新能源汽车技术第4章_2纯电动汽车-PPT课件
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《新能源汽车技术》教学课件 第4章 混合动力汽车
4.1混合动力汽车的结构
4.1.3混合动力汽车的智能控制系统
发动机和混合动力系统都分别有各自的ECU和控制软 件，将它们集成在混合动力车辆中后，利用CAN总线将它 们连接起来，实现信息共享和统一指挥。
4.1混合动力汽车的结构
实现了当混合动力系统工作时，发动机按混合动力系 统供电电子装置的指令工作。当混合动力系统关闭或有故 障时，发动机按油门踏板指令工作。
＋
4.1混合动力汽车的结构
通过在混合动力汽车上使用电机，使得动力系统可以 按照整车的实际运行工况要求灵活调控，而发动机保持在 综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。混合 动力汽车就是在纯电动汽车上加装一套内燃机，其目的是 减少汽车的污染，提高纯电动汽车的行驶里程。
4.1混合动力汽车的结构
4.1混合动力汽车的结构
混合动力汽车常用的动力电池包括飞轮电池、超级电 容、电化学电池和燃料电池等。电池一般是作为混合动力 汽车的辅助能源，只有在汽车起动发动机或电动机辅助驱 动时才使用。
4.1混合动力汽车的结构
1.飞轮电池 飞轮电池是一种以动能方式储能量的机械电池，包括
电机/发电机、功率转换、电子控制、飞轮、磁浮轴承和 真空壳，具有高功率能量比、高功率、长寿命和环境适应 性好。
混合动力汽车
4.1 结构 4.2 分类和工作原理 4.3 普锐斯发动机 4.4 普锐斯底盘 4.5 故障诊断与排除
20世纪90年代以来， 世界各国对改善环保的呼 声日益高涨，各种各样的 电动汽车脱颖而出。但是 电池技术问题阻碍了电动 汽车的应用。现实迫使工 程师们想出了一个两全其 美的办法，开发了一种混 合动力装置的汽车。所谓 混合动力装置就是将电动 机与辅助动力单元组合在 一辆汽车上做驱动力，辅 助动力单元实际上是一台 小型燃料发动机。
新能源汽车4纯电动汽车
噪声和振动小
能源效率高，多样化 内部空间布置灵活性大 结构相对简单，使用维修方便 动力电源使用成本高，续驶里程短
11
第四章 纯电动汽车
1 2 3 4 5
概述 纯电动汽车的结构与原理
纯电动汽车的核心技术 纯电动汽车的充电
纯电动汽车实例
12
第二节 纯电动汽车的结构与原理
相比于内燃机汽车，纯电动汽车用电力驱动控制系统取代了发动机， 用电子输入装置取代了节气门，用动力电池组取代了油箱，所以，纯电 动汽车主要由电力驱动控制系统、底盘、车身以及各种辅助装置组成。 电力驱动控制系统既决定了整个纯电动汽车的结构组成及其性能， 也是电动汽车的核心，它相当于传统汽车中的发动机，与其他功能以机 电一体化方式相结合，这也是区别于传统内燃机汽车的最大不同点。
1 2 3 4 5
概述 纯电动汽车的结构与原理
纯电动汽车的核心技术 纯电动汽车的充电
纯电动汽车实例
25
第四节 纯电动汽车的充电
4.1 充电的基本功能
对电网进行电力变换并提供直流电
供给与蓄电池额定条件相对应电力
当蓄电池充满电后自动停止充电
26
4.2 充电方式
常规充电 方式
1
快速充电 方式
无线充电 方式
驾驶室显示操控台
类似于传统汽车驾驶 室的仪表盘，不过其 功能根据电动汽车驱 动的控制特点有所增 减，其信息指示更多 地选用数字或液晶屏 幕显示。
辅助装置
为提高汽车的操控性、 舒适性、安全性而设 置的，可根据需要进 行选用。
17
第四章 纯电动汽车
1 2 3 4 5
概述 纯电动汽车的结构与原理
纯电动汽车的核心技术 纯电动汽车的充电
