環(huán)境下長期工作，運行時噪音低，維修方便;

　　7、結(jié)合控制器是否能有效的回收制動產(chǎn)生的能量。

　　● 電動機(jī)種類多 永磁同步電機(jī)占多數(shù)

　　電動機(jī)分為直流電動、異步電動機(jī)、永磁同步電動機(jī)、開關(guān)磁阻電動機(jī)等等，這幾種電動機(jī)各有特點，通過下表就可以直觀的看到幾種電動機(jī)之間的異同點。

　　目前純電動卡車用的最多的當(dāng)屬永磁同步電動機(jī)，同其他幾種類型的電動機(jī)相比，永磁同步電動機(jī)具有效率高、比功率大的特點，但是永磁同步電動機(jī)的控制系統(tǒng)相對復(fù)雜、成本比較高，一些小型的純電動卡車企業(yè)目前還沒有自己的永磁同步電動機(jī)的技術(shù)。

　　● 電池技術(shù)不斷發(fā)展 鋰電池已經(jīng)成為主角

　　在純電動卡車上另外一個重要的部件就是電池，對于純電動卡車來說，電池就是保證源源不斷的動力的根源，因此純電動卡車對電池的基本要求大概可以總結(jié)為一下幾個方面：

　　1、電池的可靠性達(dá)到車用需求;

　　2、電池使用壽命長，深度放電時循環(huán)次數(shù)達(dá)到車用要求;

　　3、充電時間短、蓄電池尺寸和質(zhì)量小、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng);

　　4、電池在使用過程中單體電池健康狀態(tài)變化一致，不影響整體性能;

　　5、功率密度和能量密度高、不存在環(huán)境污染問題、成本低。

　　通過以上的幾點要求我們可以看出純電動卡車對電池自身的要求也比較高，特別是電池的重量和尺寸上更是要求盡量的輕和小。那么又是怎么衡量一塊電池的好壞呢，通過以下幾個技術(shù)指標(biāo)就就可以判斷一塊電池的好壞。

　　容量：在規(guī)定條件下，完全充電的蓄電池能夠提供的電量，通常用安時表示。

　　充電率：蓄電池充電時用安培表示的電流

　　完全充電狀態(tài)：當(dāng)蓄電池內(nèi)所有可利用的活性物質(zhì)都已轉(zhuǎn)變成完全充電的狀態(tài)。

　　過充電：完全充電后仍延續(xù)的充電。

　　急充電：通常是以高倍率短時間的一種部分充電。

　　涓流充電：為補(bǔ)償自放電，使蓄電池保持在近似完全充電狀態(tài)的連續(xù)小電流充電。

　　熱失控：在恒壓充電期間發(fā)生的一種臨界狀態(tài)。此時，蓄電池的電流及溫度發(fā)生一種累積的互相增強(qiáng)的作用并逐漸增強(qiáng)導(dǎo)致蓄電池的損壞。

　　開路電壓：開路時，蓄電池正、負(fù)極間的電位差。

　　負(fù)載電壓：蓄電池輸出電流時端子間的電壓。

　　終止電壓：認(rèn)為放電終止時的規(guī)定電壓。

　　目 前電池技術(shù)不斷的發(fā)展，車用電池已經(jīng)從普通的鉛酸電池發(fā)展到了燃料電池，但是目前在純電動卡車上用的最多的電池是鋰電池，鋰離子電池是一種充電電池，它主 要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作。一般采用含有鋰元素的材料作為電極的電池，是現(xiàn)代高性能電池的代表。鋰電池目前在汽車行業(yè)里應(yīng)用最為廣泛，發(fā)展 前景廣闊，未來電池發(fā)展可能在鋰電池上突破;主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰及三元材料電池。

