《新能源汽車概論》課件-3 純電動汽車構(gòu)造

3.1純電動汽車基本構(gòu)造純電動汽車概念

純電動汽車（BladeElectricVehicles，BEV）是指以車載電源（如鉛酸電池、鎳氫電池或鋰離子電池）為動力，用電機驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)等各項要求的車輛。以車載電源為動力以電機為驅(qū)動符合道路安全法規(guī)純電動汽車的特點環(huán)保，無污染噪聲低能源效率高內(nèi)部空間布置靈活結(jié)構(gòu)相對簡單，使用維修方便能源多樣化

優(yōu)點純電動汽車的特點續(xù)駛里程較短充電時間長配套設(shè)施不完善動力電池壽命短,更換電池成本高

缺點純電動汽車的組成

典型純電動汽車，主要包括電驅(qū)動系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、車身、底盤和輔助系統(tǒng)等部分組成。

動力電池輸出電能，通過電機控制器驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生動力，再通過減速機構(gòu)，將動力傳給驅(qū)動車輪，使電動汽車行駛。車身電驅(qū)動系統(tǒng)底盤純電動汽車的組成

電驅(qū)動系統(tǒng)

電驅(qū)動系統(tǒng)包括電氣和機械兩個部分。電氣包括電機、功率變換器、電子控制器。機械包括機械傳動裝置和車輪。純電動汽車的組成

電驅(qū)動系統(tǒng)——電機

電機的作用是將儲存在動力電池的電能高效的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為電能。

汽車的驅(qū)動電機應(yīng)具有調(diào)速范圍寬、起動轉(zhuǎn)矩大、后備功率高和效率高的特性，另外還要求可靠性高、耐高溫及耐潮、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、維護簡單、適合大規(guī)模生產(chǎn)等。純電動汽車的組成

電驅(qū)動系統(tǒng)——電機控制器

電機控制器根據(jù)車輛的檔位、油門、剎車等指令，將動力電池所存儲的電能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動電機所需的電能，來控制電動車輛的啟動運行、進退速度、爬坡力度等行駛狀態(tài)，或輔助電動車輛剎車，并將部分剎車能量存儲到動力電池中。

它是電動車輛的關(guān)鍵零部件之一。純電動汽車的組成電源系統(tǒng)車載充電機動力電池電池管理系統(tǒng)輔助動力源純電動汽車的組成電源系統(tǒng)動力電池是電動汽車上的主要動力源，是能量存儲裝置，也是制約電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素之一電池管理系統(tǒng)實時監(jiān)控動力電池實用情況，對動力電池電壓、溫度進行檢測并完成電池的控制保證其安全使用車載充電機是當(dāng)車輛進行交流充電時把電網(wǎng)中的交流電轉(zhuǎn)化為直流電，并按要求控制其充電電流輔助動力源是供給電動汽車其他輔助裝置所需要的動力源，一般為12V或24V的低壓直流電源純電動汽車的結(jié)構(gòu)與原理

在視頻中我們了解到，整車控制器根據(jù)加速踏板和制動踏板信號，向電機控制器發(fā)出相應(yīng)的控制指令，對電機進行啟動、加速、減速、制動控制。當(dāng)汽車行駛時，儲存在動力電池的動能經(jīng)電機控制器將電能送給電機，驅(qū)動車輛行駛；當(dāng)汽車制動減速或下坡滑行時，又將車輪的動力轉(zhuǎn)化為電能儲存在動力電池中，進行能量回收。3.2新能源汽車驅(qū)動電機結(jié)構(gòu)及工作原理電動汽車驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)是電動汽車的心臟，是把電能轉(zhuǎn)化為機械能來驅(qū)動車輛的部件。它的任務(wù)是在駕駛?cè)说目刂葡?，高效率地將動力電池的能量轉(zhuǎn)化為車輪的動能，或者將車輪上的動能反饋到動力電池中。電動汽車“心臟”——驅(qū)動電機