纯电动汽车实例
新能源汽车第4章燃料电池电动汽车认知课件
2024/7/25
4.2.1 燃料电池发电系统
➢ 燃料电池发电系统是用燃料电池模块通过电化学过程 将反应物（燃料和氧化剂）的化学能转化为电能（直 流或交流电）和热能的系统，主要由燃料电池模块、 氢燃料供应与处理系统、氧化剂处理系统、增湿系统 、通风系统、水管理系统、热管理系统、功率调节系 统及自动控制系统等组成。
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4.2 燃料电池
➢ 燃料电池（FC）是一种化学电池，它直接把物质发生化学反 应时释放出的能量变换为电能，工作时需要连续地向其供给活 物质（起反应的物质）——燃料和氧化剂。由于它是把燃料通 过化学反应释放出的能量变为电能输出，所以被称为燃料电池
➢ 根据燃料电池中使用电解质种类的不同，可分为质子交换膜燃 料电池（PEMFC）、碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池 （PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃 料电池（SOFC）、直接甲醇燃料电池（DMFC）等。
➢ （5）低噪声。燃料电池属于静态能量转换装置，除了空气 压缩机和冷却系统以外无其他运动部件，因此与内燃机汽车 相比，运行过程中噪声和震动都较小。
➢ （6）设计方便灵活。燃料电池汽车可以按照X－By－Wire 的思路进行汽车设计，改变传统的汽车设计概念，可以在空 间和重量等问题上进行灵活的配置。
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力密度却比质子交换膜燃料电池的密度低十几倍。 ➢ （3）性能可靠，可用非贵金属作催化剂。 ➢ （4）是燃料电池中生产成本最低的一种电池。 ➢ （5）是技术发展最快的一种电池，主要为空间任务，包括航
天飞机提供动力和饮用水。用于交通工具，具有一定的发展和 应用前景。 ➢ （6）使用具有腐蚀性的液态电解质，具有一定的危险性和容 易造成环境污染。
4.2.1 燃料电池发电系统
4.2.1 燃料电池发电系统
➢ 燃料电池发电系统是用燃料电池模块通过电化学过程 将反应物（燃料和氧化剂）的化学能转化为电能（直 流或交流电）和热能的系统，主要由燃料电池模块、 氢燃料供应与处理系统、氧化剂处理系统、增湿系统 、通风系统、水管理系统、热管理系统、功率调节系 统及自动控制系统等组成。
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4.2 燃料电池
➢ 燃料电池（FC）是一种化学电池，它直接把物质发生化学反 应时释放出的能量变换为电能，工作时需要连续地向其供给活 物质（起反应的物质）——燃料和氧化剂。由于它是把燃料通 过化学反应释放出的能量变为电能输出，所以被称为燃料电池
➢ 根据燃料电池中使用电解质种类的不同，可分为质子交换膜燃 料电池（PEMFC）、碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池 （PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃 料电池（SOFC）、直接甲醇燃料电池（DMFC）等。
➢ （5）低噪声。燃料电池属于静态能量转换装置，除了空气 压缩机和冷却系统以外无其他运动部件，因此与内燃机汽车 相比，运行过程中噪声和震动都较小。
➢ （6）设计方便灵活。燃料电池汽车可以按照X－By－Wire 的思路进行汽车设计，改变传统的汽车设计概念，可以在空 间和重量等问题上进行灵活的配置。
