《新能源汽車(chē)技術(shù)》第4章

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

電動(dòng)機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋組合式驅(qū)動(dòng)方式取消了離合器和變速器，在電動(dòng)機(jī)的輸出端外殼下部安裝機(jī)械式傳動(dòng)裝置的減速齒輪和差速器齒輪，由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)兩個(gè)半軸驅(qū)動(dòng)兩車(chē)輪旋轉(zhuǎn)。2)電動(dòng)機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋組合式驅(qū)動(dòng)方式1.2驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布置形式優(yōu)點(diǎn)??結(jié)構(gòu)緊湊安裝、使用和維護(hù)都十分方便對(duì)電動(dòng)機(jī)的要求具有較高的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩具有較大的后備功率8電動(dòng)機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)方式是將電動(dòng)機(jī)裝到驅(qū)動(dòng)軸上，直接由電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變速和差速轉(zhuǎn)換。電動(dòng)機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)方式要求3)電動(dòng)機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)方式1.2驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布置形式電動(dòng)機(jī)有大的啟動(dòng)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式分類(lèi)4)輪轂電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式1.2驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布置形式1、前輪驅(qū)動(dòng)2、后輪驅(qū)動(dòng)或四輪驅(qū)動(dòng)10與上一種驅(qū)動(dòng)方式比較接近，將電動(dòng)機(jī)直接裝到了驅(qū)動(dòng)輪上，由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪行駛。1.3純電動(dòng)汽車(chē)的特點(diǎn)11節(jié)能，環(huán)保噪聲和振動(dòng)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(duì)簡(jiǎn)單，使用維修方便動(dòng)力電源使用成本高，續(xù)駛里程短純電動(dòng)汽車(chē)的核心技術(shù)概述純電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)與原理純電動(dòng)汽車(chē)的充電12345純電動(dòng)汽車(chē)實(shí)例第四章純電動(dòng)汽車(chē)12第二節(jié)純電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)與原理13相比于內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)，純電動(dòng)汽車(chē)用電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)取代了發(fā)動(dòng)機(jī)，用電子輸入裝置取代了節(jié)氣門(mén)，用動(dòng)力電池組取代了油箱，所以，純電動(dòng)汽車(chē)主要由電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、底盤(pán)、車(chē)身以及各種輔助裝置組成。電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)既決定了整個(gè)純電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)組成及其性能，也是電動(dòng)汽車(chē)的核心，它相當(dāng)于傳統(tǒng)汽車(chē)中的發(fā)動(dòng)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(chē)的最大不同點(diǎn)。電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成及聯(lián)系第二節(jié)純電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)與原理14電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)電力驅(qū)動(dòng)主模塊車(chē)載電源模塊輔助模塊2.1電力驅(qū)動(dòng)主模塊15電力驅(qū)動(dòng)主模塊中央控制單元驅(qū)動(dòng)控制器電動(dòng)機(jī)機(jī)械傳動(dòng)裝置電力驅(qū)動(dòng)主模塊的功用是將存儲(chǔ)在蓄電池中的電能高效地轉(zhuǎn)化為車(chē)輪的動(dòng)能，并能夠在汽車(chē)減速制動(dòng)時(shí)，將車(chē)輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能充入蓄電池。根據(jù)加速踏板和制動(dòng)踏板的輸入信號(hào)，向驅(qū)動(dòng)控制器發(fā)出相應(yīng)的控制指令，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)、加速、減速和制動(dòng)控制等。按中央控制單元的指令、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電流反饋信號(hào)，對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行控制。承擔(dān)電動(dòng)和發(fā)電的雙重功能，在正常行駛時(shí)發(fā)揮電動(dòng)機(jī)功能；在減速和下坡滑行時(shí)進(jìn)行發(fā)電，將車(chē)輪的慣性動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳輸給汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)軸，從而帶動(dòng)汽車(chē)車(chē)輪前進(jìn)或后退。2.2車(chē)載電源模塊16車(chē)載電源模塊的功用是向電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電能、檢測(cè)電源使用情況以及控制充電機(jī)向蓄電池充電。車(chē)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(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電能。對(duì)電動(dòng)汽車(chē)用電池單體及整組電池進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、充放電、巡檢、溫度檢測(cè)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(dòng)力源動(dòng)力轉(zhuǎn)向單元駕駛室顯示操控臺(tái)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(dòng)力轉(zhuǎn)向單元、制動(dòng)力調(diào)節(jié)控制、照明、空調(diào)、電動(dòng)窗門(mén)等各種輔助裝置提供所需的能源。由轉(zhuǎn)向盤(pán)、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(pán)上的控制力，通過(guò)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(shí)現(xiàn)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向。為提高汽車(chē)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(lèi)似于傳統(tǒng)汽車(chē)駕駛室的儀表盤(pán)，不過(guò)其功能根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)的控制特點(diǎn)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(dòng)汽車(chē)的核心技術(shù)概述純電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)與原理純電動(dòng)汽車(chē)的充電12345純電動(dòng)汽車(chē)實(shí)例第四章純電動(dòng)汽車(chē)18動(dòng)力電池3.1輔助模塊第三節(jié)純電動(dòng)汽車(chē)的核心技術(shù)19動(dòng)力電池直接影響整車(chē)的加速性能、續(xù)駛里程以及制動(dòng)能量回收的效率等。動(dòng)力電池的成本和循環(huán)壽命直接影響電動(dòng)汽車(chē)的成本和可靠性。要使電動(dòng)汽車(chē)能與內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相競(jìng)爭(zhēng)，關(guān)鍵就是要開(kāi)發(fā)出比能量高、比功率大、使用壽命長(zhǎng)、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(duì)動(dòng)力電池組充電、放電時(shí)的電壓、電流、放電深度、再生制動(dòng)反饋電流、電池溫度等進(jìn)行控制。動(dòng)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(dòng)力電池必需的輔助設(shè)備，可采用地面充電器、車(chē)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)基本組成3.3電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)及其控制技術(shù)21電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵部件。要使電動(dòng)汽車(chē)有良好的使用性能，驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)具有調(diào)速范圍寬、轉(zhuǎn)速高、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、體積小、質(zhì)量小、效率高、動(dòng)態(tài)制動(dòng)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(chē)車(chē)身更加流線形型實(shí)現(xiàn)制動(dòng)、下坡和怠速時(shí)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(chē)技術(shù)22純電動(dòng)汽車(chē)是高科技綜合性產(chǎn)品。除電池、電動(dòng)機(jī)外，車(chē)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(chǔ)能能力還易于實(shí)現(xiàn)。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化和集成化、模塊化優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(chē)身承載結(jié)構(gòu)件，優(yōu)化結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)整車(chē)實(shí)際使用工況、使用要求以及相關(guān)車(chē)輛參數(shù)的分析合理選擇電池和電動(dòng)機(jī)參數(shù)。3.5整車(chē)量化技術(shù)23純電動(dòng)汽車(chē)由于電池組的布置，整車(chē)質(zhì)量增加較多，輕量化問(wèn)題更加突出，可以采取以下措施減輕整車(chē)質(zhì)量。3.6安全保護(hù)系統(tǒng)24動(dòng)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(chē)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(bào)警系統(tǒng)。在電氣系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)控制電動(dòng)汽車(chē)不能啟動(dòng)，以防止事故的發(fā)生。純電動(dòng)汽車(chē)的核心技術(shù)概述純電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)與原理純電動(dòng)汽車(chē)的充電12345純電動(dòng)汽車(chē)實(shí)例第四章純電動(dòng)汽車(chē)25第四節(jié)純電動(dòng)汽車(chē)的充電4.1充電的基本功能26對(duì)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(duì)應(yīng)電力當(dāng)蓄電池充滿(mǎn)電后自動(dòng)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(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電。這種充電方式多為帶車(chē)載充電器的電動(dòng)汽車(chē)設(shè)計(jì)，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(shí)間內(nèi)使蓄電池達(dá)到或接近充滿(mǎn)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。快速充電需要電網(wǎng)為其提供強(qiáng)大的瞬時(shí)功率。3無(wú)線充電方式無(wú)線充電方式以電磁場(chǎng)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(bǔ)給形式之一。無(wú)線充電方式主要包括電磁感應(yīng)式、磁場(chǎng)共振式和無(wú)線電波式三種。4.2充電方式276無(wú)線充電方式無(wú)線充電方式以電磁場(chǎng)為傳輸介質(zhì)，將能量在空氣中傳輸，是新型能量補(bǔ)給形式之一。主要包括電磁感應(yīng)式、磁場(chǎng)共振式和無(wú)線電波式。優(yōu)點(diǎn)是方便安全快捷，便于管理，缺點(diǎn)是送電距離短，存在安全、散熱等問(wèn)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(shí)，用充滿(mǎn)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(dòng)汽車(chē)用戶(hù)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(wèn)題。4.2充電方式28純電動(dòng)汽車(chē)的核心技術(shù)概述純電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)與原理純電動(dòng)汽車(chē)的充電12345純電動(dòng)汽車(chē)實(shí)例第四章純電動(dòng)汽車(chē)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(zhǎng)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(chē)系統(tǒng)、電控車(chē)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(cè)系統(tǒng)、倒車(chē)影像等多項(xiàng)配置，大大提升了整車(chē)實(shí)用性和安全性，滿(mǎn)足用戶(hù)的多種用車(chē)需求。動(dòng)力方面，新款E6搭載一臺(tái)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(shí)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(chē)可實(shí)現(xiàn)520公里的純電續(xù)航里程。

