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機(jī)電工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計外文資料翻譯
設(shè)計題目: GD6342微型客車設(shè)計—制動系設(shè)計
譯文題目: 電動、混合動力和燃料電池展望
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35
正文：外文資料譯文
陳清泉
( 香港大學(xué) 電機(jī)電子工程學(xué)系，香港 薄扶林道，中國)
電動、混合動力和燃料電池汽車展望
摘 要： 由于汽車排放和燃油經(jīng)濟(jì)性的法規(guī)越來越嚴(yán)格，因此電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車引起了汽車 制造企業(yè)、政府和用戶的關(guān)注。本文綜述電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車的技術(shù)發(fā)展水平，焦距其技術(shù)特 點和產(chǎn)業(yè)化路線。歸納電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車的基本特點。提出應(yīng)用工程哲學(xué)指導(dǎo)研究和開發(fā)的 重要性。分析動力系統(tǒng)的各類結(jié)構(gòu)及其功能。揭示能量管理的挑戰(zhàn)、整車宏觀控制和子系統(tǒng)局部控制的功能和關(guān)系、 以及建議可才用的適當(dāng)控制模型。由于電動汽車產(chǎn)業(yè)是革命性的產(chǎn)業(yè)，因此必須采用綜合系統(tǒng)的創(chuàng)新，做到三好，即 好的產(chǎn)品、好的基礎(chǔ)設(shè)施和好的商業(yè)模式。
關(guān)鍵詞： 電動汽車(EV)；混合電動汽車（HEV）；燃料電池汽車（FCV）
中圖分類號： U46; U469.72
簡介
本文提供的電池驅(qū)動的電動汽車現(xiàn)狀的概述（BEV）、混合動力電動汽車（HEV）和燃料電池電動汽車（FCV）[1-8]對他們的技術(shù)特點和商業(yè)模式入手對純電動汽車的特點研究，混合動力汽車和燃料電池汽車。由于電動汽車技術(shù)是汽車技術(shù)與電氣技術(shù)的融合，系統(tǒng)集成和優(yōu)化方法是必不可少的，包括其基礎(chǔ)設(shè)施和商業(yè)模式的電動汽車系統(tǒng)的總體設(shè)計應(yīng)遵循適當(dāng)?shù)墓こ汤砟?。動力系統(tǒng)是電動汽車的心臟；因此本文分析建筑與各種動力系統(tǒng)的功能。能源管理是實現(xiàn)燃油經(jīng)濟(jì)性和降低排放的關(guān)鍵，因此本文探討了能源管理的挑戰(zhàn)，探討了全球控制與局部控制的功能和相互作用，并提出了相應(yīng)的控制模型的可能類型。
推廣電動汽車的成功依賴于良好的產(chǎn)品，良好的基礎(chǔ)設(shè)施和良好的商業(yè)模式的可用性，以及與智能電網(wǎng)和信息通信技術(shù)（通信技術(shù)）的電動汽車的整合。我們的目標(biāo)是逐步實現(xiàn)四個零：零排放，零汽油，零交通事故和零交通擁堵。
1.概述
1.1純電動汽車混合動力汽車和燃料電池汽車的特點
自1973，石油危機(jī)，世界開始關(guān)注石油供應(yīng)和消費的平衡?；剂腺Y源量有限，但石油需求量已顯著增加。交通部門是最大的能源部門。它在最近幾十年中石油消費量的增長率最高。這種增長在很大程度上來自新的需求，為個人使用的車輛，采用傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)。
一些環(huán)境問題，如溫室效應(yīng)、酸沉降、大氣污染等，直接關(guān)系到車輛的排放。由于能源危機(jī)，加劇了世界一部分的緊張局勢。