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力密度却比质子交换膜燃料电池的密度低十几倍。 ➢ （3）性能可靠，可用非贵金属作催化剂。 ➢ （4）是燃料电池中生产成本最低的一种电池。 ➢ （5）是技术发展最快的一种电池，主要为空间任务，包括航
天飞机提供动力和饮用水。用于交通工具，具有一定的发展和 应用前景。 ➢ （6）使用具有腐蚀性的液态电解质，具有一定的危险性和容 易造成环境污染。
4.2.1 燃料电池发电系统
新能源汽车概论 课件 第四章 纯电动汽车
04 纯电动汽车
New
Energy
Vehicles
新能源汽车概论
任务1 纯电动汽车技术特点
学习目标： 1.了解宝马i3纯电动汽车技术特点。 2.熟悉低压、高压配电结构特点。 职业素养要求： 1.严格执行汽车检修规范，养成严谨科学的工作态度。 2.养成总结训练结果的习惯，为下次训练积累经验。 3.养成团结协作的精神。 4.严格执行5S现场管理。
新能源汽车概论
（1）充电接口模块LIM， 如图4-24所示。 LIM 可实现车辆与充电站之间的通信。通过总线端 30F 为 LIM 控制单元供电。在 LIM 内带有一个用于 PT-CAN 的终端电阻。此外插入充电电缆时，LIM 可唤醒车辆车载网络内的控制单元。此外还有一根导线 直接由 LIM 控制单元连接至电机电子装置。只有当 LIM 控制单元通过该导线上的信号授权充电过程时， 电机电子装置才会开始转换电压从而执行充电过程。LIM 的主要任务是：1）通过控制和接近导线与 EVSE 进行通信；2）协调充电过程；3）控制用于显示充电状态的 LED；4）控制用于锁止充电接口盖的 电机；5）控制用于锁止充电插头的电机。
1.蓄电池型号
（1）20 Ah AGM 蓄电池；（2）40 Ah 铅酸蓄电池。所装12V蓄电池型号取决于：1）车辆配
置；2）国家规格；3）增程器。
新能源汽车概论
三、高压系统结构 1.动力总成系统 动力总成由动力电机和变速器组成。动力电机根据结构分为直流有刷电机和直流无刷电机以及交流电 机。永磁同步电机系统以其高效、高控制精度、高转矩密度等特点在纯电动汽车电驱动系统中具有很 高的应用价值，同时要求其能在车辆使用环境下具有良好的动态性能。纯电动汽车对电机也有较高的 要求，为满足在纯电动模式下起动及纯电动续驶里程、加速和高速行驶的要求，纯电动汽车需要较大 输出功率、低速时高转矩和调速范围宽的电机；另外考虑到整车布置和使用寿命等因素，应尽量选取 高密度、小型轻量化、高效率、高可靠性、高耐久性、强适应性的电机。就现有技术而言，永磁同步 电机是个较好的选择。
New
Energy
Vehicles
新能源汽车概论
任务1 纯电动汽车技术特点
学习目标： 1.了解宝马i3纯电动汽车技术特点。 2.熟悉低压、高压配电结构特点。 职业素养要求： 1.严格执行汽车检修规范，养成严谨科学的工作态度。 2.养成总结训练结果的习惯，为下次训练积累经验。 3.养成团结协作的精神。 4.严格执行5S现场管理。
新能源汽车概论
（1）充电接口模块LIM， 如图4-24所示。 LIM 可实现车辆与充电站之间的通信。通过总线端 30F 为 LIM 控制单元供电。在 LIM 内带有一个用于 PT-CAN 的终端电阻。此外插入充电电缆时，LIM 可唤醒车辆车载网络内的控制单元。此外还有一根导线 直接由 LIM 控制单元连接至电机电子装置。只有当 LIM 控制单元通过该导线上的信号授权充电过程时， 电机电子装置才会开始转换电压从而执行充电过程。LIM 的主要任务是：1）通过控制和接近导线与 EVSE 进行通信；2）协调充电过程；3）控制用于显示充电状态的 LED；4）控制用于锁止充电接口盖的 电机；5）控制用于锁止充电插头的电机。
