純電動汽車的結(jié)構(gòu)及工作原理(20151210)

1、純電動汽車的結(jié)構(gòu)與工作原理純電動汽車的結(jié)構(gòu)與工作原理廣東機電職業(yè)技術(shù)學院陳黎明 高級工程師2015年12月10日 M1 M1純電動車采用純電力驅(qū)動系統(tǒng)，實現(xiàn)零油耗、零純電動車采用純電力驅(qū)動系統(tǒng)，實現(xiàn)零油耗、零排放及強動力的全新駕駛體驗。排放及強動力的全新駕駛體驗。 整車配備整車配備29/40KW29/40KW永磁同步電機、永磁同步電機、336V336V高壓鋰電池高壓鋰電池，采用自主研發(fā)的整車控制系統(tǒng)、高壓電池管理系統(tǒng)及，采用自主研發(fā)的整車控制系統(tǒng)、高壓電池管理系統(tǒng)及DSPDSP控制技術(shù)，采用固定速比減速器，通過整車控制器控制技術(shù)，采用固定速比減速器，通過整車控制器與電機控制器及電池管理系統(tǒng)的協(xié)

2、同控制，可實現(xiàn)整車與電機控制器及電池管理系統(tǒng)的協(xié)同控制，可實現(xiàn)整車較強的動力性和舒適性。較強的動力性和舒適性。 整車同時配備了整車同時配備了ABSABS制動防抱死系統(tǒng)，更好地保證制動防抱死系統(tǒng)，更好地保證了整車制動安全。整車系統(tǒng)各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間通過了整車制動安全。整車系統(tǒng)各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間通過CANCAN總線總線通訊，數(shù)據(jù)通信實時性強。通訊，數(shù)據(jù)通信實時性強。一、一、 M1EVM1EV系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 M1EVM1EV系統(tǒng)組成及原理系統(tǒng)組成及原理M1 M1 原車原車1.3L汽油發(fā)動機起動/發(fā)電機等附件發(fā)動機控制單元ECU油箱變速箱M1M1原車與純電原車與純電動車動力系統(tǒng)區(qū)別動車動力系統(tǒng)區(qū)別M1M1純電動

3、車純電動車29/40KW永磁同步電機電機管理系統(tǒng)MCU336V鋰電池包電池管理系統(tǒng)BMS整車管理系統(tǒng)VMS固定速比減速器一、一、 M1EVM1EV系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成左前輪左前輪右前輪右前輪左后輪左后輪右后輪右后輪內(nèi)燃機變速箱ECU油箱ICUABS固定速比減速器電機電機管理系統(tǒng)MCU逆變器VMS電池系統(tǒng)BMS電池本體12V蓄電池車載用電器發(fā)電機DCDC高低壓轉(zhuǎn)換器CANCANCANCAN高壓連接高壓連接機械連接機械連接系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖解常規(guī)汽油車常規(guī)汽油車純電動車純電動車CLM6左前輪左前輪右前輪右前輪左后輪左后輪右后輪右后輪固定速比減速器12V蓄電池車載用電器DCDC高低壓轉(zhuǎn)換器CANCA

4、NBMSBMS電池電池電機電機VMSVMSMCUMCU系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖解VMSICUMCUBMSCANCANCANMotor Control Unit電機控制單元電機控制單元Battery Management System電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)Vehicle Management System整車控制系統(tǒng)整車控制系統(tǒng)Instrument Cluster UnitInstrument Cluster Unit儀表顯示單元儀表顯示單元CANCAN一、一、 M1EVM1EV系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成電動電動空調(diào)空調(diào)M1電動車通過電動壓縮機滿足用戶制冷要求，通過PTC滿足系統(tǒng)取暖、除霜、除霧要求。操作

5、方法：同常規(guī)車，操作儀表臺相關(guān)按鈕或旋鈕即可實現(xiàn)；說明：當動力電池電量較低時，優(yōu)先考慮車輛動力性需求，強制關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)以節(jié)約電力供車輛驅(qū)動。電動助力轉(zhuǎn)向通過電動轉(zhuǎn)向可以解決轉(zhuǎn)向困難的問題。說明：駕駛員無需手動控制，系統(tǒng)自動完成。電動真空助力通過電動真空泵的作用解決了由于取消發(fā)動機引起的制動踏板過硬的感覺。說明：電動真空泵位于車輛駕駛員側(cè)的前艙內(nèi)部，當駕駛員踩下制動踏板時，系統(tǒng)根據(jù)制動壓力值自動控制泵的打開與關(guān)閉。其他部件介紹其他部件介紹二、純電動汽車的結(jié)構(gòu)原理二、純電動汽車的結(jié)構(gòu)原理燃油汽車主要由發(fā)動機，底盤、車身和電氣四大部分組成，純電動汽車的結(jié)構(gòu)與燃油汽車相比，主要增加了電力驅(qū)動控制系統(tǒng)，

