新能源汽車第2章純電動汽車認知課件

1、 第 1 頁第2章 純電動汽車認知2.1 純電動汽車的組成與原理2.2 電動汽車的電驅動系統(tǒng)與布置形式2.3 電動汽車電池系統(tǒng)2.4 電動汽車驅動電機系統(tǒng)2.5 電動汽車整車控制器2.6 電動汽車高壓系統(tǒng)2.7 電動汽車低壓系統(tǒng) 第 2 頁 第 3 頁 第 4 頁2.1 純電動汽車的組成與原理組成純電動汽車主要由驅動電機系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、整車控制器和輔助系統(tǒng)等組成 第 5 頁2.1 純電動汽車的組成與原理組成驅動電機系統(tǒng)包括電機、電機控制器及它們工作所必需的輔助裝置。（1）電機。電機的作用是將儲存在蓄電池中的電能高效地轉化為車輪的動能，并能夠在汽車減速制動和下坡滑行時，將車輪的動能轉化為電能充入

2、蓄電池。電機具有電動機和發(fā)電機雙重功能。（2）電機控制器。電機控制器是按整車控制器的指令、驅動電機的轉速和電流反饋信號等，對驅動電機的轉速、轉矩和旋轉方向進行控制。 第 6 頁2.1 純電動汽車的組成與原理組成驅動電機系統(tǒng)一般和機械傳動裝置做成一體。例如，雪佛蘭Bolt EV采用的電驅動橋系統(tǒng)，驅動橋前置，中心對稱，左右半橋長度一樣。該系統(tǒng)集成了永磁同步電機、減速器（變速比為7.05）、差速器、潤滑系統(tǒng)、電機冷卻系統(tǒng)、駐車系統(tǒng)、擋位開關、油泵以及一些附件。電機峰值轉矩為360 Nm，峰值功率為150kW，最大轉速為8 810r/min。 第 7 頁2.1 純電動汽車的組成與原理組成電源系統(tǒng)主要

3、包括動力電池、電池管理系統(tǒng)、車載充電機及輔助動力源等。（1）動力電池。動力電池是電動汽車的動力源，是能量的存儲裝置，也是目前制約電動汽車發(fā)展的關鍵因素。（2）電池管理系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)實時監(jiān)控動力電池的使用情況，對動力電池的端電壓、內阻、溫度、電解液濃度、當前電池剩余電量、放電時間、放電電流和放電深度等動力電池狀態(tài)參數(shù)進行檢測，并按動力電池對環(huán)境溫度的要求進行調溫控制。通過限流控制避免動力電池過充，對有關參數(shù)進行顯示和報警，其信號流向輔助系統(tǒng)的車載信息顯示系統(tǒng)，以便駕駛員隨時掌握并配合其操作，按需要及時對動力電池充電并進行維護保養(yǎng)。 第 8 頁2.1 純電動汽車的組成與原理組成（3）車載充電機

4、。車載充電機是把電網供電制式轉換為對動力電池充電要求的制式，即把交流電轉換為相應電壓的直流電，并按要求控制其充電電流。（4）輔助動力源。輔助動力源是供給電動汽車其他各種輔助裝置所需的動力電源，一般為12V或24V的直流低壓電源。它主要給動力轉向、制動力調節(jié)控制、照明、空調、電動窗門等各種輔助裝置提供所需的能源。 第 9 頁2.1 純電動汽車的組成與原理組成整車控制器（VCU）是電動汽車的“大腦”，是實現(xiàn)整車控制決策的核心電子控制單元。它根據駕駛員輸入的加速踏板和制動踏板的信號，向電機控制器發(fā)出相應的控制指令，對電機進行啟動、加速、減速、制動控制。在電動汽車減速和下坡滑行時，整車控制器配合電池管

5、理系統(tǒng)進行發(fā)電回饋，使動力電池反向充電。對于與汽車行駛狀況有關的速度、功率、電壓、電流及有關故障診斷等信息，還需傳輸?shù)杰囕d信息顯示系統(tǒng)進行相應的數(shù)字或模擬顯示。 第 10 頁2.1 純電動汽車的組成與原理組成 第 11 頁2.1 純電動汽車的組成與原理組成輔助系統(tǒng)包括車載信息顯示系統(tǒng)、電動轉向系統(tǒng)、電控制動系統(tǒng)、電動空調系統(tǒng)、照明及除霜裝置、刮水器和收音機等，借助這些輔助系統(tǒng)來提高電動汽車的操縱性和乘員的舒適性。2.1.2 純電動汽車的原理2022/7/242.1.2 純電動汽車的原理2022/7/242. 2 電動汽車的電驅動系統(tǒng)與布置形式電驅動系統(tǒng)主要由電機、電機控制器和機械傳動裝置組成，

