電動車輛

電動車輛（Electrical   vehicles）它是一種提供全部或部分驅動源的車載電源，主要通過電池儲存電能，并與電動機一起驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規等各種要求的車輛。電動汽車沒有污染、低噪音和高能效、多樣化和簡單的結構、使用維護方便等。

電動汽車的組成包括電力驅動和控制系統、驅動力傳輸和其他機械系統、完成給定任務的工作裝置等。電力驅動和控制系統是電動汽車的核心，也是與內燃機汽車最大的區別。電力驅動和控制系統由一臺驅動電機組成、電源(蓄電池)和電機的速度控制裝置。電動汽車的其他裝置與內燃機基本相同。1834年，電動汽車首次出現，是托馬斯制造的·戴文波特（Thomas Davenport）內置電池汽車。隨后，蘇格蘭的羅伯特、奧地利發明家弗蘭茨克拉沃格爾、法國工程師古斯塔夫·特魯夫（Gustav truff）分別在1839年、1867年、1881年，第一輛純電動汽車相繼發明、雙輪驅動電動車、鉛酸電池驅動的三輪車。1920-1990年，隨著俄克拉荷馬州的發展、隨著德克薩斯州和加利福尼亞州石油的發現和開采以及內燃機技術的改進，電動汽車在 19203356之后逐漸失去了優勢，其發展幾乎停止由于環境問題和石油枯竭，電動汽車從20世紀50年代到60年代中期開始復蘇。當時間來到21世紀，電動汽車正在步入燃料電池汽車、以混合動力汽車和純電動汽車為目標的電動汽車綜合研發已在更大規模上進入第三探索階段。

電動汽車一般包括純電動汽車(Battery electric   vehicle, BEV)混合動力車輛(Hybrid electric vehicle   HEV)插電式混合動力車（Plug-在 電氣 車輛中， PHEV）和燃料電池車輛(Fuel-Car FCV  )雖然它們的結構和電池類型不同，但它們的工作原理都是利用自身儲存或產生的電能代替傳統車輛內燃機燃料燃燒產生的機械能，為驅動系統提供能量。在目前（截至2023年）電動汽車已經廣泛應用于商業運輸、乘用車、和機場地面服務車輛、高爾夫球車和其他特殊場地；未來，隨著電動汽車電池技術的突破，電動汽車將像內燃機一樣成為一種主流或更受歡迎的交通工具。

電動汽車的組成包括電力驅動和控制系統、驅動力傳輸和其他機械系統、完成給定任務的工作裝置等。電力驅動和控制系統是電動汽車的核心，也是與內燃機汽車最大的區別。電力驅動和控制系統由一臺驅動電機組成、電源(蓄電池)和電機的速度控制裝置。電動汽車的其他裝置與內燃機基本相同。

驅動電動機

電機是實現電能和機械能相互轉換的裝置，分為電動機和發電機。電動機將電能轉化為機械能，發電機將機械能轉化為電能。根據電流的性質，電動機可以分為兩類DC電動機和交流電動機其中，DC電機意味著流入定子繞組的電流是DC;交流電機是指流入定子繞組的電流是交流電。然而，由于換向火花的存在，DC電機的比功率很小、隨著電機技術和電機控制技術的發展，DC無刷電機逐漸得到應用(BCDM)開關磁阻電動機(SRM)和交流異步電動機。

電源（電池）

動力電池是整車的能量來源，相當于內燃機車的燃料其相關技術一直制約著這一行業的發展水平目前主要影響因素是比能量和比功率，進而影響車輛的動力性能和續航里程。根據能量來源的方式，電池可分為化學電池、物理電池和生物電池有三種類型，化學電池在汽車工業中應用最廣泛。化學電池通過化學反應將化學能轉化為電能，化學電池可以進一步細分為原電池、二次電池和燃料電池。其中，二次電池和燃料電池是電動車最受關注的兩種電池但由于燃料電池技術尚未成熟，尚未實現量產，成本較高。因此，目前（截至2023年）電動汽車的動力電池主要使用鋰離子電池作為二次電池。二次電池主要包括鉛酸電池鎳電池鎳氫電池鋰離子電池和鋰金屬電池。

鉛酸電池

鉛酸電池廣泛應用于內燃機汽車的低壓電源它是一種成熟的汽車電池，但其比能量較低、質量和體積大、續駛里程短、使用壽命短、嚴重的污染等問題限制了其在電動汽車上的應用。鉛酸蓄電池的工作過程是化學能和電能之間的相互轉化。當電池將化學能轉化為電能并向外供電時，稱為放電過程;當蓄電池與外部DC電源連接，將電能轉化為化學能并儲存起來時，稱為充電過程。