因此，政府機(jī)構(gòu)和組織制定了更嚴(yán)格的燃料消耗和排放標(biāo)準(zhǔn)。電池驅(qū)動的電動汽車（電動車）看起來像是理想的解決方案來應(yīng)對能源危機(jī)和全球變暖，因為他們有零油耗和零排放的現(xiàn)場。然而，高初始成本、續(xù)駛里程短，充電時間長，造成車輛只適用于某些應(yīng)用提供良好的基礎(chǔ)設(shè)施，除非如電池租賃和交換，慢充充電和快速充電的組合中，以及與智能電網(wǎng)的整合。
混合動力電動汽車（HEV）的開發(fā)是為了克服冰車輛和電動車的缺點?；旌蟿恿﹄妱悠噷鹘y(tǒng)的推進(jìn)系統(tǒng)與電儲能系統(tǒng)和一臺電機(jī)（電磁）結(jié)合起來。它有一個更長的距離比純。與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)相比，它顯示了改進(jìn)的燃油經(jīng)濟(jì)性。如果車輛停下來，冰可以停下來。電驅(qū)動系統(tǒng)能優(yōu)化冰的效率，從而降低油耗和排放。在制動和下坡行駛過程中，可以回收動能。一定范圍內(nèi)的靜音操作的零排放是可能的，混合動力汽車是電動模式驅(qū)動。這工作范圍可能是如果電池可以通過連接插頭電源充電的擴(kuò)展，如電網(wǎng)。這種混合動力汽車（PHEV）稱為塞。此外，主板上的EMS的混合動力汽車提供更大的靈活性和可控性對車輛的控制，如防抱死制動（ABS）和車輛穩(wěn)定性控制（VSC），從而提供改進(jìn)的性能。雖然混合動力汽車可以滿足公路運(yùn)輸對能源危機(jī)和環(huán)境污染的挑戰(zhàn)，它仍然是很難被公眾廣泛接受。汽車買家存在的三大障礙：第一個是他們的高購買價格；二是可靠性和在汽車商店缺乏相關(guān)維修的電工；第三個是缺乏高性能的電動汽車，可以抵抗高電壓，高電流開關(guān)引起的電磁干擾等。
燃料電池汽車（燃料電池汽車）使用燃料電池從空氣和氫氣發(fā)電。電是用來驅(qū)動車輛或存儲在能量存儲裝置，如電池或超級電容器。它們只會放出水蒸氣，它們有可能有很高的效率。與燃料電池汽車的主要問題是：首先，高價格和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的生命周期問題；其次，氫的板載存儲需要的能量密度的提高；再次，氫分布和加油基礎(chǔ)設(shè)施需要建設(shè)[ 9 ]。
1.2工程用的電動汽車，混合動力汽車和燃料電池汽車
從總體上講，電動汽車的工程本質(zhì)上是汽車工程與電氣工程的結(jié)合。因此，系統(tǒng)集成和優(yōu)化的主要考慮，以實現(xiàn)良好的電動汽車的性能，以負(fù)擔(dān)得起的成本。由于電力推進(jìn)的特點是從根本上不同于發(fā)動機(jī)的推進(jìn)，一種新的設(shè)計方法是電動汽車工程必不可少的。此外，先進(jìn)的能源和智能能源管理是使電動汽車提升競爭力關(guān)鍵因素。當(dāng)然，整體成本效率是電動汽車市場化的基本因素。
現(xiàn)代電動汽車的設(shè)計方法應(yīng)該包括從汽車工程的藝術(shù)狀態(tài)的技術(shù)，電氣和電子工程，化學(xué)工程，應(yīng)采用獨特的設(shè)計，特別適合于電動汽車，并應(yīng)制定特殊的制造技術(shù)，特別適用于電動汽車。應(yīng)盡力優(yōu)化電動汽車的能量利用率。
表1顯示了電動汽車的特性比較，混合動力汽車和燃料電池汽車。
汽車安全與能源
電動汽車的特點表1，混合動力汽車和燃料電池汽車
車輛類型
純電動車
混合動力汽車
燃料電池汽車
推動力
l 電動馬達(dá)驅(qū)動
l 電動馬達(dá)驅(qū)動
l 內(nèi)燃機(jī)
l 電動馬達(dá)驅(qū)動
能量儲存系統(tǒng)（ESS）
l 電池
l 超級電容器
l 電池
l 超級電容器
l 發(fā)電機(jī)組
l 燃料電池
l 充電電池/超級 電容提高功率密度
能源和基礎(chǔ)設(shè)施
l 電動充電設(shè)施
l 加油站
l 電動充電設(shè)施
l 氫
l 氫生產(chǎn)和運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施
特點
l 零排放
l 高能源效率
