第一章 新能源汽车基础知识

• 电力驱动主模块
•
3、电机。电机在电动汽车中被要求承担着电动和发
电的双重功能，即在正常行驶时发挥其主要的电动机功能
，将电能转化为机械旋转能；而在降速和下坡滑行时又被
要求进行发电，将车轮的惯性动能转换为电能。电机与驱
动控制器所组成的驱动系统是电动汽车中最为关键的部件
，电动汽车的运行性能主要取决于驱动系统的类型和性能
•
2、能源管理系统。能源管理系统的主要功能是在汽
车行驶中进行能源分配，协调各功能部分工作的能量管理
，使有限的能量源最大限度地得到利用。能源管理系统与
电力驱动主模块的中央控制单元配合一起控制发电回馈，
使在电动汽车降速制动和下坡滑行时进行能量回收，从而
有效地利用能源，提高电动汽车的续程能力。能源管理系
统还需与充电控制器一同控制充电。
•
1、节能，不消耗石油。
•
2、环保，无污染，噪声和振动小。
•
3、能量主要是通过柔性的电线而不是通过刚性联轴
器和转轴传递，各部件的布置具有很大的灵活性。
•
4、驱动系统布置不同会使系统结构区别很大。
•
5、采用不同类型的电机(如直流电机和交流电机)会影
响到纯电动汽车的质量、尺寸和形状。
概述
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• 纯电动汽车的特点
使用比较广泛的是乙醇，乙醇来源广泛，制取技术成熟，
最新的一种利用纤维素原料生产乙醇的技术，其可利用的
原料几乎包括了所有的农林废弃物、城市生活有机垃圾和
工业有机废弃物。目前醇类汽车多使用乙醇与汽油或柴油
以任意比例掺和的灵活燃料驱动，既不需要改造发动机，
又起到良好的节能、降污效果。
概述
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• 氢燃料汽车
概述
• 新能源汽车的分类
•
1、电动汽车
•
2、燃气汽车
•
3、醇类汽车
•
4、氢燃料汽车
•
5、生物柴油汽车
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概述
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• 电动汽车
•
电动汽车大致分为纯电动汽车、燃料电池电动汽车和
混合动力电动汽车。电动汽车的一个共同特点是汽车完全 或部分由电力通过电机驱动，能够实现低排放和零排放。
概述
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种声光信号装置、车载音响设备、空调、刮水器、风窗除
霜清洗器、电动门窗、电控玻璃升降器、电控后视镜调节
器、电动座椅调节器、车身安全防护装置控制器等。它们
主要是为提高汽车的操控性、舒适性、安全性而设置的， 有些是必要的，有些是可选用的。
纯电动汽车的关键技术
• 电池及管理技术 • 整车轻量化技术 • 整车控制技术
• 辅助模块
•
3、驾驶室显示操纵台。它类同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。它与前
述电力驱动主模块中的中央控制单元结合，用计算机进行 控制。
纯电动汽车的结构与原理
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• 辅助模块
•
4、辅助装置。电动汽车的辅助装置主要有照明、各
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• 电力驱动主模块
•
2、驱动控制器。驱动控制器功能是按中央控制单元
的指令和电动机的速度、电流反馈。信号，对电动机的速
度、驱动转矩和旋转方向进行控制。驱动控制器与电动机
必须配套使用，目前对电动机的调速主要采用调压、调频 等方式，这主要取决于所选用的驱动电动机类型。
纯电动汽车的结构与原理
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电池及管理技术
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(1)结构 结构设计和优化，以满足图纸化制造的需求。 (2)热管理 提高热管理效率的设计。 (3)电气构成 传感器的选择，安全系统的设计，高、低压电气元器件的选择和设计。 (4)控制系统 SOC算法的开发，电池管理系统的设计和开发，整车控制策略的开发和优 化。
整车轻Байду номын сангаас化技术
•
6、不同类型的储能装置也会影响电动汽车的质量、
尺寸及形状。
•
7、能源效率高，多样化。
•
8、不同的补充能源装置具有不同的硬件和机构，如
蓄电池可通过充电器充电，或者采用替换蓄电池的方式。
•
9、结构简单，生产工艺相对成熟，使用维修方便。
•
10、动力电源使用成本高，续驶里程短。
概述
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• 按驱动结构布局分类
它除了供给汽车驱动行驶所需的电能外，也是供应汽车上
各种辅助装置的工作电源。蓄电池在车上安装前需要通过
串并联的方式组合成所要求的电压等级，为满足要求，可 以用多个12V或24V的蓄电池串联成96～384V高压直流电 池组，再通过DC/DC转换器供给所需的不同电压。
纯电动汽车的结构与原理
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• 车载电源模块
控式；而第四种即可实现电子差速控制。
•
概述 •
