1.2 動力電池及管理系統的應用要求

1.2.1 純電動汽車

純電動汽車（Battery Electric Vehicle, BEV）是完全由可充電電池（如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子動力電池等）提供動力源，以電機為驅動系統的汽車。與傳統內燃機汽車相比，純電動汽車同樣是由動力系統、車身、底盤和電氣設備組成，它們之間主要的差異在動力系統方面，純電動汽車區別于傳統汽車的地方在于其具有電力驅動系統和電源管理系統。純電動汽車主要由電力驅動系統、電源系統和輔助系統組成。

電力驅動系統是將動力電池中的化學能轉化為車輪的動能的系統，同時純電動汽車的電力驅動系統在汽車減速或制動時還可以將車輪的動能轉化為電能充入動力電池。主要由電子控制器、功率轉換器、電機和機械傳動系統等組成的電力驅動系統，直接影響了整車的動力性能和經濟性能。

電源系統是純電動汽車向電機提供驅動能源的系統，其主要包括蓄電池能量管理系統和充電裝置等。電源系統還應具有監測電池狀態以及充電管理的功能。與傳統汽車上的輔助系統類似，純電動汽車的輔助系統由輔助動力源、空調系統、動力轉向系統、照明系統、副水器、除霜裝置等組成，純電動汽車整車組成框架如圖1-3所示。純電動汽車除了在動力系統有蓄電池以外，還裝備有一套輔助動力源，輔助動力源的功能是向動力轉向系統、空調系統及其他車身電氣設備供電的裝置。

純電動汽車的結構型式較為靈活，目前主要包括電機中央驅動和電動輪驅動兩種。其中，電機中央驅動還包括有無傳動軸的前驅、后驅等多種型式，而電動輪也分為兩輪和四輪驅動形式，包括輪邊驅動和輪轂驅動兩種。純電動汽車不同的電機驅動形式決定了其動力系統布置形式，常見的布置形式可分為六種類型，如圖1-4所示。

1）傳統型的驅動類型與常見內燃機汽車相似，保留離合器、變速器和差速器，使驅動電機取代內燃機，通常由傳統內燃汽車改造而成。

2）無離合器型的驅動類型與傳統類型相似，其利用電機的恒功率特性，取消了離合器，使機械傳動裝置的體積和重量得以減小。但同時又對電機的調速性能有較高的要求。

3）一體式的電驅動類型將驅動電機、減速器和差速器集成在一起，結構更加緊奏，在微型純電動汽車中較為常見。

4）雙電機電動輪驅動類型的特點是使用兩個電機通過減速器分別驅動兩個車輪行駛。該驅動類型采用電子差速控制的方式而不是傳統的差速器的機械結構實現轉向功能。

5）輪轂輪邊驅動型采用電機與固定速比的行星齒輪減速器安裝在車輪里面，沒有傳動軸和差速器，驅動結構比較簡單，但對電機的特性以及控制策略要求較高。

6）輪轂輪內驅動型與輪轂輪邊的驅動形式相似，但由低速外轉子電機直接驅動車輪，取消了一般的機械傳動裝置，對電機的性能要求較高。

能量型動力電池主要應用于純電動汽車領域。目前，國際高端圓柱形電池采用高鎳低鈷含量的鎳鈷鋁（NCA）正極材料匹配添加少量一氧化硅的石墨負極材料，規模化生產的21700圓柱形電池比能量達到260W·h/kg；采用高鎳三元正極材料（NCM811等）量產的軟包電池比能量達到288W·h/kg；采用三元正極材料（NCM523等）匹配石墨負極材料，量產的方形鋁殼電池比能量達到240W·h/kg。

中國磷酸鐵鋰電池采用磷酸鐵鋰正極材料匹配石墨負極材料，比能量普遍達到140～180W·h/kg，部分產品可達190W·h/kg，實現了規模化生產；采用三元正極材料（NCM523等）匹配石墨負極材料，量產的方形鋁殼電池比能量在210～240W·h/kg之間，量產的軟包電池比能量在230～260W·h/kg之間；采用高鎳三元正極材料量產的圓柱形電池比能量在240～260W·h/kg之間。采用高鎳三元（NCM811）正極材料和硅碳負極材料，已開發出比能量達到300W·h/kg的軟包電池和260W·h/kg的方形鋁殼電池。