纯电动汽车的整车控制原理

 新能源汽车的基本结构和工作原理都是差不多的，无论是特斯拉也好，北汽，长城，大众也好都是一样的。本文以江淮 IEV5为例，整车控制系统用来收集驾驶人的需求 （ 如加速踏板位置、制动踏板位置、挡位 ），调整驾驶的平顺性和舒适性，并根据车辆状况 （ 当前动力蓄电池和电机的实际能力 ） 对车辆的输出转矩进行限制。具体的功能模式有电爬行模式、正常模式、能量回收模式、故障模式、蓄电池管理系统、高电压控制系统、蓄电池剩余电量测定等。

1.电池

纯电动汽车的电池相当于普通燃油汽车的油箱，为汽车运行提供全部能量。目前使用较多的是锂离子电池。

锂离子电池的工作原理简单来讲，就是嵌入蓄电池正负极板上的锂离子在电池内部电动势的作用下，从某一极板脱离并在电池内部经过电解液穿过隔离物到达另一极板并嵌入的过程。在放电过程中，锂离子从负极（阴极）运动到正极（阳极）；充电过程则正好相反，锂离子从正极（阳极）运动到负极（阴极）。

使用锂离子电池的过程中，要注意锂离子电池不能被过充和过放。这是因为如果锂离子电池位于正负极的锂离子被完全移动到另一极，那么在下一次充放电时就无法保证锂离子畅通嵌入通道，从而造成电池寿命缩短。因而，为保证正负极板中的锂离子在充放电后留有部分锂离子，也就是锂离子电池不能过充过放电，需要严格限制充电终止电压和放电终止电压。

对于纯电动汽车来说，蓄电池所处的位置较为特殊，其选用上需要依照一定的标准进行，优秀的蓄电池应该具有的特性如下：

（1）足够的能量密度。只有在单位体积（体积比能量）或单位质量（能量密度）下能够存储足够多的能量，才能在电池充满后行驶较长的里程，同时电池的质量和体积才能够尽可能小。

（2）足够的功率密度。只有在单位体积单位质量下能够产生足够大的功率，才能使车辆在加速和上坡时产生足够的动能。

（3）可以快速地补充能量。要有足够的充电或者换电速度，否则车辆的行驶会受到较大限制，将只适用于城市内的通勤。

（4）较低的平均使用成本。由于在纯电动汽车的行驶过程中，电池处在频繁的充电和放电的状态，这对电池的循环寿命有较高要求，因而电池的寿命和价格综合起来要有竞争力。

2.功能模式

（1）电爬行模式

电爬行模式类似于配备自动变速器的传统车辆，在车辆起步的时候，松开制动踏板，车辆能够缓慢平稳地起动。

（2）正常模式

正常模式与传统汽车类似，在正常行驶过程中 ， 整车控制系统能够根据当前驾驶需求（如加速、制动）进行相应电机转矩输出的控制。

（3）能量回收模式

在车辆滑行和制动的时候，车辆能够进入能量回收模式，通过电机将车辆的一部分动能转化为电能，然后储存在动力蓄电池中。

（4）故障模式

整车控制系统在检测到车辆内部故障后，能够根据设定好的程序进入相应的故障模式。在该模式下，车辆会进入限制电机功率、限制输出转矩或限制车速等工作状态。

（5）蓄电池管理系统

蓄电池管理系统是由单体电池检测器、漏电传感器、电流传感器构成，对所有的单体电池电压温度实时监测，对高压系统与车身之间有无漏电进行实时监测。电动汽车控制单元 （VCU） 对动力蓄电池是否正常工作进行实时监测检查。

（6）高电压控制系统

当监测到车辆碰撞、漏电或发生故障时，设置于动力蓄电池与电力电子箱之间的高压电路被切断，从而防止发生短路或触电事故，确保驾乘人员的安全。车辆碰撞检测是依靠安全气囊系统的加速度传感器完成的。此外，当漏电传感器检测到漏电时，高电压电路也会被切断。

（7）蓄电池剩余电量测定

动力蓄电池的剩余电量测定不仅根据来自蓄电池管理系统的信息，还包括空调、暖风器、电机、电动汽车控制单元 （VCU）、充电器的信息进行 综合推算和控制。计算得到的蓄电池剩余电量被反映到剩余里程表中，成为继续行驶里程的重要参数。