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概述
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• 按用途分类
•
纯电动汽车按其用途来分，目前主要有电动公交车和
电动轿车两类。由于纯电动汽车的能量不富裕特点，它也
较适合于某些性能要求不高的特定车辆，如游览观光车、
高尔夫球场车、电动自行车、电动三轮车和残疾人自驾车 等，当然按定义来说该类特定车辆不应属于汽车。
充电器进入涓流充电阶段。还有采用脉冲式电流进行快速
充电。
纯电动汽车的结构与原理
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• 电力驱动主模块
•
电力驱动主模块主要由中央控制单元、驱动控制器、
电动机、机械传动装置等组成。由于加速踏板、制动踏板
等操纵装置对于汽车驾驶员来说，是十分熟悉和习惯使用
的操纵装置。为适应驾驶员的传统操纵习惯，电动汽车仍
用。它根据加速踏板与制动踏板的输入信号，向驱动控制
器发出相应的控制指令，对电动机进行起动、加速、降速
、制动控制。在电动汽车降速和下坡滑行时，中央控制器
配合车载电源模块的能源管理系统进行发电回馈，即使蓄
电池反向充电。对于与汽车行驶状况有关的速度、功率、
电压信息还需传输到辅助模块加以显示。
纯电动汽车的结构与原理
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第一章 新能源汽车基础知识
第一节 新能源汽车的定义和分类
1 概述 2 新能源汽车的分类
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概述
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• 新能源汽车的定义
• 2007年11月1日，国家发展和改革委员会制定的《新能源 汽车生产准入管理规则》（下称《规则》）正式施行。 《规则》明确给出了新能源汽车的定义及分类，根据《规 则》，新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来 源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置）， 综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术 原理先进、具有新技术、新结构的汽车。
。作用在方向盘上的控制力，通过转向器和转向机构使转
向轮偏转一定的角度，实现汽车的转向。为提高驾驶员的
操控性，现代汽车都采用了动力转向，较理想的是采用电
子控制动力转向系EPS。电子控制动力转向系主要有电控
液力转向系和电控电动转向系两类，对于纯电动汽车较适
于选用电控电动转向系。
纯电动汽车的结构与原理
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•
归纳典型的基本结构主要有四种：传统的驱动模式、
电动机-驱动桥组合式驱动方式、电动机-驱动桥整体式驱
动方式、轮毂电机分散驱动方式。由于汽车转弯时，外侧
车轮的转弯半径比内侧车轮大，所以需要通过差速器来配
合两侧车轮转速不同的要求。前两种需采用具有行星齿轮
结构的机械式差速器 ；第三种的差速器可用机械式或电
，即省去了传统内燃机汽车的离合器。并由于电动机可以
容易地实现正反向旋转，所以也无需通过变速器中的倒档
齿轮组来实现倒车。
纯电动汽车的结构与原理
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• 辅助模块
•
辅助模块包括辅助动力源、动力转向单元、驾驶室显
示操纵台和各种辅助装置等。各个装置的功能与传统汽车 上的基本类同，其结构原理按电动汽车的特点有所区别。
• 燃气汽车
•
燃气汽车主要包括天然气汽车和液化石油气汽车。天
然气汽车又被称为“蓝色动力”汽车，主要以压缩天然气
（CNG）、液化天然气（LNG）、吸附天然气（ANG）
为燃料，常见的是压缩天然气汽车（CNGV）。液化石油
气汽车（LPGV）是以液化石油气（LPG）为燃料。
概述
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• 醇类汽车
•
醇类汽车就是以甲醇、乙醇等醇类物质为燃料的汽车，
保留了加速踏板、制动踏板及有关操纵手柄或按钮等。不
过在电动汽车上是将加速踏板、制动踏板的机械位移量转
换为相应的电信号，输入到中央控制单元来对汽车的行驶
实行控制。
纯电动汽车的结构与原理
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• 电力驱动主模块
•
1、中央控制单元。中央控制单元不仅是电力驱动主
模块的控制中心，也要对整辆电动汽车的控制起到协调作
，它直接影响着车辆的各项性能指标。
纯电动汽车的结构与原理
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• 电力驱动主模块
•
4、机械传动装置。电动汽车传动装置的作用是将电
动机的驱动转矩传输给汽车的驱动轴，从而带动汽车车轮
行驶。由于电动机本身就具有较好的调速特性，其变速机
构可被大大简化，较多的是为放大电动机的输出转矩仅采
用一种固定的减速装置。又因为电动机可带负载直接起动
•
1、辅助动力源。辅助动力源是供给电动汽车其他各
种辅助装置所需的动力电源，一般为12V或24V的直流低
压电源，它主要给动力转向、制动力调节控制、照明、空