l 原油的獨立性
l 相對較短的范圍 內(nèi)
l 高初始成本
l 商業(yè)上可用
l 非常低的排放量
l 高燃油經(jīng)濟(jì)性
l 長期駕駛
l 依賴于原油
l 成本比內(nèi)燃機(jī)高
l 商業(yè)上可用
l 零或超低排放
l 高能源效率
l 原油的獨立性
l 高成本
l 正在發(fā)展
主要問題
l 電池和電池管理
l 充電設(shè)施
l 多能源控制，優(yōu)化和管理
l 電池的尺寸和管理
l 燃料電池成本，循環(huán)壽命和可靠性
l 氫基礎(chǔ)設(shè)施
電動汽車工程的理念是汽車工程與電氣工程，包括電機(jī)、電力電子轉(zhuǎn)換器、控制器、電池或其他儲能裝置和能源管理系統(tǒng)的聯(lián)姻?；橐鲆馕吨履锖托吕梢殉浞至私庑愿竦幕锇?，能夠應(yīng)付和諧相處和最好的執(zhí)行以達(dá)到所需的性能在最大的能源效率和最低的排放。
混合動力汽車的工程理念是1±1＞2。這意味著從發(fā)動機(jī)推進(jìn)和電機(jī)推進(jìn)一體化中獲得的附加價值，充分利用電氣、電子和控制技術(shù)的優(yōu)勢和靈活性，不僅提高了能源效率和減少排放，而且也變得更加智能化、駕駛舒適性和安全性。就像騾子是馬和驢的雜交，騾子具有馬和驢的最好的DNA，因此更強(qiáng)大的耐力。在混合動力汽車中，主要的關(guān)鍵技術(shù)是控制算法和能量管理的優(yōu)化。
燃料電池汽車的工程哲學(xué)是汽車工程的集成、電氣工程和燃料電池工程。由于燃料電池是一種與汽油和電池有很大區(qū)別的新能源裝置，每一次的努力都應(yīng)該保證燃料電池的整體系統(tǒng)是高效、可靠、最合理、最合理的成本。其它高功率密度器件如鋰離子電池或超級電容器可用于與燃料電池相結(jié)合，提高車輛的啟動性能。電力推進(jìn)系統(tǒng)和燃料電池系統(tǒng)必須應(yīng)付得很好，達(dá)到所需的性能在最大的能源效率和最低的排放。
總之，工程哲學(xué)的核心是系統(tǒng)集成和優(yōu)化。綜合系統(tǒng)設(shè)計原則可以歸納為以下六個原則[ 10 ]：
1） 辯論，定義、修改要達(dá)到的目的
目標(biāo)系統(tǒng)存在交付能力。一個要求聲明必須如何進(jìn)行測試。要求重新約束技術(shù)與 預(yù)算。
2）整體思維
整體比部分的總和還多，而每一部分都是整體的一部分。
3）有創(chuàng)新
高瞻遠(yuǎn)矚
4）遵循紀(jì)律處分程序
分裂與征服，結(jié)合與統(tǒng)治。
5）顧及人民
犯錯是人；人體工程學(xué)；倫理與信任
6）管理項目及關(guān)系
所有與個人，個人與整體。
2.結(jié)構(gòu)與動力
雪地車是由燃料和冰推。電動車的電池和電機(jī)驅(qū)動?；旌蟿恿ζ嚨膭恿ο到y(tǒng)相結(jié)合，推動兩。冰提供了混合動力車輛的駕駛范圍擴(kuò)展，而電機(jī)（EM）的再生能源在制動和儲存多余的能量從冰上滑行過程中提高效率和燃油經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)如何兩動力系統(tǒng)是集成的，一般來說，有三種基本結(jié)構(gòu)的混合動力汽車，即：串聯(lián)，并聯(lián)混合動力和串并聯(lián)混合型[ 11-13 ]。
在這些不同的架構(gòu)，一系列平行的混合動力車與行星齒輪（圖1）有一個“最大”的架構(gòu)，可以最大限度地優(yōu)化。因此，這一體系結(jié)構(gòu)被選擇作為我們的討論和比較的基礎(chǔ)，和其他架構(gòu)來自這個基本架構(gòu)方案。在這些架構(gòu)中，電池是用球棒，由燃料的燃料箱，通過逆變器的電壓源逆變器，通過電磁電機(jī)，由冰和經(jīng)分別傳動的內(nèi)燃機(jī)。黑線平均電耦合和橙色線平均機(jī)械耦合。
值得注意的是，傳輸是一種離散變速箱離合器，無級變速器（CVT）或固定減速齒輪。串并聯(lián)成混合動力電動汽車。
在一個串并聯(lián)混合動力汽車，行星齒輪（圖1）是用[ 7，14 ]。電機(jī)1（EM1）與傳動軸（反）連接到行星齒圈（R），而冰是分別連接到載體（C）和EM2是連接太陽輪（S）的。