第五節(jié)純電動(dòng)汽車(chē)實(shí)例5.1

2017款比亞迪E630

特斯拉ModelS是美國(guó)著名的純電動(dòng)汽車(chē)制造商Tesla正式發(fā)布的第一臺(tái)商務(wù)純電動(dòng)汽車(chē)。特斯拉ModelS有4款動(dòng)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(dòng)汽車(chē)極速性能有限，ModelS的極速為177～210kW·h。但是因?yàn)轶@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(chē)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(dòng)汽車(chē)的里程表現(xiàn)，可以說(shuō)具有相當(dāng)高的實(shí)用性。

5.2特斯拉MODELS電動(dòng)汽車(chē)31日產(chǎn)聆風(fēng)為五門(mén)五座掀背轎車(chē)，由層疊式緊湊型鋰離子電池驅(qū)動(dòng)，在完全充電情況下可實(shí)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(mǎn)；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(chē)接近，電池組最大能支持120HP的電動(dòng)機(jī)。日產(chǎn)Leaf此次配搭的電動(dòng)機(jī)的峰值馬力和扭矩輸出分別為107HP和280N·m，動(dòng)力數(shù)值與大部分小型和中型家用車(chē)的表現(xiàn)接近，并且Leaf的扭矩輸出相對(duì)于汽油機(jī)的優(yōu)勢(shì)非常明顯。5.3日產(chǎn)聆風(fēng)（Leaf）32榮威E50純電動(dòng)汽車(chē)是由上汽集團(tuán)歷時(shí)三年自主研發(fā)，匯集