　　鋰電池主要優(yōu)勢如下：

　　單體電池工作電壓高達(dá)3.7V，是鎳鎘電池，鎳氫電池的3倍，鉛酸電池的近2倍。

　　重量輕，比能量大，高達(dá)150Wh/Kg，是鎳氫電池的2倍，鉛酸電池的4倍。

　　體積小，高達(dá)到400Wh/L，體積是鉛酸電池的二分之一到三分之一。

　　循環(huán)壽命長，循環(huán)次數(shù)可達(dá)1000次，使用年限可達(dá)3-5年，壽命約為鉛酸電池的兩到三倍。

　　自放電率低，每月不到5%，無記憶效應(yīng)，可以隨時隨地進(jìn)行充電。

　　無污染，鋰電池中不存在有毒物質(zhì)，因此被稱為綠色電池。

　　● 保障車輛正常運行 控制系統(tǒng)是關(guān)鍵

　　在 純電動卡車中另外一個部件也是相當(dāng)?shù)闹匾蔷褪请姵毓芾砜刂葡到y(tǒng)，電動汽車電池管理系統(tǒng)BMS主要用于對電動汽車的動力電池參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控、故障診 斷、SOC估算、行駛里程估算、短路保護(hù)、漏電監(jiān)測、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(jī)進(jìn)行信息交互，保障電 動汽車高效、可靠、安全運行。

　　電 控系統(tǒng)可以分為BMS系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)，簡單的來說就是BMS系統(tǒng)主要是采集電池的數(shù)據(jù)，電池充放電狀態(tài)、電池總電壓、電池總電流，每個電池箱內(nèi)電池測點溫 度以及單體模塊電池電壓等。由于動力電池都是串聯(lián)使用的，所以這些參數(shù)的實時，快速，準(zhǔn)確的測量是電池管理系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)。

　　剩余電量估算：電池剩余能量相當(dāng)于傳統(tǒng)車的油量。荷電狀態(tài)的估算是了為了讓司機(jī)及時了解系統(tǒng)運行狀況。實時采集充放電電流、電壓等參數(shù)，并通過相應(yīng)的算法進(jìn)行剩余電量的估計。

　　充放電控制：根據(jù)電池的荷電狀態(tài)控制對電池的充放電，當(dāng)某個參數(shù)超標(biāo)如單體電池電壓過高或過低時，為保證電池組的正常使用及性能的發(fā)揮，系統(tǒng)將切斷繼電器，停止電池的能量供給和釋放。

　　熱管理：實時采集每個電池箱內(nèi)電池測點溫度，通過對散熱風(fēng)扇的控制防止電池溫度過高。

　　均衡控制：由于電池個體的差異以及使用狀態(tài)的不同等原因，電池在使用過程中不一致性會越來越嚴(yán)重，系統(tǒng)應(yīng)能判斷并自動進(jìn)行均衡處理。

　　故障診斷：電動汽車電池的工作電壓一般都比較高，系統(tǒng)應(yīng)監(jiān)測供電短路，漏電等可能對人身和設(shè)備產(chǎn)生危害的狀況。

　　電池狀況預(yù)測和報警：通過對電池參數(shù)的采集，系統(tǒng)具有預(yù)測電池組中單體電池性能、故障診斷和提前報警等功能，以便對電池進(jìn)行維護(hù)和更換，以保證安全。

　　信息監(jiān)控：電池的主要信息在車載顯示終端進(jìn)行實時顯示。

　　參數(shù)標(biāo)定：由于不同車型使用的電池類型、數(shù)量，每個電池箱容量和數(shù)量不同，因此系統(tǒng)應(yīng)具有對車型、車輛編號、電池類型和電池模式等信息標(biāo)定的功能。

　　● 編后語

　　純電動卡車已經(jīng)成為了新能源的代表，純電動卡車的三大件主要是電動機(jī)、電池、電控系統(tǒng)，這三個是純電動卡車的重要組成部件。目前國內(nèi)以比亞迪為主的新能源技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，在客車方面更是領(lǐng)先其他國家。

　　純電動卡車的瓶頸仍然是電池技術(shù)，雖然鋰電池已經(jīng)大規(guī)模的在純電動卡車上使用。但是由于技術(shù)問題，成本、續(xù)航能力、充電時間等問題一直都是電池的短板，成為純電動卡車發(fā)展的攔路虎。