调、电动窗门等各种辅助装置提供所需的能源。
纯电动汽车的结构与原理
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• 辅助模块
•
2、动力转向单元。转向装置是为实现汽车的转弯而
设置的，它由方向盘、转向器、转向机构和转向轮等组成
纯电动汽车的结构与原理
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• 车载电源模块
•
3、充电控制器。充电控制器是把电网供电制式转换
为对蓄电池充电要求的制式，即把交流电转换为相应电压
的直流电，并按要求控制其充电电流。充电器开始时为恒
流充电阶段。当电池电压上升到一定值时，充电器进入恒
压充电阶段，输出电压维持在相应值，充电器进入恒压充
电阶段后，电流逐渐减小。当充电电流减小到一定值时，
•
氢是清洁燃料，采用氢气作燃料，只需略加改动常规
火花塞点火式发动机，其燃烧效率比汽油高，混合气可以
较大程度地变稀，所需点火能量小，有利于节约燃料。氢 气也可以加入其它燃料（如 CNG）中，用于提高效率和 减少N02 排放。
第二节 纯电动汽车
1 概述 2 纯电动汽车的结构与原理
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概述
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1 概述 2 混合动力汽车的分类 2 混合动力汽车结构与原理
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概述
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•
混合动力汽车是指汽车动力传动系由两个或多个能同
时运转的单个动力传动系联合组成的汽车，汽车的行驶功
率依据实际的汽车行驶状态由单个动力传动系单独或多个
动力传动系共同提供。相比常规内燃机汽车和纯电动汽车，
下图所示的混合动力汽车动力传动系增加了整车能量管理
和综合控制系统，其主要作用在于以优化发动机的工作效
率为目标，协调发动机和驱动电机之间的动力分配，同时
进行动力电池组的电量管理。
概述 •
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混合动力汽车的分类
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（1）按照电动机相对发动机的功率比大小分
类型
主要特征
节油率
弱混
具有Start-Stop功能和能量 回收功能
5~10%
具有Start-Stop功能、能量 中混 回收功能、智能充电和电机
•
电动汽车可分为纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃
料电池电动汽车三大类，纯电动汽车是电动汽车的技术基
础。纯电动汽车就定义来说是单纯用蓄电池作为驱动能源
的汽车，它是涉及到机械、动力学、电化学、电机学、微
电子与计算机控制等多种学科的高科技产品，下图为法国
标致101型电动汽车。
概述
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概述
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• 纯电动汽车的特点
助力
10~25%
典型实例
丰田Vitz、长安CX30等混合动 力汽车
本田Civic、上海荣威750、上 海通用君越混合动力汽车等
具有Start-Stop功能、能量 强混 回收功能、智能充电和短距
离纯电动行驶功能
25~40%
丰田Prius、比亚迪F3DM、大众 捷达、本田Insight混合动力汽
车等
混合动力汽车的分类
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• 电力驱动控制系统
•
电力驱动控制系统的组成与工作原理如图所示，按工
作原理可划分为车载电源模块、电力驱动主模块和辅助模 块三大部分。
纯电动汽车的结构与原理
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纯电动汽车的结构与原理
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• 车载电源模块
•
车载电源模块主要由蓄电池电源、能源管理系统和充
电控制器三部分组成。
•
1、蓄电池电源。蓄电池是纯电动汽车的唯一能源，
纯电动汽车的结构与原理
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•
纯电动汽车的结构主要由电力驱动控制系统、汽车底
盘、车身以及各种辅助装置等部分组成。除了电力驱动控
制系统，其他部分的功能及其结构组成基本与传统汽车类
同，不过有些部件根据所选的驱动方式不同，已被简化或
省去了。为此首先需对电力驱动控制系统重点阐述。
纯电动汽车的结构与原理
1)先进的超低地板结构。 2)先进的能量源和动力驱动系统。 3)兼容无轨电车的电-电混合方案。 ① 在车顶上预留无轨电车座圈结构基础，车顶预 埋高压线路、低压控制线路、通信线路。 ② 按照无轨电车的技术要求，整车高压部件和车 身保证连接的二级绝缘。 ③ 整车尺寸参数 ④ 整车质量参数
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第三节 混合动力电动汽车