《新能源汽車技術(shù)》第4章

新能源汽車技術(shù)1、掌握純電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)布置形式，熟悉純電動汽車各部件及安裝位置2、掌握純電動汽車的結(jié)構(gòu)與原理3、了解純電動汽車的核心技術(shù)4、掌握純電動汽車充電的功能和充電方式本章目標(biāo)第四章純電動汽車1純電動汽車的核心技術(shù)概述純電動汽車的結(jié)構(gòu)與原理純電動汽車的充電12345純電動汽車實例第四章純電動汽車2第一節(jié)概述31.1純電動汽車類型4按車載電源數(shù)目分類用單一蓄電池作為動力源的純電動汽車，其主要電源只裝了蓄電池組。純蓄電池作為動力源，還增加了輔助動力源，如超級電容、飛輪電池等。用純蓄電池作為動力源的純電動汽車裝有輔助動力源的純電動汽車裝有輔助動力源的純電動汽車的電力和動力傳輸系統(tǒng)用純蓄電池作為動力源的純電動汽車的電力和動力傳輸系統(tǒng)純電動客車純電動轎車純電動汽車純電動貨車按車輛的用途分類純電動微型汽車1.1純電動汽車類型5布置形式01020304電動機(jī)-驅(qū)動橋組合式驅(qū)動方式輪轂電動機(jī)驅(qū)動方式傳統(tǒng)驅(qū)動方式電動機(jī)-驅(qū)動橋整體式驅(qū)動方式1.2驅(qū)動系統(tǒng)的布置形式6C—離合器；D—差速器；GB—變速器；M—電動機(jī)1）傳統(tǒng)驅(qū)動方式1.2驅(qū)動系統(tǒng)的布置形式傳動驅(qū)動方式傳動驅(qū)動方式電動機(jī)變速器差速器傳動軸驅(qū)動橋優(yōu)點??可以提高電動汽車的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，增加低速時電動汽車的后備功率缺點?傳輸效率低7電動機(jī)-驅(qū)動橋組合式驅(qū)動方式

電動機(jī)-驅(qū)動橋組合式驅(qū)動方式取消了離合器和變速器，在電動機(jī)的輸出端外殼下部安裝機(jī)械式傳動裝置的減速齒輪和差速器齒輪，由一臺電動機(jī)經(jīng)過兩個半軸驅(qū)動兩車輪旋轉(zhuǎn)。2)電動機(jī)-驅(qū)動橋組合式驅(qū)動方式1.2驅(qū)動系統(tǒng)的布置形式優(yōu)點??結(jié)構(gòu)緊湊安裝、使用和維護(hù)都十分方便對電動機(jī)的要求具有較高的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩具有較大的后備功率8電動機(jī)-驅(qū)動橋整體式驅(qū)動方式是將電動機(jī)裝到驅(qū)動軸上，直接由電動機(jī)實現(xiàn)變速和差速轉(zhuǎn)換。電動機(jī)-驅(qū)動橋整體式驅(qū)動方式要求3)電動機(jī)-驅(qū)動橋整體式驅(qū)動方式1.2驅(qū)動系統(tǒng)的布置形式電動機(jī)有大的啟動轉(zhuǎn)矩和后備功率，控制系統(tǒng)有較高的控制精度和可靠性。9輪轂電動機(jī)驅(qū)動方式分類4)輪轂電動機(jī)驅(qū)動方式1.2驅(qū)動系統(tǒng)的布置形式1、前輪驅(qū)動2、后輪驅(qū)動或四輪驅(qū)動10與上一種驅(qū)動方式比較接近，將電動機(jī)直接裝到了驅(qū)動輪上，由電動機(jī)直接驅(qū)動車輪行駛。1.3純電動汽車的特點11節(jié)能，環(huán)保噪聲和振動小能源效率高，多樣化內(nèi)部空間布置靈活性大結(jié)構(gòu)相對簡單，使用維修方便動力電源使用成本高，續(xù)駛里程短純電動汽車的核心技術(shù)概述純電動汽車的結(jié)構(gòu)與原理純電動汽車的充電12345純電動汽車實例第四章純電動汽車12第二節(jié)純電動汽車的結(jié)構(gòu)與原理13相比于內(nèi)燃機(jī)汽車，純電動汽車用電力驅(qū)動控制系統(tǒng)取代了發(fā)動機(jī)，用電子輸入裝置取代了節(jié)氣門，用動力電池組取代了油箱，所以，純電動汽車主要由電力驅(qū)動控制系統(tǒng)、底盤、車身以及各種輔助裝置組成。電力驅(qū)動控制系統(tǒng)既決定了整個純電動汽車的結(jié)構(gòu)組成及其性能，也是電動汽車的核心，它相當(dāng)于傳統(tǒng)汽車中的發(fā)動機(jī)，與其他功能以機(jī)電一體化方式相結(jié)合，這也是區(qū)別于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的最大不同點。電力驅(qū)動系統(tǒng)的組成及聯(lián)系第二節(jié)純電動汽車的結(jié)構(gòu)與原理14電力驅(qū)動控制系統(tǒng)電力驅(qū)動主模塊車載電源模塊輔助模塊2.1電力驅(qū)動主模塊15電力驅(qū)動主模塊中央控制單元驅(qū)動控制器電動機(jī)機(jī)械傳動裝置電力驅(qū)動主模塊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動時，將車輪的動能轉(zhuǎn)化為電能充入蓄電池。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(yīng)的控制指令，對電動機(jī)進(jìn)行啟動、加速、減速和制動控制等。按中央控制單元的指令、電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和電流反饋信號，對電動機(jī)的速度、驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行控制。承擔(dān)電動和發(fā)電的雙重功能，在正常行駛時發(fā)揮電動機(jī)功能；在減速和下坡滑行時進(jìn)行發(fā)電，將車輪的慣性動能轉(zhuǎn)化為電能。將電動機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩傳輸給汽車的驅(qū)動軸，從而帶動汽車車輪前進(jìn)或后退。2.2車載電源模塊16車載電源模塊的功用是向電動機(jī)提供驅(qū)動電能、檢測電源使用情況以及控制充電機(jī)向蓄電池充電。車載電源模塊