6、而取消了發(fā)動機，電力驅(qū)動控制系統(tǒng)的組成與工作原理如圖所示，它由電力驅(qū)動主模塊、車載電源模塊和輔助模塊三大部分組成。二、純電動汽車的結(jié)構(gòu)原理二、純電動汽車的結(jié)構(gòu)原理當汽車行駛時，由蓄電池輸出電能(電流)通過控制器驅(qū)動電動機運轉(zhuǎn)，電動機輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動系統(tǒng)帶動車輪前進或后退。電動汽車續(xù)駛里程與蓄電池容量有關(guān)，蓄電池容量受諸多因素限制。要提高一次充電續(xù)駛里程，必須盡可能地節(jié)省蓄電池的能量。二、純電動汽車的結(jié)構(gòu)原理二、純電動汽車的結(jié)構(gòu)原理1電力驅(qū)動主模塊電力驅(qū)動主模塊主要包括中央控制單元、驅(qū)動控制器、電機、機械傳動裝置和車輪等。它的功用是將存儲在蓄電池中的電能高效地轉(zhuǎn)化為車輪的動能，并能夠在汽車減速制

7、動時，將車輪的動能轉(zhuǎn)化為電能充入蓄電池。中央控制單元根據(jù)加速踏板和制動踏板的輸入信號，向驅(qū)動控制器發(fā)出相應的控制指令，對電動機進行啟動、加速、減速、制動控制。二、純電動汽車的結(jié)構(gòu)原理1電力驅(qū)動主模塊驅(qū)動控制器是按中央控制單元的指令和電動機的速度、電流反饋信號，對電動機的速度、驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向進行控制。驅(qū)動控制器必須和電動機配套使用。電機在電動汽車中被要求承擔電動和發(fā)電的雙重功能，即在正常行駛時發(fā)揮其主要的電動機功能，將電能轉(zhuǎn)化為機械能；在減速和下坡滑行時又被要求進行發(fā)電，將車輪的慣性動能轉(zhuǎn)化為電能。機械傳動裝置是將電動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩傳輸給汽車的驅(qū)動軸，從而帶動汽車車輪行駛。二、純電動汽車的結(jié)構(gòu)

8、原理2車載電源模塊電源電源模塊主要包括蓄電池電源、能量管理系統(tǒng)和充電控制器等。它的功用是向電動機提供驅(qū)動電能、監(jiān)測電源使用情況以及控制充電機向蓄電池充電。純電動汽車的能量管理主要是指電池管理系統(tǒng)，它的主要功用是對電動汽車用電池單體及整組進行實時監(jiān)控、充放電、巡檢、溫度監(jiān)測等。充電控制器是把交流電轉(zhuǎn)化為相應電壓的直流電，并按要求控制其電流。二、純電動汽車的結(jié)構(gòu)原理3.輔助模塊輔助系統(tǒng)主要包括輔助動力源、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、駕駛室顯示操縱臺和各種輔助裝置等。輔助系統(tǒng)除輔助動力源外，依據(jù)不同車型而不同。輔助動力源 主要由輔助電源和DC/DC功率轉(zhuǎn)換器組成，其功用是供給電動汽車其它各種輔助裝置所需要的動力電

9、源，一般為12V或24V的直流低壓電源，它主要給動力轉(zhuǎn)向、制動力調(diào)節(jié)控制、照明、空調(diào)、電動窗門等各種輔助裝置提供所需的能源。二、純電動汽車的結(jié)構(gòu)原理3.輔助模塊動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 為實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)彎而設(shè)置的，它由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向機構(gòu)和轉(zhuǎn)向輪等組成。作用在轉(zhuǎn)向盤上的控制力，通過轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向機構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)一定的角度，實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。二、純電動汽車的結(jié)構(gòu)原理駕駛室顯示操縱臺 類同于傳統(tǒng)汽車駕駛室的儀表盤，不過其功能根據(jù)電動汽車驅(qū)動的控制特點有所增減，其信息指示更多地選用數(shù)字或液晶屏幕顯示。輔助裝置 主要有照明、各種聲光信號裝置、車載音箱設(shè)備、空調(diào)、刮水器、風窗除霜清洗器、電動門窗、電控玻璃升降器、電控

10、后視鏡調(diào)節(jié)器、電動座椅調(diào)節(jié)器、車身安全防護裝置控制器等。它們主要是為提高汽車的操控性、舒適性、安全性而設(shè)置的，根據(jù)需要進行選用。 三、 驅(qū)動系統(tǒng)布置形式 電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)是電動汽車的核心部分，其性能決定著電動汽車運行性能的好壞。電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)布置取決于電機驅(qū)動系統(tǒng)的方式，可以有多種多樣。常見的驅(qū)動系統(tǒng)布置形式如圖所示。三、 驅(qū)動系統(tǒng)布置形式 (1) 傳統(tǒng)的驅(qū)動模式。 圖（a）與傳統(tǒng)汽車驅(qū)動系統(tǒng)的布置方式一致，帶有變速器和離合器，只是將發(fā)動機換成電動機，屬于改造型電動汽車。這種布置可以提高電動汽車的起動轉(zhuǎn)矩，增加低速時電動汽車的后備功率。三、 驅(qū)動系統(tǒng)布置形式 (2) 電動機-驅(qū)動橋組合式