鎳氫電池

用于電動汽車的鎳氫電池基本上由氫氧化鎳陽極組成、儲氫合金陰極和堿性電解質。鎳氫電池具有高能量密度、無污染、可以大電流快速充放電，可以滿足電動汽車對動力電池的要求所以現在商用電動車都在用鎳氫電池，比如豐田普銳斯。鎳氫電池通常為圓柱形和矩形，活性材料形成電極板的工藝主要是燒結、拉漿式、泡沫鎳式、纖維鎳型等不同工藝制備的電極的容量、大電流放電性能差異很大。通常，根據不同的使用條件，電池采用不同的工藝制備。

鋰離子電池

鋰離子電池主要由正極組成、負極、隔板、電解質等組成。鋰離子電池根據正極材料的不同可分為鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池和三元鋰離子電池等。具備能量密度高、能量效率高、自放電率小、循環使用壽命長、可以實現大電流充放電、無污染等優點。其中三元鋰電池以鎳鈷錳三元材料為正極材料，石墨為負極材料，鎳、鈷、錳的比例可以根據實際需要進行調整。磷酸鐵鋰電池是以磷酸亞鐵鋰為正極材料，石墨為負極材料的電池。鈦酸鋰電池分為兩種，一種是作為負極材料的鈦酸鋰，另一種是錳酸鋰、三元材料和磷酸亞鐵鋰作為鋰離子電池的正極材料，另一種是鈦酸鋰作為負極、以金屬鋰或鋰合金為負極的鋰離子電池。

電機速度控制裝置

電機調速裝置是為電動汽車變速和換向而設置的，其作用是控制電機的電壓或電流，完成對電機驅動轉矩和旋轉方向的控制。在早期的電動汽車中，DC電機的調速是通過串聯電阻或改變電機磁場線圈的匝數來實現的。因為它的調速是逐級的，而且會產生額外的能耗或使電機的結構變得復雜，所以現在很少使用。晶閘管斬波調速廣泛應用于電動汽車通過均勻改變電機端電壓，控制電機電流，可以實現電機的無級調速。在電力電子技術的不斷發展中，它逐漸被其他巨型晶體管所采用(如GTOMOSFET、BTR及IGBT等)斬波調速裝置代替。

傳動裝置

電動汽車傳動裝置的作用是將電機的驅動扭矩傳遞給汽車的驅動軸當電動輪用于驅動時，傳動裝置的大部分零件通常可以省略。由于電機可以帶負荷啟動，所以電動汽車上不需要傳統內燃機汽車的離合器。由于可以通過電路控制改變驅動電機的旋轉方向，因此電動汽車在內燃機汽車的變速器中不需要倒檔。當采用電機無級調速時，電動汽車可以省去傳統汽車的變速器。當使用電動輪驅動電動汽車時，傳統內燃機汽車的傳動系統的差速器也可以省略。

行駛裝置

行走裝置的作用是通過車輪將電機的驅動扭矩轉化為地面上的力，并驅動車輪行走它和其他車輛一樣，由輪子組成、輪胎和懸架等

轉向裝置

轉向裝置的設置是為了實現車輛的轉向、方向盤、轉向機構和方向盤等。作用在方向盤上的控制力是通過轉向機和轉向機構使方向盤偏轉一定角度，實現車輛的轉向。大多數電動汽車采用前輪轉向，工業用電動叉車通常采用后輪轉向。電動汽車的轉向裝置有機械轉向、液壓轉向和液壓動力轉向等。

制動裝置

電動汽車的制動裝置和其他車輛一樣，是為車輛減速或停車而設置的，通常由制動器及其操縱裝置組成。在電動汽車中，一般有一種電磁制動裝置，它可以利用驅動電機的控制電路來實現電機的發電操作，使減速制動時的能量可以轉換為給電池充電的電流，從而得到循環利用。

工作裝置

工作裝置是專門為工業電動汽車完成作業要求而設置的，如電動叉車的升降裝置、門架、貨叉等。貨叉的提升和門架的傾斜通常由電機驅動的液壓系統完成。

電池

制約電動汽車發展的主要問題集中在電池成本高充電時間長續駛里程短等方面。近年來，許多汽車公司和研究機構的最新研究正在逐步彌補電動汽車的這些先天缺陷。鋰離子電池是目前電動汽車最常用的電池技術之一。它具有高能量密度、循環壽命長和自放電率低。隨著鋰離子電池的發展和改進，電動汽車的續航里程顯著提高，充電速度也有所提高。鎳氫電池是另一種電動汽車常用的電池技術。它具有高能量密度和長循環壽命，但鎳氫電池的能量密度低于鋰離子電池。