6、它的結構形式直接影響電動汽車驅動系統(tǒng)的布置形式2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)博世博世的三合一電驅動系統(tǒng)由永磁同步電機、電機控制器和二級減速器集成在一起。其輸出功率為150kW，輸出轉矩為3800Nm，質量為90kg；功率密度為1.67kW/kg，可用于總質量7.5t以內的車型。2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)博世博世的三合一電驅動系統(tǒng)可安裝于純電動汽車、混合動力電動汽車，包括前驅或后驅，包括轎車、SUV，甚至是輕型商用車上。2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)吉凱恩英國的吉凱恩公司將電機、電機控制器和減速器置于同一個封裝空間。2022/7/2

7、42.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)吉凱恩吉凱恩的同軸電驅動系統(tǒng)Co-axial eAxle，單擋、兩級減速、減速比為10。2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)吉凱恩吉凱恩的雙速三合一電驅動系統(tǒng)，兩擋，兩級減速，電機功率為120kW，最大輸出轉矩為3500Nm，每個后輪轉矩可達2000Nm。2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)采埃孚德國ZF公司研發(fā)的適用于小型和中型轎車的電驅動系統(tǒng)。其驅動單元安裝于車橋中部，最大輸出功率為120kW，能保證在低速情況下就能輸出高轉矩值。2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)采埃孚ZF研發(fā)的適用于客車和卡車的中央電驅動系統(tǒng)，

8、可以快速對傳統(tǒng)客車和卡車實現(xiàn)電動化，取消傳統(tǒng)發(fā)動機和變速器，在原變速器位置放置該電驅動系統(tǒng)，而傳動軸和后橋以及整個后懸掛系統(tǒng)都保持不變。2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)采埃孚安裝了ZF中央電驅動系統(tǒng)的客車。最大爬坡度能夠提高到25%，最大輸出功率及峰值轉矩分別達到300kW和4 400Nm。電機功率和傳統(tǒng)燃油機相當，峰值轉矩為4400Nm，配速比5的后橋，輸出轉矩為20 000Nm。國內12m客車用的電機功率普遍為200kW左右，18m客車為220250kW，所以300kW是比較高的。2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)采埃孚ZF另一款三合一電驅動系統(tǒng)，它把電機

9、、電機控制器及減速器集成為一體，適合于前驅或后驅2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)采埃孚ZF的輪邊雙電機驅動橋AVE130，兩個驅動電機布置在車橋兩側，通過側減速器和輪邊減速器實現(xiàn)減速增扭驅動車輪。輪邊雙電機驅動系統(tǒng)便于實現(xiàn)電子差速與轉矩協(xié)調控制，可回收制動能量，具有能量利用率高的獨特優(yōu)勢。2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)采埃孚安裝了AVE130輪邊電驅動橋的18m長鉸接城市客車，它裝配了2根AVE130輪邊電驅動橋，并由4臺電機驅動。2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)采埃孚ZF還有多種形式的輪邊電驅動橋。帶有中央減速的輪邊電驅動橋AV130，

10、主減速器偏置的輪邊電驅動橋。2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)采埃孚輪邊電驅動橋在底盤上的布置2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)采埃孚ZF用在乘用車和輕型商用車上的扭力梁式半獨立懸掛輪邊電驅動橋2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)奔馳德國奔馳公司的重卡輪邊電驅動橋，它取消了中央機械式差速器，減重80100kg；取消了橋殼和半軸等結構，得到了進一步減重；機械傳動鏈更短，動力傳遞效率更高。2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)奔馳使用了重卡輪邊電驅動橋的奔馳電動卡車。2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)麥納格加拿大麥格納公司的

11、1eDT330電驅動系統(tǒng)，主要用于純電動汽車。其最大輸出轉矩為3300Nm，最大輸入轉矩為2 320Nm（兩個電機），質量（不帶油液）為150kg（包括電機），長、寬、高分別為512mm、631mm、367mm，輸入軸和輸出軸中心距為215mm，減速比為5.50，適用電機功率為77150kW，適用電壓為300400V。2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)麥納格麥格納的高集成電驅動系統(tǒng)（低），主要用于純電動汽車和混合動力電動汽車，其峰值功率為76kW，最高轉速為13500r/min，最大輸出轉矩為1600Nm，逆變器參數(shù)分別為360V、350A。2022/7/242.2.1 電動汽

12、車的電驅動系統(tǒng)麥納格麥格納的高集成電驅動系統(tǒng)（中），主要用于純電動汽車和混合動力電動汽車，其峰值功率為140kW，最高轉速為18000r/min，最大輸出轉矩為3800Nm，逆變器參數(shù)分別為450V、500A。2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)麥納格麥格納的高集成電驅動系統(tǒng)（高），主要用于純電動汽車和混合動力電動汽車，其峰值功率為253kW，最高轉速為16500r/min，最大輸出轉矩為5300Nm，逆變器參數(shù)分別為460V、960A。2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)麥納格麥格納的1eDT200單擋減速器，最大輸出轉矩為2500Nm，最大輸入轉矩為200Nm，