作為新能源汽車的核心部件（電池、電機、電控系統(tǒng)）之一，驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)未來發(fā)展前景可觀。新能源汽車的核心部件新能源汽車驅(qū)動電機功用0201（2）電機實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的快速響應(yīng)性指標要比發(fā)動機高出兩個數(shù)量級。常規(guī)來說，電氣執(zhí)行的響應(yīng)速度都要比機械機構(gòu)快幾個數(shù)量級，因此隨著計算機電子技術(shù)的發(fā)展，用先進的電氣控制系統(tǒng)來取代笨重、龐大而響應(yīng)滯后的部分機械、液壓裝置已成為技術(shù)進步的必然趨勢。這樣不但使各項性能指標大大提高，也將使制造成本降低。（1）由于發(fā)動機能高效產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)速被限制在一個較窄的范圍內(nèi)，因而需通過龐大而復(fù)雜的變速機構(gòu)來適應(yīng)這一特性，而電機可以在相當(dāng)寬廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)高效地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。電機驅(qū)動與發(fā)動機驅(qū)動相比具有以下兩大技術(shù)優(yōu)勢:新能源汽車對驅(qū)動電機的性能要求（1）體積小、質(zhì)量輕。為了充分利用有限的車載空間，減小車輛質(zhì)量，降低運行中的能量消耗，應(yīng)盡量減小驅(qū)動電機的體積和質(zhì)量。（2）全速段高效運行。一次充電續(xù)航里程長，特別是在車輛頻繁起?；蜃兯龠\行的情況下，驅(qū)動電機應(yīng)具有較高的效率。（3）低速大轉(zhuǎn)矩及寬范圍的恒功率特性。即使沒有變速器，驅(qū)動電機本身也應(yīng)能滿足所需的轉(zhuǎn)矩特性，以滿足在起動、加速、制動等要求。（4）高可靠性。在任何運行工況下都應(yīng)具有高可靠性，以確保車輛的行駛安全。（5）高電壓。在允許的范圍內(nèi)盡可能采用高電壓，可以減小電機的尺寸和控制器、導(dǎo)線等設(shè)備的尺寸，特別是可以降低逆變器的成本。（6）安全性能達標。動力電池組、驅(qū)動電機等強電部件的工作電壓能達到300V以上，對電氣系統(tǒng)的安全性提出了更高的要求。（7）高轉(zhuǎn)速。與低轉(zhuǎn)速電機相比，高轉(zhuǎn)速電機的體積和質(zhì)量較小，有利于降低整車裝備的質(zhì)量。（8）使用壽命長。為降低新能源汽車的使用成本，驅(qū)動電機的使用壽命應(yīng)與車輛保持一致，真正實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標。新能源汽車對驅(qū)動電機的性能要求新能源汽車驅(qū)動電機分類新能源汽車驅(qū)動電機的分類1）直流電機優(yōu)點：調(diào)速性能和起動性能好；具有較寬的恒功率范圍；控制較為簡單；價格便宜。缺點：效率低；維護工作量大；轉(zhuǎn)速低；質(zhì)量和體積大

應(yīng)用：巡邏車、電動觀光車、電動叉車等。2）交流異步電機：優(yōu)點：效率高、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、可靠性好缺點：體積大、質(zhì)量大、功率密度低應(yīng)用：大功率、低速車輛，尤其是驅(qū)動系統(tǒng)功率需求較大的大型電動客車、特斯拉電動汽車等調(diào)速范圍大的場合。3）永磁同步電機優(yōu)點：小體積、輕量化、功率密度高，能耗小缺點：成本高。應(yīng)用廣泛，國內(nèi)大部分純電動汽車均采用。4）開關(guān)磁阻電機優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，效率高（>85%）,成本低，調(diào)速靈活（可以通過改變電壓，導(dǎo)通和關(guān)斷角度，擁有很好的調(diào)速范圍和能力）；缺點：轉(zhuǎn)矩脈動較大，噪音大。在電動汽車上在試驗階段目前電動汽車基本上使用交流異步電機和永磁同步電機兩種。交流異步電機又稱交流感應(yīng)電機，是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換為機械能的一種交流電機。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)來分，可分為籠型和繞線型。在新能源汽車中，籠型交流異步電機應(yīng)用較為廣泛，具有結(jié)構(gòu)簡單且堅固、制造成本低、維護方便等優(yōu)點。交流異步電機的結(jié)構(gòu)和所有旋轉(zhuǎn)電機的結(jié)構(gòu)一樣，交流異步電機由靜止的定子和可以旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子組成，定子和轉(zhuǎn)子之間為氣隙。交流異步電機的氣隙一般為0.5～2.0mm，氣隙的大小對交流異步電機的性能有很大影響。交流異步電機的結(jié)構(gòu)02交流異步電機的定子01交流異步電機的定子主要由定子鐵芯、定子繞組和機座三部分組成。2）定子繞組定子繞組是電機的電路部分，通入三相交流電，其作用是吸收電功率和產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。定子繞組由三個在空間上互隔120°對稱排列且結(jié)構(gòu)完全相同的繞組（每個繞組為一相）組成，根據(jù)需要連接成Y形或△形。1）定子鐵芯定子鐵芯主要作為電機主磁路的一部分并且用來嵌放定子繞組，為了降低定子鐵心的鐵耗，定子鐵芯一般由0.35～0.50mm厚、表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊壓而成。在鐵心的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組。033）機座機座主要用于固定定子鐵心和前、后端蓋，支承轉(zhuǎn)子并起到防護和散熱等作用，一般不作為工作磁路的組成部分。大多數(shù)機座采用鑄鐵鑄造而成，也有部分采用鋼板焊接或鑄鋁制成。交流異步電機的轉(zhuǎn)子交流異步電機的轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組。1）轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)子鐵芯是電機磁路的一部分，它由0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上，整個轉(zhuǎn)子的外表呈圓柱形。交流異步電機的轉(zhuǎn)子2）轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組分為籠型和繞線型兩類?；\型繞組繞線型繞組交流異步電機定子繞組接通三相交流電源后，定子內(nèi)便形成旋轉(zhuǎn)磁場，若轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)條與旋轉(zhuǎn)磁場有相對運動，導(dǎo)條中變會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而使轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流。轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電流與磁場作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。交流異步電機的工作原理永磁同步電機的結(jié)構(gòu)

永磁同步電機（permanentmagnetsynchronousmotor，PMSM）具有高效、高控制精度、高轉(zhuǎn)矩密度、良好的轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)性及低振動噪聲的特點，在電動汽車驅(qū)動方面具有很高的應(yīng)用價值，受到國內(nèi)外電動汽車界的高度重視，是最具競爭力的電動汽車驅(qū)動電機系統(tǒng)之一。02永磁同步電機的定子01永磁同步電機的定子主要由定子鐵芯、定子繞組組成。2）定子繞組定子繞組是電機的電路部分，通入三相交流電，其作用是吸收電功率和產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。定子繞組由三個在空間上互隔120°對稱排列且結(jié)構(gòu)完全相同的繞組（每個繞組為一相）組成，根據(jù)需要連接成Y形或△形。1）定子鐵芯