由于直流（直流）總線和行星齒輪，一系列并聯(lián)混合動力可以作為一個系列混合或并聯(lián)混合分別。由于行星齒輪，冰速度是速度和速度的EM1和EM2。EM1速度是車輛的速度成正比。在一個給定的車速（或給定的EM1，EM2速度）的速度可以調(diào)節(jié)，以調(diào)整冰速度。冰可以工作在最佳區(qū)域的EM2控制。盡管具有串聯(lián)和并聯(lián)混合動力電動汽車的這些特點，兩機(jī)和行星齒輪裝置是必要的，使傳動系統(tǒng)有些復(fù)雜和昂貴的。此外，該架構(gòu)的控制是相當(dāng)復(fù)雜的。這種建筑（圖2）是以這樣一種方式來描述的，以推斷出其他經(jīng)典建筑。
2.1串聯(lián)式混合動力電動汽車
從這串并聯(lián)混合式結(jié)構(gòu)，如果去掉EM1和冰之間的聯(lián)系，獲得了一系列的混合動力汽車。在這一系列混合動力車（圖3），能量節(jié)點之間的電源和傳輸是發(fā)生在直流母線。
串聯(lián)式混合動力汽車，內(nèi)燃機(jī)機(jī)械輸出是先轉(zhuǎn)換成電能使用EM2。轉(zhuǎn)換電力或電池充電或可以繞過電池驅(qū)動輪通過EM1和傳輸。由于內(nèi)燃機(jī)與驅(qū)動輪之間的解耦關(guān)系，它具有一定的靈活性，用于定位的內(nèi)燃機(jī)發(fā)生器。由于同樣的原因，發(fā)動機(jī)可以在它的非常狹窄的最佳區(qū)域獨立從車輛的速度。由于一個單一的扭矩源控制簡單（EM1）的傳輸。由于轉(zhuǎn)矩——轉(zhuǎn)速特性的電機(jī)傳動固有的高性能，多級齒輪傳動和離合器是不必要的。然而，這樣的級聯(lián)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致一個相對低的效率和三臺機(jī)器（內(nèi)燃機(jī)，電機(jī)和發(fā)電機(jī)）是必需的。另一個缺點是，所有這些推進(jìn)裝置需要為最大持續(xù)功率的大小，使系列混合動力電動汽車昂貴。另一方面，當(dāng)它只需要服務(wù)，如短行程通勤工作和購物，一個較低的額定值對應(yīng)的冰發(fā)電機(jī)組可以采用。
最近，EVT（電子變速器）已經(jīng)取代行星齒輪。極值理論是一種具有兩個機(jī)械端口和一個電氣端口機(jī)電能量變換器（由兩個電機(jī)和逆變器）[ 15 ]。EVT [16-18]，可以考慮作為一個組合的兩個感應(yīng)電機(jī)：EM1、EM2 EM2定子旋轉(zhuǎn)，和EM2轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子的EM1。為了降低系統(tǒng)的重量和尺寸，將兩者集成在一臺機(jī)器上，作為雙轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)的19、15、雙轉(zhuǎn)子永磁機(jī)[ 20 ]。
2.2并聯(lián)混合動力電動汽車
從串并聯(lián)混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如果以除去EM2，然后得到一個并聯(lián)式混合動力汽車（圖4）。在并聯(lián)混合動力系統(tǒng)，能量的節(jié)點是在一個機(jī)械耦合發(fā)生。這種機(jī)械耦合可以看成是一個普通的軸或連接的2個軸的齒輪，皮帶輪皮帶機(jī)等。
推進(jìn)功率可由內(nèi)燃機(jī)單獨提供，通過EM1或由。EM1可以作為發(fā)電機(jī)制動或吸收功率從內(nèi)燃機(jī)時其輸出大于所需的功率來驅(qū)動車輪再生電池充電。優(yōu)于串聯(lián)混合動力汽車，混合只需要兩推進(jìn)裝置，發(fā)動機(jī)，而且較小的設(shè)備，可以用來獲得相同的動態(tài)性能。但由于發(fā)動機(jī)與傳輸之間的機(jī)械耦合，內(nèi)燃機(jī)不能總是在其最佳的區(qū)域，因此離合器是必要的。另一個缺點是相對復(fù)雜的控制。