能量管理系充電控制器23

蓄電池電源1向電動機(jī)提供驅(qū)動電能。對電動汽車用電池單體及整組電池進(jìn)行實時監(jiān)控、充放電、巡檢、溫度檢測等。把交流電轉(zhuǎn)化為相應(yīng)電壓的直流電，并按要求控制其電流。2.3輔助模塊17輔助動力源動力轉(zhuǎn)向單元駕駛室顯示操控臺輔助裝置輔助模塊主要由輔助電源和DC/DC功率轉(zhuǎn)換器組成，主要給動力轉(zhuǎn)向單元、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。由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向機(jī)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(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)一定的角度，實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。為提高汽車的操控性、舒適性、安全性而設(shè)置的，可根據(jù)需要進(jìn)行選用。類似于傳統(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。純電動汽車的核心技術(shù)概述純電動汽車的結(jié)構(gòu)與原理純電動汽車的充電12345純電動汽車實例第四章純電動汽車18動力電池3.1輔助模塊第三節(jié)純電動汽車的核心技術(shù)19動力電池直接影響整車的加速性能、續(xù)駛里程以及制動能量回收的效率等。動力電池的成本和循環(huán)壽命直接影響電動汽車的成本和可靠性。要使電動汽車能與內(nèi)燃機(jī)汽車相競爭，關(guān)鍵就是要開發(fā)出比能量高、比功率大、使用壽命長、成本低的高效電池。電池管理系統(tǒng)3.2電池管理系統(tǒng)20電池管理系統(tǒng)對動力電池組充電、放電時的電壓、電流、放電深度、再生制動反饋電流、電池溫度等進(jìn)行控制。動力電池組必須進(jìn)行周期性的充電，高效率和高速度充電設(shè)備是動力電池必需的輔助設(shè)備，可采用地面充電器、車載充電器、接觸式充電器或感應(yīng)式充電器進(jìn)行充電。電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)基本組成3.3電動機(jī)驅(qū)動及其控制技術(shù)21電動機(jī)與驅(qū)動系統(tǒng)是電動汽車的關(guān)鍵部件。要使電動汽車有良好的使用性能，驅(qū)動電機(jī)應(yīng)具有調(diào)速范圍寬、轉(zhuǎn)速高、啟動轉(zhuǎn)矩大、體積小、質(zhì)量小、效率高、動態(tài)制動強(qiáng)和能量回收等特性。采用輕質(zhì)材料優(yōu)化結(jié)構(gòu)汽車車身更加流線形型實現(xiàn)制動、下坡和怠速時的能量回收高炭質(zhì)材料支撐的高氣壓子午線輪胎3.4整車技術(shù)22純電動汽車是高科技綜合性產(chǎn)品。除電池、電動機(jī)外，車體本身也包含很多高新技術(shù)，有些節(jié)能措施比提高電池儲能能力還易于實現(xiàn)。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化和集成化、模塊化優(yōu)化設(shè)計，進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)。積極采用輕質(zhì)材料。