13、質量（不帶油液）為20kg，長、寬、高分別為230mm、455mm、318mm，輸入軸和輸出軸中心距為157.5mm，減速比為8.61或9.89（二選一），適用電機功率為1590kW，適用電壓為48400V。2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)麥納格麥格納的2eDT200兩擋變速器，最大輸出轉矩為2500Nm，最大輸入轉矩為200Nm，質量（不帶油液）為26kg，長、寬、高分別為245mm、462mm、300mm，輸入軸和輸出軸中心距為188mm，減速比分別為12.06和8.61，適用電機功率為5590kW，適用電壓為300400V，電機換擋。2022/7/242.2.1 電動汽

14、車的電驅動系統(tǒng)東風納德東風德納公司的eS4500r剛性電驅動橋，最高轉速為14000r/min，峰值功率為180kW，最大輸出轉矩為4500Nm，應用于小型純電動載貨卡車。2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)東風納德東風德納eS5700r電驅動橋，功率為130kW，車輪轉矩為5700Nm，質量為305kg，最大承載量為6t，車軸最大承載量為3.5t，最高車速為80km/h，適合于3級卡車。2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)東風納德東風德納eS9000r電驅動橋如圖2-37所示，電機功率為237kW，電機轉矩為300Nm，車輪轉矩為5700Nm，工作電壓為40065

15、0V，車橋質量為370kg，適合于46級卡車。2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)東風納德東風德納非公路用電驅橋，持續(xù)功率為139kW，峰值功率為193kW，適用于非公路電動用車。2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)東風納德東風德納針對68t城市物流電動卡車、8m城市公交純電動客車、7m純電動旅游客車，推出了“四合一”結構特點的純電動驅動橋EP-Axle8。該電驅動橋集成了電機、減速器、傳動軸、差速器等，具有傳動效率高、尺寸小等特點。其中，電機峰值功率為150kW，峰值轉矩為635Nm，最高轉速達到8000r/min。2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系

16、統(tǒng)比亞迪比亞迪公司開發(fā)的三合一電驅動系統(tǒng)，幾乎覆蓋了全部轎車對動力性和加速性的需求2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)比亞迪比亞迪針對重型純電動卡車自主研發(fā)的多級電動減速驅動系統(tǒng)，把電機、變速器、車橋集成到一起，減少中間傳動損耗，提升效率與可靠性2022/7/242.2.1 電動汽車的電驅動系統(tǒng)大洋電機大洋電機的三合一電驅動系統(tǒng)采用電機、電控（可帶DC-DC）、減速器集成設計，具備電磁兼容性能力強、NVH表現(xiàn)優(yōu)良等諸多優(yōu)勢，功率范圍為75120kW2022/7/242.2 電動汽車的布置形式后驅動傳統(tǒng)后驅動2022/7/242.2 電動汽車的布置形式后驅動傳統(tǒng)后驅動2022/7/

17、242.2 電動汽車的布置形式后驅動傳統(tǒng)后驅動2022/7/242.2 電動汽車的布置形式后驅動傳統(tǒng)后驅動2022/7/242.2 電動汽車的布置形式后驅動傳統(tǒng)后驅動2022/7/242.2 電動汽車的布置形式后驅動傳統(tǒng)后驅動2022/7/242.2 電動汽車的布置形式前驅動傳統(tǒng)后驅動2022/7/242.2 電動汽車的布置形式前驅動傳統(tǒng)后驅動2022/7/242.2 電動汽車的布置形式前驅動傳統(tǒng)后驅動2022/7/242.2 電動汽車的布置形式前驅動傳統(tǒng)后驅動2022/7/242.2 電動汽車的布置形式前驅動傳統(tǒng)后驅動2022/7/242.2 電動汽車的布置形式四輪驅動傳統(tǒng)后驅動2022/7

18、/242.2 電動汽車的布置形式四輪驅動傳統(tǒng)后驅動2022/7/242.2 電動汽車的布置形式四輪驅動傳統(tǒng)后驅動2022/7/242.2 電動汽車的布置形式四輪驅動傳統(tǒng)后驅動2022/7/242.3 電動汽車電池系統(tǒng)類型蓄電池的結構類型主要有單體蓄電池、蓄電池模塊、蓄電池包和蓄電池系統(tǒng)等2022/7/242.3.1 蓄電池的結構類型（1）單體蓄電池。將化學能與電能進行相互轉換的基本單元裝置，通常包括電極、隔膜、電解質、外殼和端子，并被設計成可充電，也稱為電芯。（2）蓄電池模塊。將一個以上單體蓄電池按照串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)方式組合，作為電源使用的組合體，也稱為蓄電池組。（3）蓄電池包。蓄電池包通常包