2.3內(nèi)燃機(jī)車
內(nèi)燃機(jī)汽車（圖5）仍然是串并聯(lián)混合式體系結(jié)構(gòu)。內(nèi)燃機(jī)車有很長的駕駛里程和很短的加油時間，但面臨著污染問題和石油需求的壓力。
2.4電池供電的電動汽車
電池驅(qū)動的電動汽車（圖6）是得到只有EM1基礎(chǔ)動力保持。因為只有電池或電能存儲為基礎(chǔ)的電源驅(qū)動的車輛，可以實現(xiàn)零排放。但其初始成本高，短驅(qū)動范圍和長期充電時間已導(dǎo)致其限制。
2.5燃料電池車
從結(jié)構(gòu)的角度看，燃料電池車可以被視為電池供電的電動汽車類型。燃料電池車也可以配備電池或超級電容器[ 6 ]。這種燃料電池車可以被認(rèn)為是作為一個串聯(lián)混合動力汽車類型的燃料電池作為一個發(fā)電機(jī)從氫[ 21 ]。車載燃料電池產(chǎn)生電力，這是用來給推進(jìn)電機(jī)EM1提供電源，或儲存在電池或超級電容器用于將來使用。
2.6架構(gòu)與功能
不同的功能可以通過使用以前的HEV架構(gòu)實現(xiàn)。他們可以被歸類為內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)之間的功率比。利用電力推進(jìn)技術(shù)，獲得了更多的燃油經(jīng)濟(jì)性。
1） 微混合（Stop-and-Go功能）–在混合型車輛的情況下，一個小功率電機(jī)作為起動發(fā)電機(jī)[ 22 ]。內(nèi)燃機(jī)保證了車輛的推進(jìn)力。在啟動時，電機(jī)能幫助內(nèi)燃機(jī)獲得更好的操作點。由于電機(jī)的快速動力學(xué)，微混合動力確?！巴Ｗ摺蹦Ｊ剑簝?nèi)燃機(jī)可以停止當(dāng)車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)（如在交通燈）。從2%到10%的城市驅(qū)動循環(huán)的燃油經(jīng)濟(jì)性改善估計。
2）輕度混合動力（增強(qiáng)功能）-在這種情況下，電動機(jī)是用來在加速或制動過程中增加一個附加扭矩的內(nèi)燃機(jī)。當(dāng)然，停止和去功能也得到了保證。然而，電機(jī)器本身不能推動車輛。還實現(xiàn)了再生制動功能。從10%到20%的燃油經(jīng)濟(jì)性改善估計。
3）全混合動力（電力牽引）–在這種情況下，電機(jī)能夠確?！傲闩欧跑囕v的車輛的整體推進(jìn)”（ZEV）模式。此模式可用于城市中心。車輛的推進(jìn)也可以由冰或冰和電機(jī)的組合制成。從20%到50%的燃油經(jīng)濟(jì)性改善估計。
4）插電式混合（和范圍擴(kuò)展器）–插電式混合動力汽車，電池可以充電使用外部電源插頭。通過這種方式，更多的能量可以從電池和電網(wǎng)中提取，而內(nèi)燃機(jī)是不需要保持在一個光范圍內(nèi)的電池組的片上系統(tǒng)（充電狀態(tài)）。在某些情況下，插電式汽車可以只是一個純以小功率冰從燃料電池進(jìn)行充電，延長續(xù)駛里程，冰和發(fā)電機(jī)，這種情況也被稱為“增程器”。如果不使用電池充電（例如在城市驅(qū)動循環(huán)），燃料電池的混合動力可以提高100%。
然而，一些架構(gòu)是專門為一些混合動力車準(zhǔn)備的功能（表2）。純電動汽車和燃料電池汽車不在這張桌子是因為他們只使用電力，所有功能均由電機(jī)保證。
表2功能與架構(gòu)的混合動力電動汽車（主要的工業(yè)解決方案）
微型混合動力汽車
中型混合動力汽車
全混合動力汽車
可外接充電式混合動力電動汽車
串并聯(lián)
×
×
×
并聯(lián)
×
×
×
串聯(lián)
×
×
圖7顯示的是動力總成技術(shù)路線圖。一種方式是持續(xù)改進(jìn)的內(nèi)燃機(jī)而另一種方式是發(fā)展先進(jìn)的電機(jī)驅(qū)動器。而混合動力汽車需要兩者的結(jié)合。電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)是電機(jī)驅(qū)動器和電池。