鎳氫電池的成本相對較低，這使其在某些應用中仍然具有競爭力。固態電池是一種新型電池技術，被認為是未來電動汽車電池技術的發展方向之一。與傳統的液體電解質相比，固態電池使用固體電解質，安全性更高、更高的能量密度和更長的循環壽命。雖然固態電池仍處于研發階段，但被認為潛力巨大。除了上述電池技術外，還有其他電池技術也在不斷研究開發替代技術，以滿足電動汽車的需求。例如，鋰硫電池具有更高的能量密度，但其循環壽命和安全性仍是挑戰。此外，氫燃料電池也被認為是一種潛在的電動汽車動力系統，可以提供長續航里程和短充電時間，但仍面臨基礎設施和成本方面的挑戰。

電控

電子控制技術是電動汽車的關鍵技術之一，電動汽車的控制技術和電動汽車的電機驅動系統共同構成了電動汽車“心臟循環系統”，直接決定了電機的效率、密度和速度調節條件。

電控技術的類型包括DC電機控制技術、交流感應電機控制技術、永磁同步電機控制技術、開關磁阻電機的四類控制技術。DC電機驅動系統的電機控制器一般采用斬波控制器進行控制和方法設計。目前，隨著現代交流電機調速方法的技術革新和改進，DC電機驅動系統處于被淘汰的境地。隨著電力電子技術瓶頸的突破和調速方法的改進，交流感應電機的控制技術逐漸被人們所認識，但調速控制仍然是交流感應電機控制技術最重要的缺陷之一。

從目前的技術應用來看，變頻調速因系統而簡單、成熟的技術使其成為交流感應電機應用最廣泛的控制方式之一。由于矢量控制可以使永磁同步電機在電動汽車調速中具有優異的性能，其控制技術主要采用轉子磁場定向矢量控制技術，并從中涌現出許多控制方法。以電流控制技術為例，包括電流指令生成、定子電流檢測和電流閉環控制的應用。由于開關磁組電機的工作原理和驅動結構與DC電機和交流電機不同，因此在DC通常使用開關磁組電機、交流和永磁同步電機控制技術很難有效地應用于開關磁阻電機。

電驅

電動汽車由電動機驅動。馬達有一個DC馬達、交流電機和特殊新型電機等。電動汽車的早期生產和今天 美國工業電動汽車使用DC電機，但DC電機的比功率小，電機運行時有換向火花，電機噪聲大、可靠性低，對無線電設備干擾大，使用中維護工作量大。隨著交流電機電力電子控制技術的發展，DC電機已逐漸被交流電機及其控制裝置所取代。隨著新型電機和計算機控制技術的迅速發展，采用了DC無刷電機等新型驅動電機(BDCM)開關磁阻電動機(SRM 和永磁同步電機(PMSM)同等驅動的電動汽車越來越多。

直流電動機

DC電機是電動汽車中應用最早最廣泛的電機。它直接使用蓄電池的直流電，DC電機的調速控制技術成熟。DC電機由磁場組成、電樞、刷子和刷握等它是利用通電導體在磁場中受力的電磁原理制成的。電動汽車使用的DC電機是一種牽引電機，其工作特點是工作電流大，工作時間長。

交流電動機

采用交流異步電機和變頻器控制的電動汽車具有以下特點首先，電機由變頻器直接控制實現無級調速，使車輛 操縱和控制是自動的，可以取消機械傳動.提高傳輸系統的效率。其次，采用交流異步電機由于沒有DC電機那樣的換向器和電刷，可以使用鼠籠式轉子，傳動部件結構簡單、無需維護、可靠性高，電機轉動慣量小，速度響應好。第三，與DC電機相比，交流異步電機具有更完善的控制和正反轉(前進與倒車)易于實現，制動能量的回收更加簡單。它已成為電動汽車驅動和控制技術的發展方向。該交流異步電機結構簡單、堅固耐用、價格便宜、工作可靠、效率高、工程中的免維護特性、機械、車輛等方面得到了廣泛的應用。用于驅動電動汽車的交流電機大多為三相異步電機(感應)電機，由定子組成(磁場)轉子和其他輔助裝置。

直流無刷電動機

DC無刷電機不僅具有交流電機的簡單結構、運行可靠、維修方便等一系列優點，而且還具有DC電機的運行效率、無勵磁損耗和良好的調速性能，作為一種新型電機，在工業領域越來越受歡迎。一種DC無刷電機，包括電機本體、位置傳感器和電子開關控制電路等。電機本體在結構上類似于永磁同步電機，但沒有鼠籠式繞組等起動裝置。定子繞組被制成多相(三相、四相、五相)轉子由永磁體按照一定的極數做成圓筒狀。