1.蓄电池型号
（1）20 Ah AGM 蓄电池；（2）40 Ah 铅酸蓄电池。所装12V蓄电池型号取决于：1）车辆配
置；2）国家规格；3）增程器。
新能源汽车概论
三、高压系统结构 1.动力总成系统 动力总成由动力电机和变速器组成。动力电机根据结构分为直流有刷电机和直流无刷电机以及交流电 机。永磁同步电机系统以其高效、高控制精度、高转矩密度等特点在纯电动汽车电驱动系统中具有很 高的应用价值，同时要求其能在车辆使用环境下具有良好的动态性能。纯电动汽车对电机也有较高的 要求，为满足在纯电动模式下起动及纯电动续驶里程、加速和高速行驶的要求，纯电动汽车需要较大 输出功率、低速时高转矩和调速范围宽的电机；另外考虑到整车布置和使用寿命等因素，应尽量选取 高密度、小型轻量化、高效率、高可靠性、高耐久性、强适应性的电机。就现有技术而言，永磁同步 电机是个较好的选择。
新能源汽车结构与检修课件-第四章驱动电机及控制系统
机械效率
在额定运行时电机轴上输出的机械功率与电机在额定运行时电源输入
到电机定子绕组上的功率之比值。
电机及控制器整 电机转轴输出功率除以控制器输入功率
体效率
温升
电机在运行时允许升高的最高温度。
（2）各种驱动电机的基本性能比较
项目 功率密度 过载能力（%） 峰值效率（%） 负荷效率（%） 功率因数（%） 恒功率区 转速范围（rpm） 可靠性 结构的坚固性 电机的外形尺寸 电机质量
却很大，因此产生一定的主磁通所需要的励磁电流较大， 一般为额定电流的20~50%。励磁电流是无功电流，励 磁电流较大是异步电动机功率因数较低的主要原因。为
提高功率因数，必须减小励磁电流，最有效的方法就是 减小气隙长度。异步电动机的气隙大小一般为0.2~1.5 mm左右。
(5)小型化、轻量化 直流电动机的转子部分含有较大比例的铜, 如电枢绕
组和换向器铜片, 所以与其他类型的电动机相比, 直流电 动机的小型化和轻量化更难以实现。 目前可以通过采用 高磁导率、 低损耗的电磁钢板减少磁性负荷, 虽然增加了 成本, 但可以实现轻量化 。
(6)免维护性 对于电刷, 根据负荷情况和运行速度等使用条件的不
直流电动机 低 200
85-89 80-87 ------------4000-6000 一般
差 大 重
三相异步电动机 中
300-500 94-95 90-92 82-85 1：5
12000-20000 好 好 中 中
永磁同步电动机 高 300
95-97 97-85 90-93 1：2.25 4000-10000 优良 一般
他励
并励
串励
图4-6直流电机的励磁方式
复励
直流电机励磁绕组所耗功率虽只占整个电机功率的1～3%， 但其性能随励磁方式不同产生很大差别，电动机的机械特性 也大不相同，如图4-7所示
第4章 纯电动汽车
4.2 纯电动汽车发展现状
• ⒈国外发展现状
• 近几十年来，发达国家为电动车的开发投 入了大量的人力和财力，电动车的各项相 关技术也取得了重大的进展。从1976年美 国制订电动车辆研究计划以来，通用公司 和福特公司都投入大量资金进行电动汽车 的研发，但是由于纯电动车目前世界各国 政府及各大汽车公司都十分重视电动汽车 发展。
• 宝马公司于2010年在北京、深圳两个 城市开展了纯电动汽车MINI-E的用户实 路测试活动。
• BMW i3和i8概念车已经进入量产计划， 据称最早在2013年投产。其中i3为纯电 动汽车，i8则是插电式混合动力跑车。
2012年北京汽车展上部分电动汽 车
奔驰Smart 宝马i3
大众UP!