定子鐵心作為電機主磁路的一部分并且用來嵌放定子繞組，為了降低定子鐵心的鐵耗，定子鐵心一般由0.35～0.50mm厚、表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊壓而成。在鐵心的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組。嵌入式徑向式凸出式02永磁同步電機的轉(zhuǎn)子01永磁轉(zhuǎn)子主要由永磁體、轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸等構(gòu)成。其中永磁體主要采用鐵氧體永磁和釹鐵硼永磁材料；轉(zhuǎn)子鐵心可根據(jù)磁極結(jié)構(gòu)的不同，選用實心鋼，或采用鋼板或硅鋼片沖制后疊壓而成。表面式內(nèi)置式切向式知識拓展1目前，PMSM系統(tǒng)的位置傳感器有很多種方式，比如光電編碼式、旋轉(zhuǎn)變壓器式和霍爾式。但無論哪種測量方式，其本質(zhì)都是用來測量轉(zhuǎn)子位置信息的，只是安裝的體積、方便程度、成本及可靠性要求不同而已。永磁同步電機的位置傳感器旋轉(zhuǎn)變壓器霍爾式光電編碼式永磁同步電機定子繞組接通三相交流電源后，定子內(nèi)便形成旋轉(zhuǎn)磁場，永磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，轉(zhuǎn)子受磁力的作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。永磁同步電機的工作原理3.3新能源汽車電機控制器結(jié)構(gòu)及工作原理新能源汽車電機控制器功用

新能源汽車的驅(qū)動電機系統(tǒng)主要由驅(qū)動電動機DM和電機控制器MCU組成，驅(qū)動電機系統(tǒng)通過高低壓線束、冷卻管路與整車其它系統(tǒng)進行連接。

電機控制器是驅(qū)動電機系統(tǒng)的控制中心，又稱智能功率模塊，通常簡稱為MCU。主要功能是控制電機的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)方向以及再生能量回收。

在驅(qū)動行駛時，動力電池的高壓直流電輸送至電機控制器，電機控制器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電輸送給驅(qū)動電機。新能源汽車電機控制器功用在再生能量階段，通過車輪的旋轉(zhuǎn)帶動電機轉(zhuǎn)動。此時電動機轉(zhuǎn)為發(fā)電機的功能，由電機控制器將電機產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)為直流電，然后向動力電池充電。新能源汽車電機控制器功用此外，電機控制器的另一個重要的功能就是通信和保護。

電機控制器要對電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器等輸入信號進行處理，并將驅(qū)動電機系統(tǒng)的運行狀態(tài)通過CAN總線發(fā)送給整車控制器，實時進行狀態(tài)和故障檢測，保護驅(qū)動電機系統(tǒng)及整車安全可靠運行。永磁同步電機控制器新能源汽車電機控制器功用

電機控制器以IGBT模塊為核心，主要由控制板、冷卻水道、UVW高壓插件、直流高壓插件、IGBT模塊及驅(qū)動板、超級電容、放電電阻、電流傳感器、殼體水道等組成。新能源汽車電機控制器結(jié)構(gòu)超級電容是一種以電場形式儲存能量的無源器件。在需要電機起動時，電容能夠把儲存的能量釋出至電路。接通高壓電路時給電容充電，在電機起動時保持電壓的穩(wěn)定。當(dāng)斷開高壓電路時，通過電阻給電容放電，放電電阻通常和電容器并聯(lián)，電源電壓波動時，電容器會隨之充放電。新能源汽車電機控制器結(jié)構(gòu)超級電容當(dāng)控制器帶動的電機或其他感性負載在停機的時候，可采用能耗制動的方式來實現(xiàn)快速停車。當(dāng)供電停止后，控制器的逆變電路就反向?qū)?，把這些剩余電能反饋到變頻器的直流母線上來，母線上的電壓會因此而升高，當(dāng)升高到一定值的時候，電阻就投入運行，使這部分電能通過電阻發(fā)熱的方式消耗掉，同時維持母線上的電壓保持一個正常值。放電電路故障，有可能會導(dǎo)致高壓斷電。新能源汽車電機控制器結(jié)構(gòu)超級電容與整車控制器進行通信，監(jiān)測直流母線電流，控制IGBT模塊工作狀態(tài)，監(jiān)控高壓線束的絕緣和工作連接情況并反饋。同時，IGBT模塊的溫度信號、旋變傳感器信號經(jīng)過處理后反饋給電機控制單元。

