1.1纯电动汽车的发展意义

中国是世界汽车保有大国，目前世界汽车保有量约为12.9亿辆^[1]，其中中国占了大概1/6，未来预计还会增加。机动车排放物中包含的大量一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOX）、铅（Pb）、细微颗粒物及硫化物。这些物质不仅带来环境的严重污染，还会诱发呼吸道疾病，直接威胁到居民的身体健康。传统内燃机汽车所消耗的石油是不可再生资源。随着全球能源需求日益增加，能源危机所导致的问题不容忽视。减少化石能源的消耗可以有效减轻我们国家对进口石油的依赖，极大的缓解我们国家资源短缺的现状。而利用纯电动汽车逐步替代传统汽车就是减少化石能源消耗的有力方式之一。电动汽车的能量转化效率比内燃机要高许多，一般可达 80%左右，而且电能的能源来源比化石能源来源广泛，因此可以进一步减少化石能源的使用。纯电动汽车产生的噪声比内燃机汽车低10~15DB,即使人靠近高速运行的电动汽车也不会感到有不舒服的噪音，不仅可以减少空气污染，还能减少噪音污染，改善居住环境。同时，电动汽车多利用夜间“谷电”充电，可以平抑电网的峰谷差，达到保护电网的作用。因此使用电能作为动力来源的电动汽车是淘汰传统汽车的重要发展方向。

1.2纯电动汽车的发展历史

纯电动汽车的发展历史并不比内燃机汽车短，早在19世纪80年代，世界各国就开始尝试使用电能作为汽车动力来源。从1881年法国人古斯塔夫.特鲁夫研制出电动三轮车，美国、英国相继开始了进行电动汽车的研发^[2]。然而后来由于化石能源的广泛开采与内燃机的种种优点，电动汽车的研究随之没落。当代的电动汽车发展，从上个世纪六七十年代就开始了，但是由于材料、控制等方面的技术限制，并未取得较大的发展。从二十世纪九十年代开始，电动汽车的发展取得了飞速的进展，1995年欧洲的第一批电动汽车实现了批量生产，随后日本的电动汽车也相继推出^[3]。进入新世纪，欧盟、美国、日本都相继推出针对电动汽车推广与研发的政策与计划。在最近的几年里，世界各国的纯电动汽车都已进入了商用化阶段，已经有诸多的纯电动汽车投放市场，如中国市场上就存在着如特斯拉的model S系列、X系列，比亚迪E系列、K系列，宝马I系列等电动汽车^[4]-[5]。我们国家电动汽车发展并不比国外落后多少，早在“八五”期间就开始了研究工作，2005年东风汽车公司推出了一次充电续驶里程超过200公里的纯电动客车。在2012国务院发布《节能与电动汽车产业发展规划》，确定了以纯电驱动为电动汽车发展与汽车工业转型的主要战略方向，推动了电动汽车产业的发展。价格较高、充电设施不完善、续驶里程短，一直是阻碍纯电动汽车发展及普及的主要问题。但近几年，价格较高和充电设施不完善的问题得益于政府的相关政策，得到了一定的缓解。但如何在现有核心零部件技术条件下，进一步提高整车续驶里程，缩短充电时间，仍是困扰纯电动汽车发展的难题^[6]。

1.3纯电动汽车的基本理论

1.3.1纯电动汽车的动力学

在行驶过程中，纯电动汽车的受力情况与传统内燃机车别无二致，因此可以利用传统内燃机汽车的动力学方法来分析纯电动汽车的受力情况与力学性能。

汽车在具有一定坡度的道路上行进时，有一个从静止到达到一定速度运动的过程。在这一过程中需要有足够大的驱动力克服所受到的阻力。纯电动汽车行驶过程中的驱动力与所克服阻力的情况如下：

（1）

式中： 表示坡度阻力的大小，表示加速阻力， 表示空气阻力，表示行驶阻力

将驱动力与各阻力的数据带入式（1）可得如下方程：

（2）^[7]

式中，r 为纯电动汽车车轮半径；表示纯电动汽车变速器的传动比； 表示电动机转矩；表示纯电动汽车主减速器的传动比；h表示传动系的机械效率；m为汽车质量；g为重力加速度；f为滚动阻力系数；为空气阻力系数；A为汽车的迎风面积；为空气密度，通常取1.2258；为气流相对于车辆的速度；为汽车旋转质量换算系数，一般去；表示车辆的行驶加速度；

1.3.2纯电动汽车的基本系统

纯电动汽车由三大系统构成，包括驱动系统、能源系统、辅助系统，如图1-3-1。