圖8顯示電機(jī)驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展。
圖9所示，電池技術(shù)的發(fā)展。
3.純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車的能源管理
純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車，是一個真正的挑戰(zhàn)[ 23 ]。首先，它們是由不同的多物理子系統(tǒng)，它有自己的控制約束。其次，對傳統(tǒng)混合動力汽車和燃料電池汽車的目的，是取代傳統(tǒng)熱車輛。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，必須得到相同（或更好）的動態(tài)性能，而且，最佳的能量管理是必需的，以減少燃料消耗和污染物排放。
它是必不可少的，以欣賞不同的控制水平[ 24 ]。由于這樣的系統(tǒng)的復(fù)雜性，可以定義2個控制水平。第一個是與本地控制的子系統(tǒng)。二級控制水平與整個系統(tǒng)的能量管理相關(guān)聯(lián)，以協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)的能量管理。
大多數(shù)混合動力汽車在能源管理的文獻(xiàn)都只是專注于全球控制水平。然而，應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)谋镜乜刂疲⒖紤]到一些約束的子系統(tǒng)。
1） 本地控制子系統(tǒng)–子系統(tǒng)的局部控制在混合動力電動汽車的能量管理的研究往往被忽視。但是如果不以最佳方式控制子系統(tǒng)，則不能實現(xiàn)有效的策略。大部分的時間子系統(tǒng)被認(rèn)為是獨立的。從這個假設(shè)，經(jīng)典的控制，這些設(shè)備通常使用。但從系統(tǒng)的角度來看，所有的子系統(tǒng)是相互關(guān)聯(lián)的。因此，它們之間的相互作用將被考慮在內(nèi)。此外，一些協(xié)會的子系統(tǒng)導(dǎo)致修改他們的功能模型（整體方法）。例如，當(dāng)2個電動機(jī)和一個集成電路發(fā)動機(jī)通過行星齒輪連接時，三個軸必須用一二個等效慣性來表示：三個輸入扭矩在功能上只有2個獨立的旋轉(zhuǎn)速度。2個特定的速度控制器（而不是三）需要管理三個轉(zhuǎn)矩的速度。此外，本地控制計劃有其自身的動力學(xué)和限制，對全球控制的影響。
2） 全球系統(tǒng)的全球控制，全球控制必須在能源管理戰(zhàn)略的功能中統(tǒng)籌各子系統(tǒng)。這種監(jiān)管水平一般會導(dǎo)致本地控制回路的引用。例如，電動機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)矩參考通常是從一個并聯(lián)混合動力電動汽車的能量管理。因為這個全球控制必須管理整個車輛，它通常是基于一個簡化的模型。向后，非因果或穩(wěn)態(tài)模型可以用來減少計算時間。
3） 本地和全球的相互作用-因為這一全球控制必須給本地控制提供參考，其動態(tài)必須低于本地的閉環(huán)動態(tài)。這一事實證明了使用的準(zhǔn)靜態(tài)模型開發(fā)的全球控制。此外，限制往往強(qiáng)加在瞬態(tài)狀態(tài)（即轉(zhuǎn)矩限制）。如果全球控制水平?jīng)]有考慮到本地控制的局限性，在這些階段中不能實現(xiàn)所需的能量管理。它已被證明，對于系統(tǒng)與能量共享，能量節(jié)點是一個關(guān)鍵問題[ 25 ]。的方式來分配能量往往是多個和幾個解決方案可以使用。這些自由度必須強(qiáng)調(diào)。在一些作品中這種自由度是用來連接的本地控制和車輛[ 26 ]能源管理。事實上，兩個控制水平的邊界是不那么明顯。第一步包括定義什么可以考慮在本地控制，以及可以考慮在一個全球性的控制。
