《汽車車身電控技術（第三版）》24電動汽車

電動汽車我國汽車現(xiàn)狀從2009年開始，中國政府對純電動汽車制定了密集的扶持政策，十年過去，純電動汽車產(chǎn)銷規(guī)模已接近百萬。而在純電市場，十年下來，國內(nèi)的北汽、比亞迪逐漸成為中低端純電動車市場的王者，特斯拉與蔚來成為高端市場的掌控者，另外還有廣汽新能源、上汽乘用車以及小鵬、威馬等造車新勢力落地扎根，其他跨國車企也紛紛制定了激進的發(fā)展計劃。如大眾汽車，計劃到2028年推出約70款全新電動車型，全球交付2200萬輛純電動汽車，其中一半以上來自中國。同樣是押注中國市場，豐田的計劃也顯得有些保守：豐田的目標是到2025年，混合動力、插電式混合動力、純電動車、燃料電池車的年銷量將達到550萬輛，其中純電動車和燃料電池車超過100萬輛，純電動車超過10款；到2030年，純電銷量超過100萬輛。純電動汽車(BEV)混合動力電動汽車(HEV)○燃料電池電動汽車(FCEV)電動汽車電動汽車是全部或部分由電能驅(qū)動電機作為動力系統(tǒng),符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的汽車。純電動汽車汽車除了電力驅(qū)動系統(tǒng)外，其他部分的功能及其組成基本與傳統(tǒng)汽車類似（部分部件根據(jù)選擇的驅(qū)動方式做了相應的改動），本書只介紹電力驅(qū)動系統(tǒng)。電力驅(qū)動系統(tǒng)是純電動汽車的核心，它相當于傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機。電力驅(qū)動系統(tǒng)主要由電力驅(qū)動主模塊、車載電源模塊和輔助模塊三部分組成。電力驅(qū)動系統(tǒng)各個模塊的組成及聯(lián)系。電力驅(qū)動模塊的功用是將儲存在蓄電池中的電能高效地轉(zhuǎn)換為車輪的動能，并能夠在汽車汽車減速時，將車輪的動能轉(zhuǎn)換為電能充入蓄電池。它主要包括中央控制單元、驅(qū)動控制器、電動機、機械傳動裝置和車輪等。車載電源模塊的功用是向電動機提供驅(qū)動電能、檢測電源使用情況，以及控制充電機向蓄電池充電。它包括蓄電池電源、能量管理系統(tǒng)和充電控制器等。輔助模塊主要包括輔助動力源、動力轉(zhuǎn)向單元、駕駛室顯示操控臺和輔助裝置等。工作原理電動汽車的工作過程是:根據(jù)駕駛者加在加速踏板和制動踏板上的信號,控制器發(fā)出相應的控制信號以控制功率轉(zhuǎn)換器。功率轉(zhuǎn)換器用來調(diào)節(jié)電動機和能量源間的能源流,能源回流是由于電動汽車制動能量的再生,該能量被能量源吸收。多數(shù)電動汽車的能量源(蓄電池、超級電容和飛輪等)都能夠吸收制動再生能源。工作原理能量控制單元和電子控制器一起控制可再生制動能量,以實現(xiàn)系統(tǒng)能源流的最優(yōu)化。輔助動力供給單元向所有的電動汽車輔助裝置提供不同電壓的電源。電機驅(qū)動裝置是電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的核心。電機驅(qū)動裝置將蓄電池提供的電能轉(zhuǎn)化為機械能,從而完成電動汽車的調(diào)速、換向、制動等操作。燃料電池電動汽車1.燃料電池的基本原理燃料電池汽車即以燃料電池作為動力系統(tǒng)的汽車。燃料電池通過氧與氫結合成水的簡單電化學反應而發(fā)電。圖10—3為燃料電池基本原理示意圖。燃料電池在工作時向陽極供給燃料(氫或其他燃料),向陰極供給氧化劑(空氣或氧氣)。氫在陽極分解成氫離子H+和電子e-。氫離子進入電解質(zhì)中,而電子則沿外部電路移向正極,用電的負載就接在外部電路中。在陰極上,氧同電解質(zhì)中的氫離子吸收抵達陰極上的電子形成水。2.結構混合動力電動汽車1.起步、低速行駛和倒車(純電模式)只要電池有充足的能源,0~20km/h以內(nèi)Prius一般只使用電動機作為驅(qū)動源(圖10—6箭頭A),而發(fā)動機不用啟動,這樣就避免了發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速時的低功率和惡劣排放。倒車時原理相同,只不過電動機的轉(zhuǎn)向相反。2.常規(guī)行駛狀態(tài)下(純油模式)在常規(guī)行駛時,發(fā)動機是主動力源,由動力分配裝置將動力分成兩路,一路驅(qū)動發(fā)電機進行發(fā)電,電能再由電動機轉(zhuǎn)化成驅(qū)動力傳輸?shù)津?qū)動輪上(圖10—6箭頭B),另一路則直接驅(qū)動車輪(圖10—6箭頭C),系統(tǒng)會自動對兩條路徑的動力進行最佳分配,以達到效率的最大化。3.急加速狀態(tài)(油電混合模式)急加速過程通常需要更大驅(qū)動力,因此在此狀態(tài)下發(fā)動機和電動機同時運轉(zhuǎn)以獲得最大的扭矩。Prius1.5L發(fā)動機始終以優(yōu)化功效的工作模式運行(圖10—6箭頭B、C)。同時電池組也為電動機供電,電動機也作為驅(qū)動源增強輸出功率(圖10—6箭頭A),最大輸出功率可以超過100kW,最大輸出扭矩可以超過500N·m。4.制動過程(動能轉(zhuǎn)化電能模式)一般汽車在該過程中的動能只能是轉(zhuǎn)化成制動鉗(蹄)與制動盤(鼓)之間摩擦的熱能而流失,而Prius在該狀態(tài)下則是停止發(fā)動機噴油,由車輪的慣性力驅(qū)動電動機,這時電動機變成了發(fā)電機,車輛制動能量轉(zhuǎn)換成了電能(圖10—6箭頭D)。5.停車狀態(tài)停車狀態(tài)時,發(fā)動機和電動機會同時停止工作,電池組電量保持在一個恒定水平。當系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)電池處于虧電狀態(tài),發(fā)動機會繼