電動汽車基本結構與工作原理PPT課件

1、2.1 電動汽車驅(qū)動原理的分類電動汽車電動汽車：主要以動力電池為能量源、全部或部分由電主要以動力電池為能量源、全部或部分由電機驅(qū)動的汽車。機驅(qū)動的汽車。電動汽車純電動汽車（EV）燃料電池電動汽車（FCEV）混合動力電動汽（HEV）插電式（PHEV）非插電式第1頁/共67頁1、概念：利用動力電池作為儲能動力源，通過動力電池向驅(qū)動電機提供電能，驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)，從而推動電動汽車前進的一種新能源汽車。2.2 純電動汽車吉利 EC7-EV 第2頁/共67頁2、基本結構蓄電池逆變器驅(qū)動電機驅(qū)動軸由機械、電子、能源、計算機、信息技術等集成第3頁/共67頁1、混合動力汽車：指汽車傳動系統(tǒng)由兩個或多個能同時運轉(zhuǎn)的

2、單個動力傳動系統(tǒng)聯(lián)合組成的汽車。2、混合動力電動汽車：其中一個動力傳動系統(tǒng)為純電動汽車動力傳動系統(tǒng)的混合動力汽車。2.3 混合動力電動汽車第4頁/共67頁（1） 串聯(lián)式混合動力電動汽車蓄電池逆變器驅(qū)動電機驅(qū)動軸發(fā)電機發(fā)動機單一的動力裝置，兩個以上能量源第5頁/共67頁第6頁/共67頁串聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)示意圖第7頁/共67頁圖2-29 Coaster SHEV的外形圖 串聯(lián)式典型車型介紹第8頁/共67頁圖2-30 Coaster SHEV結構布置第9頁/共67頁（2） 并聯(lián)式混合動力電動汽車采用發(fā)動機和驅(qū)動電機兩套獨立的驅(qū)動系統(tǒng)第10頁/共67頁驅(qū)動電機單獨驅(qū)動發(fā)動機單獨驅(qū)動發(fā)動機和驅(qū)動電機混合驅(qū)動

3、第11頁/共67頁并聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)結構示意圖第12頁/共67頁并聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)的組合驅(qū)動方式第13頁/共67頁(a) CR-Z 并聯(lián)式典型車型介紹第14頁/共67頁 (b) 混合動力版飛度第15頁/共67頁（c）Insight第16頁/共67頁(d) 混合動力版雅閣（第七代）第17頁/共67頁圖2-32 本田第四代IMA系統(tǒng)外形圖第18頁/共67頁（3） 混聯(lián)式混合動力電動汽車內(nèi)燃機系統(tǒng)和電機驅(qū)動系統(tǒng)各有一套機械變速機構兩個電機系統(tǒng)：發(fā)電機和電機驅(qū)動系統(tǒng)第19頁/共67頁第20頁/共67頁混聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)結構示意圖第21頁/共67頁動力電池組驅(qū)動電機車輪發(fā)電機發(fā)動機油箱離合器車輪開關混聯(lián)式混合動力電

4、動汽車離合器打開：簡單的串聯(lián)式離合器接合，發(fā)電機不工作：簡單的并聯(lián)式離合器接合，發(fā)電機工作：復雜的混聯(lián)式第22頁/共67頁功率分流混聯(lián)式混合動力電動汽車利用行星輪系功率分流。3個自由度：發(fā)動機、發(fā)電機及驅(qū)動軸分別于行星輪系的3個軸相連。發(fā)動機動力一部分到驅(qū)動軸，一部分到發(fā)電機。動力電池組驅(qū)動電機車輪行星輪系發(fā)動機油箱車輪發(fā)電機第23頁/共67頁混聯(lián)式典型車型介紹福特翼虎 PSHEV結構簡圖第24頁/共67頁1、概念：可以利用電力網(wǎng)（包括家用電源插座）進行補充充電的的混合動力電動汽車。2.4 插電式混合動力電動汽車2、特點（1）低噪聲、低排放（2）介于常規(guī)混合動力和純電動之間（3）利用晚間“谷電