控制器內(nèi)部設(shè)有故障診斷電路，當(dāng)診斷出系統(tǒng)異常時會激活一個錯誤代碼，發(fā)送給整車控制器，同時也會存儲該故障碼和數(shù)據(jù)。新能源汽車電機控制器結(jié)構(gòu)控制主板IGBT又稱為絕緣柵雙極型晶體管，是由雙極型三極管（GTR）和絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點，是電機控制器電壓變換與傳輸?shù)暮诵钠骷Ｐ履茉雌囯姍C控制器結(jié)構(gòu)IGBT模塊旋轉(zhuǎn)變壓器是一種電磁式傳感器，又稱作同步分解器，簡稱旋變。用來測量驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)軸角位移和角速度。傳感器線圈由勵磁繞組、余弦繞組和正弦繞組3個線圈組成，固定在殼體上，信號齒圈固定在轉(zhuǎn)子上，隨轉(zhuǎn)子以統(tǒng)旋轉(zhuǎn)。新能源汽車電機控制器結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)變壓器定子新能源汽車電機控制器結(jié)構(gòu)高壓電源輸入正常(一般絕緣性能大于20MΩ);低壓12V電源供電正常(電壓范圍11~14V);與整車控制器通信正常;電容充放電正常;旋變傳感器信號正常;三相交流輸出電路正常，電機及電機控制器溫度正常，開蓋保持開關(guān)信號正常。驅(qū)動電機系統(tǒng)工作必須滿足的條件：高壓電控總成，又稱“四合一”，集成雙向交流逆變式電機控制器模塊、車載充電器模塊、DC-DC變換器模塊和高壓配電模塊，另內(nèi)部還裝有漏電傳感器。高壓電控總成上層下層豐田普銳斯帶轉(zhuǎn)換器的逆變器總成新能源汽車電機控制器工作原理

電機控制器與驅(qū)動電機配套使用，由于動力電池是以直流方式供電，而驅(qū)動電機是永磁同步交流電機。當(dāng)驅(qū)動電機驅(qū)動車輛行駛時，電機控制器需將動力電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電（DC-AC逆變）供給驅(qū)動電機。當(dāng)驅(qū)動電機作為發(fā)電機，回收能量時，電機控制器則需將交流電轉(zhuǎn)換為直流電（AC-DC整流），為動力電池充電。與此同時，電機控制器通過電流傳感器、電壓傳感器及溫度傳感器實時監(jiān)測自己與驅(qū)動電機的工作狀態(tài)，確保電驅(qū)系統(tǒng)處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。新能源汽車電機控制器工作原理當(dāng)電機驅(qū)動車輛前行或倒退時，動力電池通過PDU將高壓直流電流向電機控制器，電機控制器將動力電池的高壓直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟?，供給驅(qū)動電機，驅(qū)動車輛。在車輛驅(qū)動過程中，電機控制器主要起逆變作用，由六個IGBT模塊實現(xiàn)。驅(qū)動模式VCU通過控制不同IGBT模塊導(dǎo)通，就可以給電機不同定子繞組供電，如此連續(xù)不斷的導(dǎo)通變化，在驅(qū)動電機繞組中形成連續(xù)的旋轉(zhuǎn)磁場。此外，改變IGBT的觸發(fā)信號頻率和時間，就能改變驅(qū)動電機定子繞組電流的相位和幅值，以適應(yīng)驅(qū)動電機的驅(qū)動需要。IGBT3和IGBT5導(dǎo)通IGBT1和IGBT6導(dǎo)通IGBT2和IGBT4導(dǎo)通新能源汽車電機控制器工作原理當(dāng)車輛減速或制動時，電機控制器將驅(qū)動電機輸送過來的三相交流電整流成穩(wěn)定的直流電，再通過高壓控制盒，輸送到動力電池，為動力電池充電，在車輛能量回收過程中，電機控制器主要起整流作用，由六個二極管模塊實現(xiàn)。能量回收模式：電動蔚藍——3.4電動汽車充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)電動汽車充電系統(tǒng)的組成電動汽車充電系統(tǒng)包括：充電設(shè)備、車載充電機、非車載充電機。充電設(shè)備是指與電動汽車或動力蓄電池相連接，并為其提供電能的設(shè)備。電動汽車對充電設(shè)備有以下基本要求：安全性：充電時要確保人員的人身安全和蓄電池的安全；使用方便：應(yīng)具有較高的智能性；成本經(jīng)濟：提高運行的經(jīng)濟性；效率高：影響電動車的能量效率；對供電電源污染?。簩╇娋W(wǎng)及其他用電設(shè)備產(chǎn)生有

害的諧波污染少。電動汽車充電設(shè)備

電動汽車對充電設(shè)備的要求電動汽車充電設(shè)備一般分為交流充電樁、直流充電樁和交直流充電樁。電動汽車充電設(shè)備

電動汽車充電設(shè)備的類型交流充電樁直流充電樁交直流充電樁交流充電樁是指固定在電動汽車外、與交流電網(wǎng)連接，采用傳導(dǎo)方式為具有車載充電裝置的電動汽車提供交流電源的專用供電裝置。交流充電樁只提供電力輸出，沒有充電功能，需連接車載充電機為電動汽車充電。電動汽車充電設(shè)備

電動汽車充電設(shè)備的類型交流充電樁直流充電樁是指固定在電動汽車外、與交流電網(wǎng)連接，可以為非車載電動汽車動力電池提供小功率直流電源的供電裝置。直流充電樁直接輸出直流電給車載電池進行充電，功率較大，有60kw、120kw、200kw甚至更高，充電速度較快，故一般安裝在大型充電站。電動汽車充電設(shè)備

電動汽車充電設(shè)備的類型直流充電樁交直流充電樁是采用交直流一體的結(jié)構(gòu)，既可實現(xiàn)直流充電，也可以交流充電。白天充電業(yè)務(wù)多的時候，使用直流充電方式進行快速充電，當(dāng)夜間充電站用戶少時可用交流充電方式進行慢充操作。電動汽車充電設(shè)備