19、括蓄電池組、蓄電池管理系統(tǒng)、蓄電池箱及相應附件（冷卻部件、連接線纜等），具有從外部獲得電能并可對外輸出電能的單元。（4）蓄電池系統(tǒng)。蓄電池系統(tǒng)是指一個或一個以上蓄電池包及相應附件（管理系統(tǒng)、高壓電路、低壓電路、熱管理設備及機械總成等）構成的能量存儲裝置。2022/7/242.3.1 蓄電池的結構類型蓄電池系統(tǒng)要放在電池箱內，標準電池箱結構如圖所示。2022/7/242.3.1 蓄電池的結構類型動力電池系統(tǒng)主要由電芯、電池管理系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、線束、結構件和外殼構成2022/7/242.3.1 蓄電池的結構類型日產leaf動力電池系統(tǒng)。2022/7/242.3.2 鋰離子電池結構鋰離子電池主要由正

20、極、負極、隔膜和電解液等組成2022/7/242.3.2 鋰離子電池類型根據鋰離子電池的形狀，可以分為方形鋰離子電池和圓柱形鋰離子電池。2022/7/242.3.2 鋰離子電池類型按照鋰離子電池正極材料的不同，鋰離子電池主要分為磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池、鈷酸鋰電池、鎳酸鋰電池以及各種三元鋰電池2022/7/242.3.2 鋰離子電池類型2022/7/242.3.2 鋰離子電池工作原理2022/7/242.3.2 鋰離子電池特點（1）工作電壓高。鋰離子電池工作電壓為3.6V，是鎳氫和鎳鎘電池工作電壓的3倍。（2）比能量高。鋰離子電池比能量已達到150Wh/kg，是鎳鎘電池的3倍，鎳氫電池的1.5

21、倍。（3）循環(huán)壽命長。目前鋰離子電池循環(huán)壽命已達到1000次以上，在低放電深度下可達幾萬次，超過了其他幾種二次電池。（4）自放電率低。鋰離子電池月自放電率僅為6%8%，遠低于鎳鎘電池(25%30%)和鎳氫電池(15%20%)。2022/7/242.3.2 鋰離子電池特點（5）無記憶性?？梢愿鶕箅S時充電，而不會降低電池性能。（6）對環(huán)境無污染。鋰離子電池中不存在有害物質，是名副其實的“綠色電池”。（7）能夠制造成任意形狀。鋰離子電池具有以下缺點。（1）成本高。主要是正極材料LiCoO2的價格高。（2）必須有特殊的保護電路，以防止過充。2022/7/242.3.2 鋰離子電池基本參數(shù)2022/

22、7/242.3.2 鋰離子電池基本參數(shù)2022/7/242.3.2 鋰離子電池基本參數(shù)2022/7/242.3.2 鋰離子電池要求對鋰離子單體蓄電池具有以下要求。（1）外觀。在良好的光線條件下，用目測法檢查單體蓄電池的外觀，外殼不得有變形及裂紋，表面平整、干燥、無堿痕、無污物，且標志清晰。（2）極性。用電壓表檢查蓄電池的極性時，電池極性應與標志的極性符號一致。（3）外形尺寸及質量。單體蓄電池的外形尺寸及質量應符合生產企業(yè)提供的技術條件。（4）室溫放電容量。單體蓄電池按規(guī)定方法進行試驗時，其放電容量應不低于額定容量，并且不超過額定容量的110%，同時所有測試對象初始容量極差不大于初始容量平均值的

23、5%。2022/7/242.3.2 鋰離子電池要求對鋰離子模塊蓄電池具有以下要求。（1）外觀。在良好的光線條件下，用目測法檢查蓄電池模塊的外觀，外觀不得有變形及裂紋，表面平整干燥、無外傷，且排列整齊、連接可靠、標志清晰等。（2）極性。用電壓表檢查蓄電池模塊的極性時，蓄電池極性應與標志的極性符號一致。（3）外形尺寸及質量。蓄電池模塊的外形尺寸及質量應符合生產企業(yè)提供的技術條件。（4）室溫放電容量。蓄電池模塊按規(guī)定方法進行試驗時，其放電容量應不低于額定值，并且不超過額定容量的110%，同時所有測試對象初始容量極差不大于初始容量平均值的7%。2022/7/242.3.2 鋰離子電池要求（5）室溫倍率