總之，混合動力電動汽車的能量管理，使用多種能源的電動汽車和燃料電池汽車，一般都是在兩個層面。各個子系統(tǒng)的控制有明顯的保證，以保證受監(jiān)督程度的參考。快速動態(tài)響應(yīng)快速響應(yīng)不同的功率需求。整個系統(tǒng)的監(jiān)督，以確保最佳的能源管理，以減少燃料消耗和污染物排放。這一全球級別的子系統(tǒng)控制的本地引用。
兩者之間的分解，控制水平是不那么明顯，當(dāng)多個子系統(tǒng)強(qiáng)烈互動，通過充滿活力的節(jié)點。在這些情況下，功能因果關(guān)系的描述是非常有用的，分析當(dāng)?shù)刈酉到y(tǒng)協(xié)會的約束。此外，如果一個子系統(tǒng)是在限制，這個信息必須考慮到在監(jiān)管水平，以更合適的方式分配的電力需求。
本地子系統(tǒng)的控制一般來自于專業(yè)知識，如內(nèi)燃機(jī)或電機(jī)控制。對于新的組件，如燃料電池，反轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)的控制是有用的，以利用子系統(tǒng)的最佳方式。動態(tài)因果模型，因此需要開發(fā)這些實時控制。
整個系統(tǒng)的能量管理（監(jiān)督）具有較低的動態(tài)子系統(tǒng)的控制。此外，他們必須從全局的角度來考慮系統(tǒng)的整體系統(tǒng)。
4.商業(yè)化路線圖
降低成本，減少尺寸和重量，高性能，所有利益相關(guān)者的支持是成功的市場普及電動汽車的主要問題，混合動力汽車和燃料電池汽車。政府機(jī)構(gòu)、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)、消費者、主要零部件供應(yīng)商、石油、天然氣和電力公用事業(yè)的支持尤為關(guān)鍵。關(guān)鍵問題是：用戶可以得到什么經(jīng)濟(jì)或其他利益？社會能享受什么環(huán)境效益？和傳統(tǒng)的汽車相比，開沒有消極的點是有趣的嗎？適當(dāng)?shù)牧⒎ù胧┖图畲胧┦潜匾?，以有效地減少二氧化碳和減少對石油的依賴。杠桿影響電動和混合動力汽車的滲透，包括燃料價格、監(jiān)管和稅收，地方立法，購買激勵，股權(quán)等無形的綠色形象和駕駛樂趣、公共教育等。
電動汽車普及的成功依賴于合理的成本，良好的基礎(chǔ)設(shè)施，經(jīng)濟(jì)，高效，方便，創(chuàng)新的商業(yè)模式，可以充分利用電池的初始成本。圖14說明了這些概念圖。
為了最大限度地提高電動汽車的附加值，電動汽車與智能電網(wǎng)的整合[ 29 ]，也與信息和通信技術(shù)是必不可少的。圖15和圖16說明了這些優(yōu)點。電動汽車的電池有2個作用：它作為電動汽車的能量和動力儲存，它也作為一個旋轉(zhuǎn)備用電源。雖然網(wǎng)格是強(qiáng)大的，網(wǎng)格將收取的電池，但當(dāng)網(wǎng)格是弱，電池提供電力的電網(wǎng)。因此，它可以實現(xiàn)三個優(yōu)點，即：1.提高網(wǎng)格的穩(wěn)定性和負(fù)載系數(shù)；2.為了提高電池的壽命，因為電池充電和放電，通過控制電池的充電狀態(tài)（電池）；3.在惡劣的天氣條件下減少風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電的損失，連接到網(wǎng)格，因為電池可以作為存儲接受風(fēng)力和太陽能的動態(tài)能力。
圖17顯示了電動汽車商業(yè)化路線圖?？梢钥闯觯谝徊绞怯烧苿?。這是必要的，以獲得經(jīng)驗，提高質(zhì)量和可靠性。公共交通的推廣在城市區(qū)域的減少具有明顯的優(yōu)勢，公共交通的路線是固定的，因此可以根據(jù)公交車的工作循環(huán)進(jìn)行電池的運(yùn)行。此外，它似乎是促進(jìn)小型電池電動汽車將有明顯的優(yōu)勢，因為所需的能量和功率的電池是比較小的。此外，微型電動汽車的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化，如使用輕質(zhì)材料和創(chuàng)新的設(shè)計，等等。