電動汽車充電設(shè)備的類型交直流充電樁車載充電機由交流輸入端口、功率單元、控制單元、低壓鋪助單元、直流輸出端口等組成。車載充電機

車載充電機的組成車載充電機車載充電機作為電動汽車電氣系統(tǒng)的一部分，被固定在汽車上。車載充電機的輸入端，以標準充電接口的形式固定在車體上，用于連接外部電源;車載充電機的輸出端，直接連接動力電池包慢充電接口。車載充電機

車載充電機在汽車上的位置車載充電機車載充電機

車載充電機技術(shù)參數(shù)序號額定輸入電壓/V額定輸入電流/A額定輸入功率/KW額定頻率/Hz1單相220102.2502單相220163.53單相220327.04三相3801610.55三相3803221.06三相3806341.0車載充電機

車載充電機充電接口電動汽車車載充電機屬于交流充電，其接口應(yīng)滿足交流充電接口的要求。交流充電口(慢充口)有7個孔，中間三個大圓孔分別接中線(火線)、地線、交流電源(零線)，用來傳導(dǎo)交流電。

除此以外還有CC和CP兩個信號，其中CC是指充電連接確認信號，CP是充電控制信號，控制車輛充電電流。車載充電機

車載充電機發(fā)展趨勢隨著電動汽車續(xù)航里程的提升(350~500km)，電池電量普遍大于60kW·h,傳統(tǒng)的3.3kW和6.0kW車載充電機功率已不能滿足當(dāng)下純電動汽車的慢充(6~8h)需求，車載充電機功率擴容勢在必行。然而，整車配備大功率充電機雖可減少充電時間，但由于受限于車輛配重、空間以及成本制約，同時大功率的交流充電也受電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的影響，如小區(qū)配電的容量，該解決方案面臨諸多挑戰(zhàn)。車載充電機

車載充電機發(fā)展趨勢電動汽車充電系統(tǒng)的設(shè)計趨勢是大功率、高效率，以便在一次充電可以保證盡可能多的續(xù)航里程。對于車載充電機產(chǎn)品擴功率、降成本的發(fā)展趨勢，主要形成兩種技術(shù)形態(tài)。(1)單向充電技術(shù)向雙向充電技術(shù)發(fā)展，單向充電機變成雙向充電機。(2)單相充電技術(shù)向三相充電技術(shù)發(fā)展。非車載充電機作為推動電動汽車發(fā)展的重要因素，電動汽車充電站這一基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)顯得尤為重要，沒有充電站就相當(dāng)于沒有加油站，充電站的建設(shè)對于提供電動汽車遠程旅行，提高續(xù)航里程，具有非常重要的作用。而作為充電站的核心，非車載充電機是必不可少的。非車載充電機

非車載充電機的組成非車載充電機主要由充電機主體和充電終端兩個部分組成。充電機主體包括三相輸入接觸器、功率模塊和管理模塊。充電機主體的輸出經(jīng)過充電終端的充電線纜接口與電動汽車的蓄電池相連。充電終端主要包括終端MCU主控制器、整流柜控制系統(tǒng)、IC卡計費系統(tǒng)、信息打印系統(tǒng)、電能測量系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、充電站監(jiān)控系統(tǒng)、人機界面等。非車載充電機

非車載充電機技術(shù)參數(shù)輸入方式輸入電壓額定值/V輸入電流額定值/A頻率/Hz1單相220IN≤16502單相220/三相38016＜IN≤323三相380IN＞32非車載充電機

非車載充電機充電接口電動汽車非車載充電機車輛插頭的觸頭布置方式如圖所示，非車載充電機充電接口(快充口)有9個孔，中間兩個大孔分別接直流正極和直流負極。S+和S-是通訊線，CC1和CC2是充電連接確認信號，A+和A-是輔助電源。3.5純電動汽車充電系統(tǒng)的工作原理電動汽車的充電模式目前，電動汽車充電模式主要包括4種。模式1：

交流

插座直連模式2：

交流

插座直連+控制和保護裝置模式3：

交流

帶控制引導(dǎo)裝置的專用交流充電設(shè)備模式4：

直流

帶控制導(dǎo)引功能的直流充電設(shè)備常見的充電模式是充電模式3。電動汽車的連接方式

電動汽車按照使用電纜和連接器將電動車連接到電網(wǎng)的方法分類，目前充電連接方式主要分為以下3種：連接方式A：將車輛與交流電連接時，使用和電動車永久連接在一起的充電線纜和供電插頭，目前該種連接方法已經(jīng)基本淘汰。連接方式B：將車輛與交流電連接時，使用帶有車輛插頭和供電設(shè)備插頭的獨立的線纜組件。目前北汽新能源等可使用該種方法進行連接。連接方式C：將車輛與交流電連接時，使用供電設(shè)備永久連接的供電線纜和車輛插頭。該方法是目前最常見的連接方法。電動汽車的充電方式充電方式直流充電交流充電

電動汽車常用的充電方式有直流充電和交流充電。電動汽車的充電方式

交流充電方式是為具備車載充電機的電動汽車提供交流電能的充電方式。交流充電也叫慢充，將慢充樁的充電槍連接到車載充電機上，車載充電機再經(jīng)過高壓控制盒，給高壓動力電池充電。高壓控制盒還可以根據(jù)低壓蓄電池的電量情況進行DC/DC模塊給蓄電池充電。交流充電適用范圍為有私人乘用車、公務(wù)車和環(huán)衛(wèi)車等。交流充電電動汽車的充電方式優(yōu)點缺點交流充電樁建設(shè)成本比較低，安裝比較簡單;可利用負荷低谷時段進行充電，充電費用相對低廉。充電時間較長，難以滿足充電緊急需求交流充電的特點