開關磁阻電動機

開關磁阻電機及其驅動系統具有一般交流電機驅動系統無法比擬的優勢，同時具有DC調速和交流調速的特點。開關磁阻電機由電機本體組成、功率變換器、控制器和位置檢測器等。電機體由定子組成、轉子，定子轉子由普通硅鋼片疊壓而成，轉子上既沒有繞組也沒有永磁體集中繞組纏繞在定子的每個極上，直徑相反的極的繞組串聯連接形成一組。

優點

無污染、噪聲低

沒有內燃機的電動汽車產生的廢氣不會產生廢氣污染，這對環境保護和空氣清潔非常有利，因此有“零污染”車輛(ZEV)的稱呼。內燃機車輛廢氣中的顆粒、臭氣和其他污染物形成酸雨霧和光化學煙霧，對人體健康有害、農作物、禽畜、建筑物森林和自然生態系統非常有害。如果考慮具體的應用環境，比如倉庫、在車站，特別是在狹窄和通風不良的環境中，內燃機的廢氣長時間無法散去，因此電動汽車顯示了其應用的重要性。

電動車輛

電動汽車的使用并不是絕對無污染的比如用鉛酸電池做電源，會接觸到鉛，充電時會產生酸性氣體，會造成一定的污染。當煤被用作燃料時，用于電池充電的電將產生 灰塵。但它的污染比內燃機的廢氣輕得多。此外，電動汽車沒有內燃機產生的噪音，電動機的噪音也比內燃機小。噪聲對人的聽覺、神經、心血管、消化、內分泌、免疫系統也是有害的。

能源效率高、多樣化

對電動汽車的研究表明，其能效已經超過了汽油發動機汽車。電動車停車時不消耗能量，剎車時電機可自動轉化為發電機，實現剎車減速時能量的再利用。此外，電動汽車的應用可以有效降低對石油資源的依賴，有限的石油可以用在更重要的方面。充入電池的電可以由煤制成、天燃氣、水力、核能、太陽能、風力、潮汐等能源轉化。此外，如果電池在夜間充電，則可以避開用電高峰，有利于平衡電網的負荷并降低成本。

結構簡單、使用維修方便

與內燃機汽車相比，電動汽車的結構和操作更簡單、傳動部件少，維護工作量少，使用交流感應電機時，電機不需要維護。更重要的是，電動車操作簡單。

缺點

冬季電動車除霜在給車和擋風玻璃加熱時會消耗能量，電動車效率低。對于內燃機汽車來說，發動機排氣的余熱可以實現這些意圖。因為溫度會影響電池性能，當寒冷環境中溫度較低時，電動汽車的續駛里程會下降。電動汽車停放的環境溫度會影響電池可儲存的電量。電動汽車的缺點包括續駛里程比燃油車短，充電時間比燃油車長。更換電池組也很昂貴。雖然電動汽車本身不會產生廢氣排放，但為電動汽車提供電能的發電廠可能會產生污染物。

乘用

截至2023年7月，大部分汽車品牌都推出了電動汽車。其中，比較常見的有蔚來ES6Xpeng Motors P7和特斯拉Model Y。電動汽車可以作為私人交通工具，滿足家庭的日常出行需求。根據中國汽車工業協會的統計，2022年，中國 中國新能源汽車繼續爆發式增長，產銷達到705輛.8萬輛和688.7萬輛，同比分別增長965.9%和93.4%連續8年保持世界第一。同年，國內市場銷售的自主品牌新能源乘用車占79.9%，同比提升5.4個百分點；新能源汽車67號出口.9萬輛，同比增長1.2倍。

商用

電動汽車也被用于物流、客車、公交車、貨車、在農業和林業等商業領域，電動卡車和物流車可以為城市中的最后一公里配送提供環保保障、低噪聲解決方案。電動汽車廣泛應用于商業領域，如物流公司、快遞公司和出租車公司等。它還可以用于農業和林業中的運輸和操作，如農業拖拉機和林業運輸車輛。

特殊用途

電動汽車也可用于機場地面服務車輛、高爾夫球車和其他特殊場地。在景區和生活娛樂場所，電動車因其無污染的特點，已經逐漸取代了傳統的內燃機。蓄電池-以電動機為動力源的旅行車、高爾夫球車和殘疾人代步車已被廣泛使用。在礦山機械中，由內燃機驅動發電并為電機提供動力的大型裝卸機械也因其優越的作業性能而得到廣泛應用。此外，一些新的電動汽車，如雙動力汽車，或以內燃機發電機和電池驅動的電動機的形式，也得到顯著發展和廣泛應用。