5、”，降低使用成本（4）動力電池需具備深充和深放的能力 第25頁/共67頁第26頁/共67頁1、組成：燃料電池發(fā)動機、燃料存儲裝置、驅(qū)動電機、動力電池組等。2.5 燃料電池電動汽車第27頁/共67頁燃料電池發(fā)動機控制系統(tǒng)驅(qū)動電機驅(qū)動軸電池組燃料桶第28頁/共67頁燃料電池電動汽車的基本結構第29頁/共67頁純?nèi)剂想姵仳?qū)動的FCEV結構簡圖燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動的FCEV結構簡圖第30頁/共67頁FC+C動力結構圖第31頁/共67頁燃料電池與輔助蓄電池和超級電容聯(lián)合驅(qū)動的FCEV第32頁/共67頁燃料電池電動汽車能量儲存與轉(zhuǎn)化系統(tǒng)示意圖 第33頁/共67頁第34頁/共67頁2、燃料電池：氫氣

6、和氧氣（或空氣）在催化劑的作用下直接經(jīng)電化學反應產(chǎn)生電能的裝置。3、燃料電池特點：（1）能量轉(zhuǎn)化效率高（2）不污染環(huán)境第35頁/共67頁【燃料電池電動汽車車型實例】帕薩特領馭燃料電池車外形圖第36頁/共67頁帕薩特領馭燃料電池車動力源第37頁/共67頁2.6 電動汽車的結構基本構成基本構成電動汽車電動汽車與與燃油汽車相比：燃油汽車相比：（1）能量傳遞方式不同）能量傳遞方式不同（2）驅(qū)動系統(tǒng)的布置不同）驅(qū)動系統(tǒng)的布置不同（3）儲能裝置不同）儲能裝置不同 第38頁/共67頁三個子系統(tǒng)：三個子系統(tǒng)：1、電驅(qū)動子系統(tǒng)電驅(qū)動子系統(tǒng)：電子控制器、功率轉(zhuǎn)換器、電機、機械傳動裝置和驅(qū)動車輪。2、能源子系統(tǒng)能源

7、子系統(tǒng)：主電源、能量管理系統(tǒng)和充電系統(tǒng)。3、輔助控制子系統(tǒng)輔助控制子系統(tǒng)：具有動力轉(zhuǎn)向、溫度控制和輔助動力供給等功能。第39頁/共67頁第40頁/共67頁電驅(qū)動的結構形式電驅(qū)動的結構形式（1）最簡單的電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)）最簡單的電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)由驅(qū)動電機、離合器、齒輪箱和差速器組成由驅(qū)動電機、離合器、齒輪箱和差速器組成C：離合器 D：差速器 GB：變速器 M：驅(qū)動電機第41頁/共67頁（2）無變速器傳動系統(tǒng)）無變速器傳動系統(tǒng)變速器被固定速比減速器取代，且省去離合器。變速器被固定速比減速器取代，且省去離合器。D：差速器 FG：固定速比減速器 M：驅(qū)動電機省重量和體積；減少換擋帶來的控制難度。省

8、重量和體積；減少換擋帶來的控制難度。第42頁/共67頁（3）驅(qū)動電機、固定速比減速器和差速器合為一體，）驅(qū)動電機、固定速比減速器和差速器合為一體，布置在驅(qū)動軸上。布置在驅(qū)動軸上。與第二種傳動系統(tǒng)相似。與第二種傳動系統(tǒng)相似。D：差速器 FG：固定速比減速器 M：驅(qū)動電機驅(qū)動傳動系統(tǒng)被大大簡化和集成化。驅(qū)動傳動系統(tǒng)被大大簡化和集成化。第43頁/共67頁（4）無機械差速器的傳動形式）無機械差速器的傳動形式 在第三種的基礎上，差速器被兩個獨立的牽引在第三種的基礎上，差速器被兩個獨立的牽引電機所代替。電機所代替。FG：固定速比減速器 M：驅(qū)動電機曲線行駛時，兩側電機速度不同。曲線行駛時，兩側電機速度不同