用CAD技術(shù)分析車身承載結(jié)構(gòu)件，優(yōu)化結(jié)構(gòu)。通過對整車實際使用工況、使用要求以及相關(guān)車輛參數(shù)的分析合理選擇電池和電動機(jī)參數(shù)。3.5整車量化技術(shù)23純電動汽車由于電池組的布置，整車質(zhì)量增加較多，輕量化問題更加突出，可以采取以下措施減輕整車質(zhì)量。3.6安全保護(hù)系統(tǒng)24動力電池組具有高壓直流電，必須設(shè)置安全保護(hù)系統(tǒng)，確保車上人員和維修人員的安全。必須配備故障自診斷系統(tǒng)和故障報警系統(tǒng)。在電氣系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動控制電動汽車不能啟動，以防止事故的發(fā)生。純電動汽車的核心技術(shù)概述純電動汽車的結(jié)構(gòu)與原理純電動汽車的充電12345純電動汽車實例第四章純電動汽車25第四節(jié)純電動汽車的充電4.1充電的基本功能26對電網(wǎng)進(jìn)行電力變換并提供直流電供給與蓄電池額定條件相對應(yīng)電力當(dāng)蓄電池充滿電后自動停止充電1常規(guī)充電方式常規(guī)充電方式采用恒壓、恒流的傳統(tǒng)充電方式對電動汽車進(jìn)行充電。這種充電方式多為帶車載充電器的電動汽車設(shè)計，也可用在小型充電站，采用正常的充電電流充電。2快速充電方式快速充電方式是指在短時間內(nèi)使蓄電池達(dá)到或接近充滿狀態(tài)的一種方法，又叫做應(yīng)急充電，大型充電站多采用這種充電方式?？焖俪潆娦枰娋W(wǎng)為其提供強(qiáng)大的瞬時功率。3無線充電方式無線充電方式以電磁場為傳輸介質(zhì)，不需要電纜線，不需要直接的物理連接，將能量在空氣中傳輸，是新型能量補給形式之一。無線充電方式主要包括電磁感應(yīng)式、磁場共振式和無線電波式三種。4.2充電方式276無線充電方式無線充電方式以電磁場為傳輸介質(zhì)，將能量在空氣中傳輸，是新型能量補給形式之一。主要包括電磁感應(yīng)式、磁場共振式和無線電波式。優(yōu)點是方便安全快捷，便于管理，缺點是送電距離短，存在安全、散熱等問題。5更換電池方式

更換電池方式是指在蓄電池電量耗盡時，用充滿電的電池組更換已經(jīng)耗盡的電池組。蓄電池歸服務(wù)站或電池廠商所有，電動汽車用戶只需租用電池。但目前存在成本高、電池所需空間大、尺寸等相關(guān)單數(shù)需統(tǒng)一等問題。4.2充電方式28純電動汽車的核心技術(shù)概述純電動汽車的結(jié)構(gòu)與原理純電動汽車的充電12345純電動汽車實例第四章純電動汽車292017款比亞迪E6全系新增電池智能溫控系統(tǒng)，能夠維持電池最佳工作狀態(tài)，有效保證續(xù)航里程，延長電池使用壽命。在配置方面，2017款亞迪E6搭載定速巡航控制系統(tǒng)、EPB電子駐車系統(tǒng)、電控車輛穩(wěn)定行駛系統(tǒng)（ESP）、右前輪盲區(qū)可視系統(tǒng)、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)、倒車影像等多項配置，大大提升了整車實用性和安全性，滿足用戶的多種用車需求。動力方面，新款E6搭載一臺最大功率為90kW，峰值扭矩為450N·m的永磁同步電機(jī)，配合容量為82kW·h的磷酸鐵鋰電池組，可以實現(xiàn)400公里的綜合工況續(xù)航里程。而在等速行駛情況下，新車可實現(xiàn)520公里的純電續(xù)航里程。

第五節(jié)純電動汽車實例5.1

2017款比亞迪E630

特斯拉ModelS是美國著名的純電動汽車制造商Tesla正式發(fā)布的第一臺商務(wù)純電動汽車。特斯拉ModelS有4款動力配置，分別匹配40～85kW·h的不同容量的電池組。由于功率限制，純電動汽車極速性能有限，ModelS的極速為177～210kW·h。但是因為驚人的扭矩，ModelS的加速表現(xiàn)非常出色，最弱的一款0～100km/h加速也能達(dá)到6.5s，而最高配版本可以達(dá)到4.4s，完全可以匹配大排量豪華車的性能。而它的90km/h勻速行駛下最大里程能達(dá)到480公里遠(yuǎn)超現(xiàn)有純電動汽車的里程表現(xiàn)，可以說具有相當(dāng)高的實用性。

5.2特斯拉MODELS電動汽車31日產(chǎn)聆風(fēng)為五門五座掀背轎車，由層疊式緊湊型鋰離子電池驅(qū)動，在完全充電情況下可實現(xiàn)160公里以上的巡航里程。采用200V家用交流電，大約需要8h可以將電池充滿；而10min的快速充電，便可提供其行駛50公里的用電量。日產(chǎn)Leaf使用新研發(fā)的鋰電池組，其性能表現(xiàn)與普通經(jīng)濟(jì)型掀背車接近，電池組最大能支持120HP的電動機(jī)。日產(chǎn)Leaf此次配搭的電動機(jī)的峰值馬力和扭矩輸出分別為107HP和280N·m，動力數(shù)值與大部分小型和中型家用車的表現(xiàn)接近，并且Leaf的扭矩輸出相對于汽油機(jī)的優(yōu)勢非常明顯。5.3日產(chǎn)聆風(fēng)（Leaf）32榮威E50純電動汽車是由上汽集團(tuán)歷時三年自主研發(fā)，匯集