24、放電容量。按照廠家提供電池類型分別進行試驗，高能量蓄電池模塊按規(guī)定方法進行試驗時，其放電容量應不低于初始容量的90%；高功率蓄電池模塊按規(guī)定方法進行試驗時，其放電容量應不低于初始容量的80%。（6）室溫倍率充電性能。蓄電池模塊按規(guī)定方法試驗時，其放電容量應不低于初始容量的80%。（7）低溫放電容量。蓄電池模塊按規(guī)定方法試驗時，其放電容量應不低于初始容量的70%。（8）高溫放電容量。蓄電池模塊按規(guī)定方法試驗時，其放電容量應不低于初始容量的90%。2022/7/242.3.2 鋰離子電池要求（9）荷電保持與容量恢復能力。蓄電池模塊按規(guī)定方法試驗時，其室溫及高溫荷電保持率應不低于初始容量的85%，容

25、量恢復應不低于初始容量的90%。（10）耐振動性。蓄電池模塊按規(guī)定方法進行耐振動性試驗時，不允許出現(xiàn)放電電流銳變、電壓異常、蓄電池殼變形、電解液溢出等現(xiàn)象，并保持連接可靠、結構完好。（11）儲存。蓄電池模塊按規(guī)定方法試驗時，容量恢復應不低于初始容量的90%。（12）安全性。蓄電池模塊按規(guī)定方法進行短路、過放電、過充電、加熱、針刺、擠壓等試驗時，應不爆震、不起火、不漏液。2022/7/242.3.2 鋰離子電池要求對鋰離子電池總成主要有以下技術要求。（1）鋰離子電池一致性。鋰離子電池一致性是指組成鋰離子電池模塊和總成的單體蓄電池性能的一致性特性。這些性能主要包括實際電能、阻抗、電極的電氣特性、電

26、氣連接、溫度特性差異、衰變速度等多種復雜因素。這些因素的差異，將直接影響運行過程中輸出電參數(shù)的差異。組成鋰離子電池模塊和總成的蓄電池的一致性特性應在規(guī)定的負荷條件和荷電狀態(tài)下進行試驗。鋰離子電池的一致性特性分為充電狀態(tài)一致性特性和放電狀態(tài)一致性特性。若沒有具體規(guī)定，應以放電狀態(tài)測試的一致性特性為鋰離子電池模塊或總成的一致性特性。2022/7/242.3.2 鋰離子電池要求（2）正極和負極輸出連接。組成鋰離子電池總成的鋰離子電池模塊正極和負極連接可采用螺栓連接方式或可插拔連接器連接方式。正極和負極連接處應有清晰的極性標志。正極采用紅色標志和紅色電纜，負極采用黑色標志和黑色電纜。2022/7/24

27、2.3.2 鋰離子電池要求（3）接口和協(xié)議。組成鋰離子電池總成的蓄電池管理系統(tǒng)的接口和協(xié)議包括電路接口和接口協(xié)議、通信接口和通信協(xié)議。其中電路接口和接口協(xié)議包括充電控制導引接口和接口協(xié)議、單體蓄電池電壓監(jiān)測電路接口和接口協(xié)議、充放電控制電路接口和接口協(xié)議、I/O充放電接口電路和接口協(xié)議；通信接口和通信協(xié)議包括內部通信接口和通信協(xié)議、充放電通信接口和通信協(xié)議、用戶通信接口和通信協(xié)議。蓄電池總成的接口和通信協(xié)議應符合JB/T111382011鋰離子電池總成接口和通信協(xié)議的規(guī)定。2022/7/242.3.2 鋰離子電池要求（4）額定電能。當采用標稱電壓相同的鋰離子電池模塊組成鋰離子電池總成時，蓄電池

28、總成的額定電能值等于組成動力鋰電池總成中電能最小的蓄電池模塊的電能與模塊數(shù)量的乘積。當采用不同標稱電壓的蓄電池模塊組成蓄電池總成時，蓄電池總成的額定電能等于由蓄電池模塊的額定電能除以蓄電池模塊標稱電壓最小值與蓄電池總成標稱電壓的乘積。（5）電源功率消耗。特指組成鋰離子電池總成的蓄電池管理系統(tǒng)電路消耗的峰值功率，應符合制造廠商提供的產品技術文件的規(guī)定。2022/7/242.3.2 鋰離子電池要求（6）標稱電壓。采用鋰離子電池模塊組成的鋰離子電池總成的標稱電壓見表2-3。（7）使用壽命。鋰離子電池總成的使用壽命分為標準循環(huán)使用壽命和工況循環(huán)使用壽命。磷酸亞鐵鋰蓄電池標準循環(huán)使用壽命大于或等于120