圖18顯示了預(yù)測的電動汽車普及。準(zhǔn)確預(yù)測是很難的，因為電動汽車的發(fā)展是關(guān)鍵和動態(tài)的階段。
電動汽車行業(yè)是一個顛覆性的行業(yè)，因此創(chuàng)新設(shè)計和制造以及商業(yè)化的方法應(yīng)該被采納。
圖19顯示了傳統(tǒng)的汽車工業(yè)和電動汽車行業(yè)的明顯區(qū)別。預(yù)計除了傳統(tǒng)的汽車原始設(shè)備制造商（代工），新的電動汽車制造商，只生產(chǎn)電動汽車將出現(xiàn)。這些新的電動汽車制造商將沒有負(fù)擔(dān)的冰相關(guān)的投資，因此將能夠創(chuàng)造新的價值鏈。
電動汽車及其基礎(chǔ)設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)化，必然會增強(qiáng)其安全性、兼容性和性能。電動汽車應(yīng)該能夠安全地到處充電。圖20顯示了相關(guān)的電動汽車標(biāo)準(zhǔn)。
重要的是，該公司有適當(dāng)?shù)纳虡I(yè)化路線圖。公司首席執(zhí)行官應(yīng)率先繪制商業(yè)化道路圖和技術(shù)路線圖。這項任務(wù)不應(yīng)該只專注于研發(fā)部或銷售部，因為這是一個重大的項目，這將對社會和公司產(chǎn)生重大的影響。除了要有明確的目標(biāo)外，高級管理者還應(yīng)具有整體性和創(chuàng)造性的思維來監(jiān)督項目的進(jìn)展。以下是一家大型汽車公司在混合動力汽車開發(fā)和商業(yè)化中的成功經(jīng)驗：
1）有正確的戰(zhàn)略計劃，包括近期、中期和長期。
2）有足夠的資金支持發(fā)展計劃。
3）有創(chuàng)新的核心技術(shù)，特別是創(chuàng)新技術(shù)在汽車技術(shù)和電驅(qū)動技術(shù)和能源存儲技術(shù)的融合。
4）有正確的技術(shù)路線圖。了解技術(shù)的藝術(shù)狀態(tài)，技術(shù)，成本和市場之間的貿(mào)易。了解電動汽車、混合動力車和燃料電池汽車的性能、效益、成本特征等不同的情況。一家公司可能會選擇生產(chǎn)全光譜混合動力汽車，從微型到全混合動力汽車的各種類型和尺寸。另一家公司可以選擇專注于微型或輕度混合動力車的某些類型和規(guī)模的車輛。一個新的代工可能只專注于電池電動汽車的發(fā)展。
5）徹底了解市場需求和所需的基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)。
5.結(jié)論
在環(huán)境保護(hù)和能源保護(hù)日益關(guān)注的世界，電動、混合動力和燃料電池汽車的發(fā)展已加快步伐。商業(yè)上可行的電動和混合動力汽車的夢想成為現(xiàn)實。電動和混合動力車在市場上已經(jīng)上市。本文提供了一種及時的系統(tǒng)的審查，對電動，混合動力和燃料電池汽車的技術(shù)重點，技術(shù)特點，建筑，能源管理和商業(yè)化路線圖。電動汽車普及的成功依賴于合理的成本，良好的基礎(chǔ)設(shè)施，經(jīng)濟(jì)，高效，方便，創(chuàng)新的商業(yè)模式，可以充分利用電池的初始成本。電動汽車與智能電網(wǎng)和信息通信技術(shù)的融合是必不可少的。電動汽車及其基礎(chǔ)設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)化，必然會增強(qiáng)其安全性、兼容性和性能。電動汽車應(yīng)該能夠安全地到處充電。
我們很高興能參與電動汽車的發(fā)展，這將對我們的未來一代的福利產(chǎn)生影響。
6.確認(rèn)
部分3和4本文基于教授阿蘭.bouscayrol和科技大學(xué)法國里爾科宇陳博士的討論，作者在發(fā)表了簡短的課程和研討會在2007十二月和2008十二月份在論文準(zhǔn)備IEEE車輛技術(shù)[ 2 ]。作者感謝他們的重大貢獻(xiàn)。也感謝育和黃博士他在編輯工作的協(xié)助。
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附件：外文資料原文