本田飞度
美国
欧盟
日本
提出2015年普及100万 辆PHEV的目标；出台对 PHEV的税收优惠： 2500-15000美元/台 PHEV；
安排24亿美元支持PHEV 研发与产业化，对锂离 子动力电池研发与生产 的支持资金占15亿美元
欧盟将发放70亿欧元贷 款支持制造商生产清洁 与节能汽车；
德国政府提出2020普及 100万辆BEV和PHEV的目 标，制定了14亿欧元的 国家创新计划（氢燃料 电池汽车）与5亿欧元的 电动汽车示范计划；
• 最高车速140km/h，续驶里 程160公里，锂离子电池， 电动机的输出功率80千瓦， 扭矩峰值280牛·米。在家使 用200伏交流电充电，需要8 小时充满，快速充电：30分 钟可充至80％。
• 截止2011年11月，聆风在日 本、美国、欧洲等地销量近 2万辆，售价376万日元，约 合40,600美元。政府补贴77 万日元。经过政府补贴后， 在欧洲多数国家的售价将低 于30,000欧元。
《新能源汽车技术》PPT课件
《新能源汽车技术》PPT课件项目7电动汽车-电空调系统7.1电空调系统的分类纯电动汽车空调最大的特点在于采用电动压缩机驱动空调系统进行工作，没有发动机余热用于车内采暖。
需要解决的问题包括：适合电动汽车汽车空调系统的全封闭电动压缩机和高效的供热系统已补偿由于缺少发动机冷却水系统造成的缺少余热。
7.2不同电空调系统构成及工作原理7.2.1电驱动热泵式空调系统电驱动热泵式空调系统，其将电池组的直流电经逆变器转换为空调压缩机的驱动电机供电，空调电机带动热泵压缩机旋转，从而形成蒸气压缩循环，产生制冷/制热效果。
该系统工作原理如图5-1所示。
7.2.3余热空调及复合热泵空调系统利用燃料电池废热的吸收式制冷空调系统，燃料电池热管理系统的主换热器与吸收式制冷系统的发生器直接相通，消除了二次换热引起的能量耗损。
主换热器上部接有旁通支路，当燃料电池的热量大于所需值时，可由此支路经系统的辅助换热器排出。
辅助换热器、吸收器、冷凝器由一套冷却系统通至车外的换热器冷却。
7.2.4冷热联合储能式电动汽车空调系统冷热联合储能式电动汽车空调系统可通过车载蓄能器储存一定的冷量或热量，满足汽车行驶时所需的空调负荷。
按蓄冷方式的不同可分为:载冷剂循环式冰蓄冷和制冷剂直接蒸发式冰蓄冷;按融冰方式的不同可分为:外融冰和内融冰。
采用冷热联合储能式，在相同动力性能下，节约成本约20%；在相同的成本下，提高整车续航能力约30%。
7.3电动压缩机的工作方式和特点对于电动压缩机制冷空调系统来说,在纯电动以及燃料电池电动汽车上电动压缩机的驱动方式有两种：一是压缩机直接由主驱动电机通过皮带驱动,称为非独立式驱动；二是利用一个小功率电机来驱动压缩机,直接从电池组取电,可以同轴驱动，也可以在由皮带驱动,称为独立式驱动。
在混合动力平台车型上,还可以采用发动机和电机混合驱动。
7.4电空调系统的优缺点1)电驱动压缩机空调系统可以采用全封闭的HFC134a(目前主要汽车空调用制冷剂)系统及制冷剂回收技术,整体的高度密封性可以减小正常运行以及修理维护时制冷剂的泄漏损失,从而减少了对环境的污染。
新能源汽车——第4章电动汽车电机驱动系统-2023年学习资料
4.2.1直流电动机的分类->各种励磁方式直流电动机的电路如图所示。-U-a他励-b并励-c串励-d积复励 e差复励-第15页
4.22直流电动机的结构与特点->1.直流电动机的结构->直流电动机由定子与转子两大部分构成，定子和转子之 的-间隙称为气隙。-励磁绕组机座主磁极-换向极-端盖-换向器电刷装置-风扇-电枢槽-电枢绕组-电枢铁心-磁 （机座）-动hhh血-Φ⊕⊕⊕⊕-电枢齿-毂轮-换向极绕组-底脚-第16页
4.1.4电动汽车电机驱动系统的发展趋势->-1电机的功率密度不断提高，永磁电机应用范围不断扩-大。-2电 的工作转速不断提高，回馈制动的高效区不断拓-宽。-3电驱动系统的集成化和一体化趋势更加明显。-电驱动系统的 合度与电功率比不断增加。->（5车用电驱动控制系统的集成化和数字化程度不断加大。-第9页