29、0次；錳酸鋰蓄電池標準循環(huán)使用壽命應大于或等于800次。電動汽車用鋰離子電池總成的工況循環(huán)使用壽命可采用行駛里程數(shù)來表示。2022/7/242.3.2 鋰離子電池主流電池類型2022/7/242.3.2 鋰離子電池主流電池類型2022/7/242.3.2 鋰離子電池主流電池類型2022/7/242.3.2 鋰離子電池主流電池類型2022/7/242.3.3 金屬氫化物鎳蓄電池結構4.環(huán)境感知傳感器的融合2022/7/242.3.3 金屬氫化物鎳蓄電池工作原理4.環(huán)境感知傳感器的融合2022/7/242.3.3 金屬氫化物鎳蓄電池基本參數(shù)4.環(huán)境感知傳感器的融合2022/7/242.3.3 金屬

30、氫化物鎳蓄電池基本參數(shù)4.環(huán)境感知傳感器的融合2022/7/242.3.4 新體系電池固態(tài)電池固態(tài)電池是一種使用固體正負極和固體電解質，不含有任何液體，所有材料都由固態(tài)材料組成的電池，如固態(tài)鋰離子電池。液態(tài)鋰離子電池被人們形象地稱為“搖椅式電池”，搖椅兩端為電池正負兩極，中間為液態(tài)電解質，而鋰離子就像優(yōu)秀的運動員，在搖椅的兩端來回奔跑，在鋰離子從正極到負極再到正極的運動過程中，完成電池的充放電過程。固態(tài)鋰離子電池的原理與液態(tài)鋰離子電池相同，只不過其電解質為固態(tài)，電池體積大大降低，能量密度得到提高。2022/7/242.3.4 新體系電池固態(tài)電池2022/7/242.3.4 新體系電池固態(tài)電池2

31、022/7/242.3.4 新體系電池固態(tài)電池2022/7/242.3.4 新體系電池鋰硫電池鋰硫電池是鋰電池的一種，尚處于試驗階段。鋰硫電池是以硫作為電池正極、金屬鋰作為負極的一種鋰電池。利用硫作為正極材料的鋰硫電池，硫的理論比容量和電池理論比能量分別達到了1675mAh/g和2600Wh/kg，是目前鋰離子電池的35倍。2022/7/242.3.4 新體系電池金屬空氣電池金屬空氣電池是以電極電位較低的金屬如鋅、鋁、鎂、鐵等作負極，以空氣中的氧或純氧作正極的活性物質，主要有鋅空氣電池、鋁空氣電池、鎂空氣電池等。2022/7/242.3.5電池管理系統(tǒng)定義電池管理系統(tǒng)（BMS）是連接動力電池和

32、電動汽車的重要紐帶，其精準的控制和管理為動力電池的完美應用保駕護航。電池管理系統(tǒng)（BMS）是指監(jiān)視蓄電池的狀態(tài)（溫度、電壓、電流、荷電狀態(tài)等），可以為蓄電池提供通信、安全、電芯均衡及管理控制，并提供與應用設備通信接口的系統(tǒng)。2022/7/242.3.5電池管理系統(tǒng)定義2022/7/242.3.5電池管理系統(tǒng)組成電池管理系統(tǒng)主要由檢測模塊、均衡電源模塊和控制模塊三部分組成。2022/7/242.3.5電池管理系統(tǒng)功能（1）電池參數(shù)檢測。（2）電池狀態(tài)估計。（3）在線故障診斷。（4）電池安全控制與報警。（5）充電控制。（6）電池均衡。（7）熱管理。（8）網絡通信。（9）信息存儲。2022/7/24

33、2.3.5電池管理系統(tǒng)功能2022/7/242.3.5電池管理系統(tǒng)SOC估算方法（1）放電法。（2）開路電壓法。（3）安時積分法。（4）卡爾曼濾波法。（5）神經網絡法。2022/7/242.3.6動力電池系統(tǒng)常見故障及處理2022/7/242.3.6動力電池系統(tǒng)常見故障及處理2022/7/242.3.7動力電池發(fā)展規(guī)劃發(fā)展思路（1）近中期，在優(yōu)化現(xiàn)有體系鋰離子動力電池技術、滿足新能源汽車規(guī)?；l(fā)展需求的同時，以開發(fā)新型鋰離子動力電池為重點，提升其安全性、一致性和壽命等關鍵技術，同步開展新體系動力電池前瞻性研發(fā)。（2）中遠期，在持續(xù)優(yōu)化提升新型鋰離子動力電池的同時，重點研發(fā)新體系動力電池，顯著提

34、升能量密度，大幅度降低成本，實現(xiàn)新體系動力電池實用化和規(guī)?；瘧?。2022/7/242.3.7動力電池發(fā)展規(guī)劃發(fā)展目標2022/7/242.3.7動力電池發(fā)展規(guī)劃發(fā)展路線2022/7/242.3.7動力電池發(fā)展規(guī)劃發(fā)展路線2022/7/242.3.7動力電池發(fā)展規(guī)劃發(fā)展路線2022/7/242.3.7動力電池發(fā)展規(guī)劃發(fā)展路線2022/7/242.4電動汽車驅動電機系統(tǒng)要求（1）電機的運行特性要滿足電動汽車的要求，在恒轉矩區(qū)，要求低速運行時具有大轉矩，以滿足電動汽車啟動和爬坡的要求；在恒功率區(qū)，要求低轉矩時具有高的速度，以滿足電動汽車在平坦的路面能夠高速行駛的要求。（2）電機應具有瞬時功率大、帶