交流充電方式是目前最常用的充電方式，該充電方式的特點是：電動汽車的充電方式

直流充電是利用專門配置的充電機對電動汽車電池提供高電壓、大電流的直流電進行充電，使其快速完成電能補充的模式。直流充電也叫快充，首先將快充樁的充電槍連接到電動汽車直流充電接口上，再通過高壓控制盒給高壓動力電池進行充電，有些車型不經(jīng)過高壓控制盒，采用快充樁直接連接動力電池的充電方式。交流充電電動汽車的充電方式優(yōu)點缺點充電時間短，可滿足充電緊急需求對充電的可靠性和安全性要求較高；充電電流較大，充電時對配電網(wǎng)產(chǎn)生一定的沖擊；充電設(shè)施建設(shè)成本較高，安裝較復(fù)雜；大電流充電對電池壽命有影響；直流充電的特點

直流充電方式作為一種應(yīng)急充電方式，其特點是：電動汽車的交流充電步驟車輛慢充過程主要的步驟：

物理連接——連接充電槍；充電模式啟動——車輛判斷連接了充電槍后；充電設(shè)備啟動——監(jiān)測點電壓變?yōu)?V；慢充連接確認——OBC發(fā)送慢充連接信號給VCU。VCU、BMS被喚醒；數(shù)據(jù)交換——VCU、BMS、儀表、DCDC等進行信息交換；充電功能啟動——充電樁電源跳轉(zhuǎn)PWM，車輛S2閉合；繼電器控制——VCU、BMS控制繼電器吸合、K1K2繼電器吸合；充電槍鎖止，車輛開始充電3.6動力電池分類及性能指標動力電池系統(tǒng)組成

單體：電池單體（cell）是指直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的基本裝置和基本單元，它是構(gòu)成電池的基本元件，包括電極、隔膜、電解質(zhì)和外殼。

動力電池系統(tǒng)組成

模組：是指一個以上的電池單體并聯(lián)或串聯(lián)而成，封裝在一個物理上獨立的電池殼體內(nèi)，具有獨立的正極和負極輸出的部件。

單體電池單體電池保險

動力電池系統(tǒng)組成

電池包：電池包（batterypack）也成為了電池組，是有多塊電池模組串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成的一個存儲電能活對外輸出電能的部件。通常意義上的電池包還包括動力電池管理系統(tǒng)、電池箱等元器件。出水管進水管繼電器區(qū)BMS及信息采集系統(tǒng)電池模組（1P5S）電池模組（1P6S）熔斷器

動力電池系統(tǒng)組成一般的電池排布都是單體→模組→電池包，而比亞迪通過CTP技術(shù)（CelltoPack，“單體”到“包”），直接取消了模組這一步，實現(xiàn)單體→電池包。動力電池分類

按電解質(zhì)種類分：堿性電池、酸性電池、中性電池、有機電解液電池鎳氫電池堿性電池：電解質(zhì)主要以氫氧化鉀水溶液為主，如鎳鎘電池、鎳氫電池等動力電池分類酸性電池：

酸性電池主要是以硫酸水溶液為介質(zhì)，如鉛酸蓄電池等鉛酸電池動力電池分類中性電池：

中性電池是以鹽溶液為介質(zhì)，如鋅錳干電池、海水電池等鋅錳干電池動力電池分類有機電解液電池：

有機電解液電池主要是以有機溶液為介質(zhì)，如鋰離子電池等。三元鋰電池動力電池分類按照能量來源分：可以分為化學(xué)電池、物理電池和生物電池三大類?；瘜W(xué)電池：是利用物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)發(fā)電，按工作性質(zhì)分為原電池、蓄電池、燃料電池和儲備電池。燃料電池動力電池分類物理電池：是利用光、熱、物理吸附等物理能量發(fā)電的電池，如太陽能電池、超級電容器、飛輪電池等。飛輪電池超級電容電池動力電池分類生物電池：生物電池是利用生物化學(xué)反應(yīng)發(fā)電的電池，如微生物電池、酶電池、生物太陽電池等。生物燃料電池電池性能指標電壓電動勢開路電壓額定電壓放電終止電壓工作電壓動力電池性能指標容量理論容量A是指活性物質(zhì)全部參加電化學(xué)反應(yīng)所放出的電量。標稱容量B用來鑒別電池的近似容量。額定容量C是指電池在規(guī)定條件下應(yīng)該放出的最低限度的容量。實際容量D是指電池在實際負載條件下所能放出的電量。89理論能量指電池在一定標準規(guī)定的放電條件下電池所輸出的能量，是電池的理論容量與額定電壓的乘積。實際能量是電池放電時實際輸出的能量，數(shù)值上等于電池實際容量與電池平均工作電壓的乘積。比能量是指單位質(zhì)量或單位體積的電池所放出的能量，也稱能量密度。動力電池性能指標能量動力電池性能指標荷電狀態(tài)荷電狀態(tài)（StateofCharge，SOC）是蓄電池放電后剩余容量與全荷電容量的百分比，描述了電池的剩余電量，是電池使用過程中的重要參數(shù)，此參數(shù)與電池的充放電歷史和充放電電流大小有關(guān)儀表SOC信息動力電池性能指標功率在一定放電制度下，單位時間內(nèi)電池輸出的能量，稱為電池的功率，單位為W或KW。循環(huán)壽命電池的循環(huán)壽命一般指電池的充放電循環(huán)次數(shù)，不同的應(yīng)用要求，考核壽命的方法也不同。3.7動力電池結(jié)構(gòu)及工作原理鎳氫電池結(jié)構(gòu)及工作原理