11、驅(qū)動模式。 圖（b）和（c）取消了離合器和變速器，但具有減速差速機構(gòu)，由1臺電動機驅(qū)動兩車輪旋轉(zhuǎn)。優(yōu)點是可以繼續(xù)沿用當前發(fā)動機汽車中的動力傳動裝置，只需要一組電動機和逆變器。三、 驅(qū)動系統(tǒng)布置形式 (2) 電動機-驅(qū)動橋組合式驅(qū)動模式。 這種方式對電動機的要求較高，不僅要求電動機具有較高的起動轉(zhuǎn)矩，而且要求具有較大的后備功率，以保證電動汽車的起動、爬坡、加速超車等動力性。 三、 驅(qū)動系統(tǒng)布置形式 (3) 電動機-驅(qū)動橋整體式驅(qū)動模式。 圖（d）是將電動機裝到驅(qū)動軸上，直接由電動機實現(xiàn)變速和差速轉(zhuǎn)換。這種傳動方式同樣對電動機有較高的要求，大起動轉(zhuǎn)矩和后備功率，不僅要求控制系統(tǒng)有較高的控制精度，而

12、且要具備良好的可靠性，從而保證電動汽車行駛的安全、平穩(wěn)。三、 驅(qū)動系統(tǒng)布置形式 (4) 輪轂電機驅(qū)動模式。 圖（e）和（f）同圖（d）布置方式比較接近，將電動機直接裝到了驅(qū)動輪上，由電動機直接驅(qū)動車輪行駛。四、 純電動汽車的特點 （1）無污染，噪聲低純電動汽車不產(chǎn)生排氣污染，對環(huán)境保護和空氣的潔凈是十分有益的，有“零污染”的美稱；電動汽車無內(nèi)燃機產(chǎn)生的噪聲，電動機噪聲小。（2）能源效率高，多樣化電動汽車的能源效率已超過汽油機汽車，特別是在城市運行。電動汽車停止時不消耗電量，在制動過程中，電動機可自動轉(zhuǎn)化為發(fā)電機，實現(xiàn)制動減速時能量的再利用。四、 純電動汽車的特點 另一方面，電動汽車的應用可有效

13、地減少對石油資源的依賴，可將有限的石油用于更重要的方面。向蓄電池充電的電力可以由煤炭、天然氣、水力、核能、太陽能、風力、潮汐等能源轉(zhuǎn)化。除此之外，如果夜間向蓄電池充電，還可以避開用電高峰，有利于電網(wǎng)均衡負荷，減少費用。系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成組成： 1、共有96個單體3、電壓采樣線束1條(96+1) 4、溫度采樣線束1條(96+11) 5、正負極母線各1條6、托盤1個參數(shù)： 1、每個單體3.3V 2、電池包標稱電316.8V 容量220Ah 3、一次充電65度系統(tǒng)組成動力總成 動力總成由動力電機和變速箱組成系統(tǒng)組成動力總成 動力電機實物（75kw）系統(tǒng)組成動力總成 動力電機旋變轉(zhuǎn)子總成及安裝位

14、置旋變轉(zhuǎn)子總成旋變轉(zhuǎn)子總成系統(tǒng)組成動力總成 系統(tǒng)組成動力總成 電機控制系統(tǒng)組件位置系統(tǒng)組成動力總成系統(tǒng)框圖系統(tǒng)組成動力總成電機控制系統(tǒng)控制框圖系統(tǒng)組成動力總成 電動機最大輸出扭矩: 450N.m， 電動機額定輸出功率: 75kW， 電動機最大輸出功率: 120kW，電機峰值功率驅(qū)動電機具有一定的過載能力，采用峰值功率進行描述，它表示電動汽車行駛的后備功率，與整車的加速、爬坡性能相關(guān) 電動機最大輸出轉(zhuǎn)速: 7500r/min； 動力總成總重量: 130kg。 總傳動比： 6.417。 傳動比: 1.667。 主減速傳動比: 3.85。 系統(tǒng)組成動力電池 1、儲存電能； 2、釋放電能； 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成動力電池包位置示意系統(tǒng)組成電源管理器 電壓采樣線電壓采樣線 與整車通訊口與整車通訊口 溫度采樣線溫度采樣線 系統(tǒng)組成高壓配電箱 輸向輸向DC-DC及空調(diào)驅(qū)動器及空調(diào)驅(qū)動器 直流充電（負）直流充電（負）直流充電（正）直流充電（正）正極輸入正極輸入 輸向驅(qū)動電機控制器（負）輸向驅(qū)動電機控制器（負）