35、負載啟動性能好、過載能力強、加速性能好、使用壽命長的特點。（3）電機應在整個運行范圍內，具有很高的效率，以提高一次充電的續(xù)航里程。（4）電機應能夠在汽車減速時實現(xiàn)再生制動，將能量回收并反饋給蓄電池，使得電動汽車具有最佳能量的利用率。2022/7/242.4電動汽車驅動電機系統(tǒng)要求（5）電機應可靠性好，能夠在較惡劣的環(huán)境下長期工作。（6）電機應體積小，質量小，一般為工業(yè)用電機的1/31/2（7）電機的結構要簡單堅固，適合批量生產，便于使用和維護。（8）價格便宜，從而能夠減少整體電動汽車的價格，提高性價比。（9）運行時噪聲低，減少污染。2022/7/242.4.2感應異步電動機結構感應異步電機也稱

36、交流感應電機，它是指定子及轉子為獨立繞組，雙方通過電磁感應來傳遞力矩，其轉子以低于/高于氣隙旋轉磁場轉速旋轉的交流電機感應異步電機一般由定子（靜止不動的部分）、轉子（旋轉產生動能的部分）、機座（連接定子和轉子的殼體）和散熱部件等構成2022/7/242.4.2感應異步電動機結構2022/7/242.4.2感應異步電動機特點特斯拉Model S采用的感應異步電機具有以下優(yōu)點。（1）能忍受大幅度的工作溫度變化。（2）感應異步電機的輸出轉矩可以在大范圍內調整，因此無須安裝第2套乃至第3套傳動機構。（3）體積小。特斯拉Model S采用的感應異步電機可以將體積做到西瓜大小，優(yōu)點是其散熱更快，不要忽視電

37、機散熱對電機體積的影響。將電機做小，就可以保證功率不變的情況下，減小電機體積，增加電機轉速，保證低速（起步）轉矩（4）質量小。特斯拉Model S電機質量不過52kg，轉速區(qū)間可以達到012000r/min轉，所以無須安裝多余的傳動機構2022/7/242.4.2感應異步電動機特點特斯拉Model S采用的感應異步電機具有以下缺點。（1）感應異步電機由于是單邊勵磁，產生單位轉矩需要的電流很大，而且定子中有無功勵磁電流，因此能耗較大，功率因數(shù)滯后。（2）結構復雜，采用交流感應電機，其控制系統(tǒng)復雜，技術要求高，制造成本高。2022/7/242.4.3永磁同步電機結構永磁同步電機是指轉子采用永磁材料

38、勵磁的同步電機，是國內電動汽車應用的主流，約占80%。2022/7/242.4.3永磁同步電機產品比較2022/7/242.4.3永磁同步電機產品比較2022/7/242.4.4開關磁阻電機結構開關磁阻電機是采用定轉子凸極且極數(shù)相接近的大步距磁阻式步進電機的結構，利用轉子位置傳感器，通過電子功率開關控制各相繞組導通使之運行的電機。2022/7/242.4.4開關磁阻電機特點（1）電機結構簡單、堅固，制造工藝簡單。成本低，轉子僅由硅鋼片疊壓而成，可工作于極高轉速；定子線圈為集中繞組，嵌放容易，端部短而牢固，工作可靠，能適用于各種惡劣、高溫及強震動環(huán)境。（2）損耗主要產生在定子，電機易于冷卻；轉子

39、無永磁體，允許有較高的溫升。（3）轉矩方向與相電流方向無關，從而可減少功率變換器的開關器件數(shù)，降低系統(tǒng)成本。（4）功率變換器不會出現(xiàn)直通故障，可靠性高。2022/7/242.4.4開關磁阻電機特點（5）啟動轉矩大，低速性能好，無異步電機在啟動時所出現(xiàn)的沖擊電流現(xiàn)象。（6）調速范圍寬，控制靈活，易于實現(xiàn)各種特殊要求的轉矩速度特性。（7）在寬廣的轉速和功率范圍內都具有高效率。（8）能四象限運行，具有較強的再生制動能力。2022/7/242.4.4開關磁阻電機特點（1）轉矩脈動。從工作原理可知，開關磁阻電機轉子上產生的轉矩是由一系列脈沖轉矩疊加而成的，由于雙凸極結構和磁路飽和非線性的影響，合成轉矩不