9、。MMFGFG第44頁/共67頁（5）驅(qū)動電機直接驅(qū)動車輪）驅(qū)動電機直接驅(qū)動車輪 在第四種的基礎上，取消了牽引電機和車輪之在第四種的基礎上，取消了牽引電機和車輪之間的傳動軸。間的傳動軸。FG：固定速比減速器 M：驅(qū)動電機FGFGMM第45頁/共67頁（6）雙輪轂電機驅(qū)動）雙輪轂電機驅(qū)動 輪轂電機的外轉(zhuǎn)子直接接在驅(qū)動輪上。輪轂電機的外轉(zhuǎn)子直接接在驅(qū)動輪上。驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速控制與車輪轉(zhuǎn)速控制融為一體。驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速控制與車輪轉(zhuǎn)速控制融為一體。M：驅(qū)動電機MM第46頁/共67頁儲能裝置的結構形式儲能裝置的結構形式（1）動力電池系統(tǒng)作為唯一能量源為電動汽車提供動力）動力電池系統(tǒng)作為唯一能量源為電動汽車提供動

10、力該結構的儲能和控制簡單；但對動力電池要求苛刻該結構的儲能和控制簡單；但對動力電池要求苛刻B：動力電池 P：功率變換器 選擇比能量和比功率較高的動力電池，保證續(xù)選擇比能量和比功率較高的動力電池，保證續(xù)駛里程、加速性和爬坡能力。駛里程、加速性和爬坡能力。BP第47頁/共67頁（2）同時采用高比能量和高比功率的動力電池作為混合）同時采用高比能量和高比功率的動力電池作為混合能量源。能量源。B：動力電池 P：功率變換器BPB第48頁/共67頁2.7 電動汽車的行駛性能驅(qū)動力和行駛阻力驅(qū)動力和行駛阻力1、驅(qū)動力：推動汽車前進的外力、驅(qū)動力：推動汽車前進的外力0gttMi iMFrr第49頁/共67頁 機

11、械傳動裝置：與驅(qū)動電機輸出軸有運動學聯(lián)系的減速齒輪變速器、傳動軸以及主減速器等機械裝置。機械傳動效率： （1）單排行星減速器：0.97-0.98 （2）萬向傳動軸：0.98第50頁/共67頁電動機的轉(zhuǎn)矩特性：9549MMnP 在原動機的工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比。第51頁/共67頁2、行駛阻力：即外阻力、行駛阻力：即外阻力tfwijFFFFF汽車行駛方程式汽車行駛方程式:fF滾 動 阻 力:wF空 氣 阻 力:jF加 速 阻 力:iF坡 道 阻 力第52頁/共67頁cos=fFGffF（ 1） 滾 動 阻 力橡膠輪胎的彈性遲滯形成的能量損失wF（ 2） 空 氣 阻 力221.25=Daw

12、C AvF 空氣動力在汽車行駛方向上作用的分力，與氣流相對速度的動壓力成正比。第53頁/共67頁sin=iFGiF（ 3） 坡 道 阻 力重力沿上坡路面的分力阻止汽車前進。=tan =hsi坡度：坡度角的正切值。一般路面的坡度角很小，可以近似地認為：sin=iFGGi第54頁/共67頁jF（ 4） 加 速 阻 力jG dvgdtF第55頁/共67頁驅(qū)動力與行駛阻力的平衡驅(qū)動力與行駛阻力的平衡tfwijFFFFF 電動汽車在行駛過程中，驅(qū)動力與行駛阻力始終保持平衡：第56頁/共67頁動力性評價參數(shù)動力性評價參數(shù)1、最高車速：無風條件下，在水平、良好的路面上所能達到的平均最高車速。2、加速能力：用