4.2.1直流电动机的分类->2.并励直流电动机->并励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组相并联，共用同一电，性能与他励直流电动机基本相同。并励绕组两端电压就-是电枢两端电压，但是励磁绕组用细导线绕成，其匝数很多， 因此具有较大的电阻，使得通过它的励磁电流较小。->3.串励直流电动机->串励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组 联后，再接于直流-电源，这种直流电动机的励磁电流就是电枢电流。这种电动-机内磁场随着电枢电流的改变有显著的 化。为了使励磁绕-组中不致引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好-所以串励直流电动机通常用较粗的导线 成，它的匝数较少-第13页
4.1.1电动汽车电机驱动系统的组成与类型->2.电动汽车电机驱动系统的类型->电动汽车电机驱动系统按所选 动机的类型可分为：->1直流电动机；->2无刷直流电动机；->3异步电动机；->4永磁同步电动机；->5开 磁阻电动机等。-第5页
第4章电动汽车的驱动电动机及其调速控制方式(PPT38页)
图4-13 混合励磁式同步电动机
4.1 电动汽车的驱动电动机
4. PM电动机的特点 5. 永磁磁阻同步电动机的机械特性 6. 应用举例 7. 数学模型
4.1 电动汽车的驱动电动机
图4-15 SPM的等效电路
4.1 电动汽车的驱动电动机
图4-16 IPM的等效电路
4.1 电动汽车的驱动电动机
4.1.5 开关磁阻电动机
中 重
10
大 一般 最好 低
感应电动机 宽 中
90~95 90~92 较宽
中 中
8~10
中 好 好 高
永磁电动机 窄 高
95~97 85~97
宽 高 轻
10~15
小 优秀 好 高
开关磁阻电动机 很宽 较高 <90 78~86 很宽 高 轻
8~10
小 好 好 一般
4.1 电动汽车的驱动电动机
4.1.2 直流电动机
1. 分类 2. 性能特点 3. 三相异步感应电动机的转矩与机械特性
4.1 电动汽车的驱动电动机
图4-5 三相异步电动机的机械特性
4.1 电动汽车的驱动电动机
图4-6 相电压U1对转矩与转速的关系曲线的影响
4.1 电动汽车的驱动电动机
图4-9 不同的电压幅值和频率下的转矩与转速的关系曲线
4.1 电动汽车的驱动电动机
图4-1 电动汽车驱动电动机的分类
4.1 电动汽车的驱动电动机
3. 驱动系统电动机的选择
表4-3 电动汽车常用驱动电动机性能比较
项目
功率范围 功率密度 峰值效率/% 负荷效率/% 转速范围 转矩/电流比
质量 成本/ （美元/kW） 外形尺寸 可靠性 调速控制性能
控制器成本
直流电动机 宽 低
4.1 电动汽车的驱动电动机
4. PM电动机的特点 5. 永磁磁阻同步电动机的机械特性 6. 应用举例 7. 数学模型
4.1 电动汽车的驱动电动机
图4-15 SPM的等效电路
4.1 电动汽车的驱动电动机
图4-16 IPM的等效电路
4.1 电动汽车的驱动电动机
4.1.5 开关磁阻电动机
中 重
10
大 一般 最好 低
感应电动机 宽 中
90~95 90~92 较宽
中 中
8~10
中 好 好 高
永磁电动机 窄 高
95~97 85~97
宽 高 轻
10~15
小 优秀 好 高
开关磁阻电动机 很宽 较高 <90 78~86 很宽 高 轻
8~10
小 好 好 一般
4.1 电动汽车的驱动电动机
4.1.2 直流电动机
1. 分类 2. 性能特点 3. 三相异步感应电动机的转矩与机械特性
4.1 电动汽车的驱动电动机
图4-5 三相异步电动机的机械特性
4.1 电动汽车的驱动电动机
图4-6 相电压U1对转矩与转速的关系曲线的影响
4.1 电动汽车的驱动电动机
图4-9 不同的电压幅值和频率下的转矩与转速的关系曲线
4.1 电动汽车的驱动电动机
图4-1 电动汽车驱动电动机的分类
4.1 电动汽车的驱动电动机
3. 驱动系统电动机的选择
表4-3 电动汽车常用驱动电动机性能比较
项目
功率范围 功率密度 峰值效率/% 负荷效率/% 转速范围 转矩/电流比
质量 成本/ （美元/kW） 外形尺寸 可靠性 调速控制性能
控制器成本
直流电动机 宽 低
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