40、是恒定轉矩，而有一定的諧波分量，影響了電機低速運行性能。（2）傳動系統(tǒng)的噪聲與振動比一般電機大。（3）電機的出線頭較多，如三相SR電機至少有4根出線頭，四相SR電機至少有5根出線頭，而且還有位置檢測器出線端。對于整體的線路布局有影響。（4）控制部分相對比較復雜，一定程度上提升了整體成本2022/7/242.4.5輪轂電機結構輪轂電機驅動系統(tǒng)通常由電機（定子、轉子）、制動裝置和電子控制器等組成2022/7/242.4.5輪轂電機類型輪轂電機的電機類型主要分為永磁、感應、開關磁阻式。（1）無刷永磁同步電機可采用圓柱形徑向磁場結構或盤式軸向磁場結構，具有較高的功率密度和效率以及寬廣的調速范圍，發(fā)展前

41、景十分廣闊，已在國內外多種電動汽車中獲得應用。（2）感應（異步）電機結構簡單、堅固耐用、成本低廉、運行可靠，轉矩脈動小，噪聲低，不需要位置傳感器，轉速極限高；缺點是驅動電路復雜，成本高，相對永磁電機而言，異步電機效率和功率密度偏低。（3）開關磁阻式電機具有結構簡單，制造成本低廉，轉速/轉矩特性好等優(yōu)點，適用于電動汽車驅動；缺點是設計和控制非常困難和精細，運行噪聲大。2022/7/242.4.5輪轂電機驅動方式2022/7/242.4.6電機控制器電機控制器是控制動力電源與電機之間能量傳輸?shù)难b置，由控制信號接口電路、電機控制電路和驅動電路組成。電機控制器作為電動汽車中連接動力蓄電池與驅動電機的電

42、能轉換單元，是電機驅動及控制系統(tǒng)的核心。它從整車控制器獲得整車的需求，從動力蓄電池獲得電能，經過自身逆變器的調制，獲得控制電機需要的電流和電壓，提供給電機，使得電機的轉速和轉矩滿足整車的加速、減速、制動、停車等要求。2022/7/242.4.6電機控制器功能（1）把直流電變成交流電。（2）控制電機正反向驅動、正反轉發(fā)電。（3）控制電機的動力輸出，同時對電機進行保護。（4）通過CAN總線與其他控制模塊通信，接收并發(fā)送相關的信號，間接地控制車上相關系統(tǒng)的整車運行。（5）制動能量加饋控制。（6）自身內部故障的檢測和處理。（7）采集P擋、R擋、N擋和D擋位信號。（8）采集制動傳感器信號。2022/7/

43、242.4.6電機控制器位置2022/7/242.4.6電機控制器組成（1）電子控制模塊。（2）驅動模塊。（3）功率變換模塊。（4）傳感器。2022/7/242.4.6電機控制器工作原理電機控制器主要依靠電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器等來進行電機運行狀態(tài)的監(jiān)測，根據相應參數(shù)進行電壓、電流的調整控制以及其他控制功能的完成。電流傳感器用于檢測電機工作實際電流，包括母線電流、三相交流電流；電壓傳感器用于檢測供給電機控制器工作的實際電壓，包括動力電池電壓、12V蓄電池電壓；溫度傳感器用于檢測電機控制系統(tǒng)的工作溫度，包括IGBT模塊的溫度。2022/7/242.4.6電機控制器匹配2022/7/24

44、2.4.7驅動電機系統(tǒng)常見故障及處理2022/7/242.4.7驅動電機系統(tǒng)常見故障及處理2022/7/242.4.7驅動電機系統(tǒng)常見故障及處理2022/7/242.4.7驅動電機系統(tǒng)常見故障及處理2022/7/242.4.7驅動電機系統(tǒng)常見故障及處理2022/7/242.4.8驅動電機系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃2022/7/242.4.8驅動電機系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃2022/7/242.5電動汽車整車控制器控制模式整車控制器是車輛正常行駛的控制中樞，是整車控制系統(tǒng)的核心部件，是純電動汽車的正常行駛、再生制動能量回收、故障診斷處理和車輛的狀態(tài)監(jiān)視等功能的主要控制部件。對于只有一個電機的純電動汽車也可以不配備整車控制器，而是利用電機控制器進行整車控制。國外很多大企業(yè)都能夠提供成熟的整車控制器方案，如博世、德爾福等。純電動汽車整車控制器控制模式主要分為集中式控制和分布式控制兩種方案。2022/7/242.5電動汽車整車控制器控制模式2022/7/242.5.2整車控制器的結構整車控制器采集加速踏板信號、制動踏板信號及其他部件信號，并做出相應判斷后，控制下層的各部件控制器的動作，可實現(xiàn)整車驅動、制動和能量回收。整車控制器主要由主控芯片及其最小系統(tǒng)、信號調理電路組成2022/7/242.5.3整車