13、汽車原地起步的加速能力和超車加速能力表示，評價指標是加速時間和加速距離。3、爬坡能力：在良好的路面上，以低車速上坡的最大坡度，坡度值一般用百分比表示。第57頁/共67頁續(xù)駛里程續(xù)駛里程電動汽車上動力電池組充滿一次電后的最大行駛里程。電動汽車經(jīng)濟性=預定行駛規(guī)范所走的續(xù)駛里程 / 蓄電池再充電恢復到原充電狀態(tài)所需的交流電能量。續(xù)駛里程S： S = E / e = E / e0mE：充滿電的總能量e ：單位里程能耗e0：電動車質(zhì)量為m，每噸的比能耗，等于e / m（只能估算）1、續(xù)駛里程的計算方法第58頁/共67頁（1）環(huán)境狀況（3）電動汽車的總質(zhì)量2、續(xù)駛里程的影響因素（2）環(huán)境溫度（4）輔助裝

14、置的能量消耗（5）電池的性能第59頁/共67頁2012年年11月月5日，中國首款量產(chǎn)純?nèi)?，中國首款量產(chǎn)純電動汽車上汽榮威電動汽車上汽榮威E50于上海世博于上海世博會議中心橫空出世，這款基于全會議中心橫空出世，這款基于全新平臺自主開發(fā)的純電動汽車實新平臺自主開發(fā)的純電動汽車實現(xiàn)了國內(nèi)純電動汽車產(chǎn)業(yè)化的一現(xiàn)了國內(nèi)純電動汽車產(chǎn)業(yè)化的一次重大突破。次重大突破。第60頁/共67頁2021-11-16 這款純電動輕型車，4門4座設計，采用鋰離子動力電池，永磁同步直流電機，百公里耗電10度。電池可以2000次的滿充滿放，使用壽命為5年，一次充電續(xù)駛里程160Km，最高時速130Km/h，最大功率50kW。在

15、快速充電情況下，15分鐘即可充滿電池容量的80%。 2008年北京車展，2009年上海車展長城自主電動小型車歐拉第61頁/共67頁海馬Me 于2009年上海車展正式推出。酷似奔馳Smart,又與比亞迪F0 有幾分相像。采用兩門設計，電力驅(qū)動由大功率、高能量的錳酸鋰電池組提供電能。電能費用只有同級別汽油機汽車燃油費用的1/5，使用方便快捷、一次電池充電時間4-5小時；目前一次充電續(xù)航能力在120公里以上，時速超過80公里。純電動微型轎車第62頁/共67頁比亞迪E6純電動車 四驅(qū)轎車，外觀融合了SUV和MPV的特點。尺寸為4554*1822*1630mm，軸距達到2830mm。內(nèi)部設五座。E6的動

16、力電池和啟動電池均采用比亞迪自主研發(fā)生產(chǎn)的ET-POWER鐵電池，可使用220V民用電源慢充，快充為3C充電，15分鐘左右可充滿電池80%。 續(xù)駛里程超過300公里，2010年在世界上續(xù)駛里程最長。百公里加速時間在10秒以內(nèi)，最高車速可達160km/h以上，而百公里能耗為18度電以內(nèi)，只相當于燃油車1/3至1/4的消費價格。 第63頁/共67頁 和悅，采用雙動力系統(tǒng)，將控制發(fā)電機和電動機兩種混合力量相結合的先進技術，降低了油耗及排放，極大地提高了動力和操縱性，既可充電又可加油，實現(xiàn)了真正意義上的雙動力混合系統(tǒng)。在動力上以電為主，以油為輔，當動力電池電量低于某一定值后，內(nèi)燃機起動發(fā)電機發(fā)電，與同類型燃油車相比可降低燃油消耗30%。當內(nèi)燃機工作時可驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，從而滿足整車高速行駛時的電量平衡。 在動力方面，和悅混合動力車最高車速能達到每小時120公里，最大爬坡度大于30度，如果純電力行駛，可駛里程超過50公里。第64頁/共67頁大眾新途銳混合動力版 使用了一臺245kw的3.3升V6發(fā)動機，配合一臺可以產(chǎn)生34kw的電動馬達，總共產(chǎn)生280kw的功率和580N.m的扭矩，百公里加速時間6.5秒，百公里油耗為6.8升。而大眾宣稱其可以在純電力驅(qū)動模式下，幫助車子加速到48km/h 。第65頁/共67頁