鎳氫動力電池是將84-240個容量為6-6.5Ah的單體電池以串聯(lián)方式連接后使用的。

鎳氫電池是在鎳鎘電池的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，相對于鎳鎘電池，其最大的優(yōu)點是環(huán)境友好，不存在重金屬污染。利用鎳氫電池高功率密度的優(yōu)點，該類電池目前在混合動力電動汽車上應(yīng)用廣泛。至今在國際市場上產(chǎn)銷量最大的日本豐田公司普銳斯（Prius）混合動力汽車采用的就是288V，6.5A·h的鎳氫動力電池。a）豐田普銳斯的鎳氫電池單元b）本田思域的鎳氫電池單元鎳氫電池結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)：鎳氫電池一般有圓柱形和方形兩種結(jié)構(gòu)，均由正極、負極、隔膜、堿性電解質(zhì)、外殼等組成。

圓柱形鎳氫電池結(jié)構(gòu)方形鎳氫電池結(jié)構(gòu)鎳氫電池結(jié)構(gòu)及工作原理

圓形鎳氫電池的結(jié)構(gòu)是將以隔板作為間隔層的鎳正極板和貯氫合金負極板卷成渦旋形后插入用金屬制成的外殼內(nèi)，正極和負極分別采用燒結(jié)式（或非燒結(jié)式）的鎳正極和膏狀的貯氫合金負極。封口的固定方法是把以絕緣熱圈作為間隔的且具有再恢復(fù)功能的安全閥的封口板預(yù)先固定在電解槽的外殼上。鎳氫電池結(jié)構(gòu)及工作原理

方形鎳氫電池其電極群的結(jié)構(gòu)是由多個單體電池組成的整體式樹脂型電解槽內(nèi)，分別將多塊鎳正極板和貯氫合金負極板以隔板作為間隔層互相重疊而成，封口采用的是一種可再恢復(fù)安全閥的樹脂型外蓋下端部與電解槽上端部之間采用熱焊進行密封焊接的結(jié)構(gòu)。對于這種方形的電池模塊，以串聯(lián)方式連接20-40個模塊時，由于它比圓柱形模塊更節(jié)省空間且減輕了重量，因此具有良好的搭載性。鎳氫電池結(jié)構(gòu)及工作原理工作原理：電池正極的活性物質(zhì)為氫氧化亞鎳，充電后變?yōu)榱u基氧化鎳；負極的活性物質(zhì)為儲氫合金，充電后變?yōu)榻饘贇浠?；使用以KOH為主并少量添加NaOH、LiOH組成的水溶液為電解液。充電正極：負極：放電正極：負極：鋰電池結(jié)構(gòu)及工作原理

鋰電池（Lithiumbattery）是指電化學(xué)體系中含有鋰（包括金屬鋰、鋰合金和鋰離子、鋰聚合物）的電池。

鋰離子蓄電池是1990年由日本索尼公司首先推向市場的新型高能蓄電池。鋰離子蓄電池具有工作電壓高、比能量高、充放電壽命長、無記憶效應(yīng)、無污染、快速充電、自放電率低、工作溫度范圍寬、安全可靠和能夠制造成任意形狀等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用在電動汽車中。鋰離子動力蓄電池組鋰電池結(jié)構(gòu)及工作原理鋰電池分類按正極材料分類鈷酸鋰電池錳酸鋰電池磷酸鐵鋰電池三元鋰電池按電解質(zhì)狀態(tài)分類聚合物理離子電池液態(tài)電解質(zhì)電池按電池形狀和包裝材料分類方形電池圓柱形電池軟包電池鋰電池結(jié)構(gòu)及工作原理北汽新能源EV150磷酸鐵鋰電池磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池，具有循環(huán)壽命達到800次以上、使用安全、可大電流快速放電、熱穩(wěn)定性好、金屬資源豐富、無記憶效應(yīng)等特點，不過其低溫性能較差。鋰電池結(jié)構(gòu)及工作原理三元鋰電池正極使用鎳鈷錳酸鋰三元材料，具有能量密度大、單體電壓高、循環(huán)使用壽命高、熱穩(wěn)定性好等特點。但三元鋰材料同時具有容易熱解的特性，因此在應(yīng)用過程中應(yīng)加強過充保護、過放保護、過溫保護、過流保護等。北汽新能源EU5三元鋰電池鋰電池結(jié)構(gòu)及工作原理a）圓形離子電池b）方形離子電池

鋰電池（Lithiumbattery）由正極、負極、電解質(zhì)、隔膜、金屬外殼組成。磷酸鐵鋰電池的正極材料為磷酸鐵鋰，三元鋰電池的正極材料為鎳鈷錳酸鋰。

碳材料是商品化的鋰離子電池應(yīng)用最為廣泛的負極材料之一。

鋰離子電池電解質(zhì)材料是電池的重要組成部分，在電池中承擔(dān)著正負極之間傳輸電荷的作用，對于電池的比容量、工作溫度范圍、循環(huán)效率及安全性能至關(guān)重要鋰電池的結(jié)構(gòu)中。

隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜的主要作用是使電池的正、負極分隔開來，防止兩極接觸而短路，此外還具有能使電解質(zhì)離子通過的功能。鋰電池結(jié)構(gòu)及工作原理離子電池的工作原理圖為鋰離子電池的示意圖，它由作為氧化劑的正極活性物質(zhì)、作為還原劑的負極活性物質(zhì)、作為鋰離子導(dǎo)電的電解液以及防止兩個電極產(chǎn)生短路的隔板組成，利用正極與負極之間鋰離子的移動來進行充電和放電。鋰電池結(jié)構(gòu)及工作原理超級電容器也叫作雙電層電容器，是一種通過極化電解質(zhì)來儲能的電化學(xué)元件，但在儲能過程中并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而且儲能過程是可逆的，可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次。超級電容器是一種物理儲能電池。超級電容工作原理當(dāng)充電電源加在兩電極上時,在靠近電極的電介質(zhì)界面上產(chǎn)生與電極所攜帶的電荷極性相反的電荷并被束縛在電介質(zhì)界面上,形成事實上的電容器的兩個電極。當(dāng)兩電極板間的電動勢低于電解液的氧化還原電極電勢時,電解液界面上的電荷不會脫離電解液,超級電容處于正常工作狀態(tài)飛輪電池工作原理飛輪電池美國飛輪系統(tǒng)公司已經(jīng)生產(chǎn)出了以克萊斯勒轎車為原形的飛輪電池轎車AFS20，這是一種完全由飛輪電池供電的電動汽車，它由20節(jié)飛輪電池驅(qū)動，每節(jié)電池直徑230mm，質(zhì)量為13.64kg,電池用市電充電需要6h，而快速充電只需要15min，一次充電行駛路程可達560km，而其原形LHS汽油車為520km，其加速性能也很好，0～96km/h加速時間只需要6.5s，其壽命超過3210000km。動力電池結(jié)構(gòu)

動力電池系統(tǒng)主要由動力電池箱體、動力電池模組、電池管理系統(tǒng)、電池控制器、維修開關(guān)及其他輔助元器件等組成。其他輔助元件主要包括冷卻管道、高低壓線束、繼電器、熔斷器、傳感器等。電池管理系統(tǒng)電池模組電池控制器維修開關(guān)電流傳感器電池箱體直流母排低壓線束動力電池結(jié)構(gòu)動力電池箱體

動力電池箱體是動力電池的承載件，一般安裝在車體下部，主要用于保護動力電池在受到外界碰撞、擠壓時免遭破壞，在動力電池安全工作和防護方面起著重要作用。圖為北汽新能源EV200電池箱體，它的防護等級為IP67。下殼體采用高強度鋁合金，設(shè)有加強邊框，有效預(yù)防汽車碰撞和底部異物撞擊。上殼體采用高強度工程塑料，絕緣阻燃，耐腐蝕性好，隔熱性能佳。動力電池結(jié)構(gòu)動力電池模組

電池模組是由多個電池模塊串聯(lián)組成的一個組合體。電池模塊是一組并聯(lián)的電池單體的組合。電池單體是構(gòu)成動力電池模塊的最小單元。

圖為吉利帝豪EV300車型搭載三元鋰電池，共包含17個電池模組，模組之間采用高壓母排進行連接。電池模組（1P5S）電池模組（1P6S）動力電池結(jié)構(gòu)檢修開關(guān)

檢修開關(guān)設(shè)置在動力電池系統(tǒng)中，屬于物理性電路開關(guān)。其主要結(jié)構(gòu)為快速熔斷器，當(dāng)電流超過規(guī)定值時，熔斷器熔斷，斷開電路，以保證維修作業(yè)人員的人身安全。檢修開關(guān)動力電池結(jié)構(gòu)

繼電器：高壓繼電器本質(zhì)上就是說一種控制開關(guān)，能夠全自動接入或斷掉電源電路圖為吉利帝豪EV300動力電池包內(nèi)部原理圖，主要有主正繼電器、主負繼電器、預(yù)充繼電器、快充繼電器。

電池能量管理系統(tǒng)(BMS)安裝在電池包內(nèi)部，是電池保護和管理的核心部件。在動力電池系統(tǒng)中，BMS的作用相當(dāng)于人的大腦。是連接車載動力電池和電動汽車的重要橋梁。用來對車輛電池組進行安全監(jiān)控及有效管理，提高蓄電池使用效率的裝置。對于電動車輛而言，通過該系統(tǒng)對電池組充放電的有效控制，可以達到增加續(xù)駛里程，延長使用壽命，降低運行成本的目的，并保證動力電池組應(yīng)用的安全性和可靠性。電池組BMS電動汽車電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)功能：BMS的功能主要包括估算電池組荷電狀態(tài)（SOC)、動態(tài)監(jiān)控電池組的工作狀態(tài)、單體電池的均衡、動力電池內(nèi)部溫度控制、與其他控制器進行通訊。BMS信號采集電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)的組成：主要分為包括數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊、控制模塊（包括繼電器、均衡和熱管理）、狀態(tài)估計模塊、故障診斷模塊，以及通信模塊等。電池管理系統(tǒng)監(jiān)測模塊01主要包括電壓、溫度、電