电动车超级电容系统应用技术

近年来，全球汽车电气化转型趋势已不可逆转，世界主要汽车工业国家纷纷加大了纯电动汽车的研发力度。随着新一代材料、信息、电力电子技术的进步与应用，车用驱动电机及其控制系统、动力电池及其管理系统等核心部件的性能迅速提升，纯电动汽车技术得到快速发展，进一步提高了纯电动汽车的技术水平，降低了制造成本。目前，纯电动汽车已经进入规模化推广应用阶段。

2008年，宝马汽车公司发布了纯电动汽车MINI E，其动力源采用锂离子动力电池，最高车速为152 km/h，续驶里程超过240 km，0～100 km/h加速时间为8.5 s。目前该车型已经实现量产，并通过了多项安全测试。

2009年，日本三菱汽车公司开始在本土销售纯电动汽车iMiEV，并逐步向美国和欧洲出口。iMiEV采用了高能量密度锂离子动力蓄电池，续驶里程可达160 km。其充电也很方便，提供了家用充电和快速充电两种模式，普通充电模式下充满电大约需要7 h，快充模式可在30 min之内充入80%的电量。

2011年，特斯拉汽车公司推出了全尺寸高性能纯电动轿车Tesla Model S，该车型搭载了85 kW·h或60 kW·h锂离子电池，0～100 km/h加速时间仅5.7 s，最高车速为193 km/h，续驶里程达502 km，采用标准化充电接口和轻量化铝合金车身，整备质量为1 735 kg，风阻系数仅为0.27。2012年，特斯拉汽车公司又发布了Model X高性能版P90D，该车型采用双电机四驱系统，0～100 km/h加速时间仅为3.4 s，最高车速和续驶里程分别达到250 km/h和467 km。

2012年，北汽新能源E150 EV上市。E150 EV是在北汽E系列的基础上研发而来的，该车最高车速为120 km/h，单次充电续驶里程为150 km，充电时间为6～8 h。2013年10月，北汽集团又相继推出了E150 REEV增程式电动汽车、绅宝CNG双燃料汽车和绅宝EV纯电动汽车三款新能源汽车。

宝马公司推出了i3系列电动汽车，并提供纯电动和混合动力两种车型供消费者选择。i3系列电动汽车既可以采用家用电源充电，也可以采用宝马公司提供的专用充电装置进行充电。前者充满电大约需8 h，充电速度较慢，后者充电速度较快，充满电仅需1 h，满电后的续驶里程为130～160 km。

目前已投放市场的几款纯电动汽车，如图1−16所示。

图1−16　投放市场的纯电动汽车

（a）宝马i3；（b）三菱iMiEV

(www.xing528.com)

图1−16　投放市场的纯电动汽车（续）

（c）Tesla Model X；（d）北汽 E150 EV

随着相关技术的进步，纯电动汽车的发展迎来了崭新的机遇期，主要表现为：

①车用动力蓄电池技术快速发展，动力蓄电池系统在循环寿命、可靠性、安全性、成本、比功率和比能量等方面均显著提高。

②动力驱动系统集成技术不断进步，驱动系统效率逐步提高。

③轻量化设计技术、电动化辅助系统（如电动助力转向系统）广泛应用，整车电耗稳步降低。

④网联化和智能化水平日益提高，车辆性能和驾驶体验持续优化。

⑤电气与结构安全技术广泛应用，车辆安全水平逐步提高。

⑥轮毂电机和线控技术等前沿技术在概念车型上得到初步应用与验证。

我国纯电动汽车的发展是从大型客车开始的。相对于普通轿车，在城市中运行的大型客车对运行车速的要求不高，且公共领域公交车的充电场所与运行线路相对固定，解决了纯电动汽车的充电便利性问题。在推广方面，电动汽车具有污染小、噪声小等优点，有利于纯电动客车产业化和推广应用。在政府补贴方面，由于城市大型客车多由少数公司进行运营，政府能够根据实际情况制定灵活的补贴措施，有助于纯电动汽车的推广。

在电动汽车相关技术方面，经过从“十五”到“十三五”科技计划支撑，我国基本掌握了纯电动汽车的核心技术，进入大面积产业化推广阶段。在动力蓄电池系统、电驱动技术和整车控制技术等方面处于世界先进水平。在动力蓄电池技术方面，2017年规模装车应用的动力电池系统比能量达到160 W·h/kg，动力电池系统成本持续下降，三元锂离子和磷酸铁锂锂离子动力蓄电池单体价格分别达到1.2元/（W·h）和0.7元/（W·h）；截至2017年年底，动力蓄电池装机总容量超过65 GW·h，建成了完整的动力蓄电池产业链。在车用驱动电机技术方面，2017年乘用车驱动电机产品功率密度达到3.3～3.6 kW/kg（峰值功率/有效质量），商用车驱动电机产品转矩密度达到18 N·m/kg；电机控制器功率密度普遍达到12 kW/L以上，效率大于98%。在整车系统集成技术方面，2017年纯电动乘用车单次充电平均续驶里程普遍超过300 km，整车电耗水平进一步降低，部分纯电动汽车品牌总体技术水平接近国际先进水平。