纯电动汽车结构及其原理

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2.4.1 电动轮驱动
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2.4.1带边轮减速器的电动轮驱动方 式
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2.4.1 电动机-驱动桥组合式
• 如图所示,电动机-驱动桥组合式的布置方式取 消了离合器和变速器,但有减速差速机构,由一 台电动机驱动两个车轮旋转,其优点是可以继续 沿用当前发动机汽车中的动力传动装置,只需要 一组电动机和逆变器。这种方式对电动机的要求 较高,不仅要求电动机具有较高的启动转矩,而 且要求具有较大的后备功率,以保证电动汽车在 起动、爬坡、加速超车时的动力性。
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2.2 基本组成
4. 控制系统 • EV的控制系统主要是对动力电池组的管理和对电动
机的控制。 • 将加速踏板、制动踏板机械位移的行程量转换为电
信号,输入中央控制器,通过动力控制模块控制驱 动电动机运转。 • 计算动力电池组剩余电量和剩余续驶里程。 • 对整车低压系统的电子、电器装置进行控制。 • 采用各种各样的传感器、报警装置和自诊断装置等 ,对整个动力电池组—功率转换器—驱动电动机系 统进行监控并及时反馈信息和报警。
• 电机:采用高效率的电能转换系统和高效率的驱动电动机 ,提高电动机和驱动系统的效率。
• 车身和底盘:采用流线型车身,降低迎风面积和空气阻力 系数。采用轻金属材料、高强度复合材料和新型EV专用车 身和底盘结构,实现车身和底盘的轻量化,减轻整备质量 。采用低滚动阻力轮胎,降低行驶阻力。

再生制动:回收再生制动能量,延长行驶里程。 2020/3/30
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2.4.1 电动机中央驱动布置
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2.4.1 电动轮驱动
• 电动轮驱动的方式是将电动机及相应的减 速器布置在车轮上,如图所示。这种布置 方式可以省略传动轴和差速器等装置,简 化了传动系统结构;但是需要两台或四台 电动机,控制电路较复杂,而且将电动机 与车轮制成一体,必然加大汽车悬架的质 量。
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2.3.4 纯电动汽车组成与工作原理图
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2.4 纯电动汽车的布置形式
• 纯电动汽车的布置是指电源、驱动系统及 机械传动装置等的具体布置。由于电动汽 车的驱动电动机及其减速器的体积和质量 较内燃机要小,蓄电池虽然质量和体积较 大,但电池组可以分散,所以电动汽车的 总体布置较灵活。从电气控制的角度讲, 在汽车总体布置时,应使电源到控制器再 到电动机之间的大电流回路的导线尽可能 短,以减小回路的电压损失,保证汽车的 动力性和行驶里程的要求。
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• 江淮
纯电动轿车实例
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纯电动轿车实例
• 特斯拉
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纯电动客车实例
• 东风纯电动城市客车
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纯电动货车实例
• 东风纯电动货车 、东风纯电动扫地车
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2.2 基本组成
1.车载电源 2.电池管理系统 3. 驱动电动机 4. 控制系统 5. 车身及底盘 6. 安全保护系统
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2.4.1电动机—驱动桥组合式
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2.4.1电动机-驱动桥组合式
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2.4.1 双电动机驱动式
• 将电动机装到驱动轴上,直接由电动机实 现变速和差速转换,如图所示。这种传动 方式同样对电动机有较高的要求,要求有 大的起动转矩和后备功率;同时,这种方 式不仅要求控制系统有较高的控制精度, 而且要具备良好的可靠性,从而保证电动 汽车行驶的安全、平稳。
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2.2 基本组成
1. 车载电源 • 发展
(2)第二代高能电池:镍—镉电池、镍—氢电池、钠— 硫电池、钠—氯化镍电池、锂离子电池、锂聚合物 电池、锌—空气电池和铝—空气电池等 ◇优点:比能量和比功率都比铅酸电池高,大大提高 了EV的动力性能和续驶里程。 ◇缺点:有些高能电池需要复杂的电池管理系统和温 度控制系统,各种电池对充电技术有不同要求。而 且电化学电池中的活性物质在使用一定的期限后, 会老化变质以至完全丧失充电和放电功能而报废, 从2020/而3/30使EV的使用成本高。
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2.4.1 双电机驱动式
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2.4.2纯电动汽车布置实例
能,故需用电池管理系统来对整个动力电池组及其 每一单体电池进行监控,保持各个单体电池间的一 致性。 • 充电 动力电池组必须进行周期性的充电。高效率充电装 置和快速充电装置,是EV使用时所必须的辅助设备 。可采用地面充电器、车载充电器、接触式充电器 或感应充电器等进行充电。
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2.2 基本组成
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2.2 基本组成
小结
• 操纵:在操纵装置和操纵方法上继承或沿用内燃机汽车主 要的操纵装置和操纵方法,适应驾驶员的操作习惯,使操 作简单化和规范化。
• 控制:在EV控制系统中,采用全自动或半自动的机电一体 化控制系统,达到安全、可靠、节能、环保和灵活的目的 。
• 电池:提高电池的比能量和比功率,实现电池的高能化。
的功用是向电动机提供驱动电能、监测电 源使用情况以及控制充电机向蓄电池充电 。 • 纯电动汽车的常用电源有铅酸电池、镍镉 电池、镍氢电池、锂离子电池等。 • 纯电动汽车电池管理系统,它的主要功用 是对电动汽车用电池单体及整组进行实时 监控、充放电、巡检、温度监测等。
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2.3.3 纯电动车工作原理描述
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2.2 基本组成
6. 安全保护系统 • 高压安全
动力电池组具有高压直流电,必须设置安全保护系 统,确保驾驶员、乘员和维修人员在驾驶、乘坐和 维修时的安全。 • 故障处理 必须配备电气装置的故障自检系统和故障报警系统 ,在电气系统发生故障时自动控制EV不能起动等, 及时防止事故的发生。
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2.3.2 电力驱动系统
电力驱动系统 • 电力驱动系统主要包括电子控制器、功率转换器
、电动机、机械传动装置和车轮等。它的功用是 将存储在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动 能,并能够在汽车减速制动时,将车轮的动能转 化为电能充入蓄电池。 • 包括电动机驱动器、控制器及各种传感器,其中 最关键的是电动机逆变器。 • 电动机不同,控制器也有所不同。控制器将蓄电 池直流电逆变成交流电后驱动交流驱动电动机, 电动机输出的转矩经传动系统驱动车轮,使电动 汽车行驶。
3. 驱动电动机 • 驱动电动机是驱动EV行驶的唯一动力装置。 • 类型
直流电动机、交流电动机、永磁电动机和开关磁阻 电动机等。 • 再生制动 ◇再生制动是EV节能的重要措施之一。制动时电动机 可实现再生制动,一般可回收10%~15%的能量,有 利于延长EV行驶里程。 ◇在EV制动系统中,还保留常规制动系统和ABS制动 系统,以保证车辆在紧急制动时有可靠的制动性能.
统的真空泵等,也需要动力电池组提供动力电能。 • 低压电源
动力电池组通过DC/DC转换器,供应12V或24V低压 电,并储存到低压电池组中,作为仪表、照明和信 号装置等工作的电源。
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2.2 基本组成
2.电池管理系统 • 管理 ◇对动力电池组充电与放电时的电流、电压、放电深
度、再生制动反馈电流、电池温度等进行控制。 ◇个别电池性能变化后,会影响到整个动力电池组性
2.3.2 纯电动车三大系统
• 电力驱动系统由控制单元、驱动控制器、电动机 、机械传动装置和车轮等组成。
• 电源系统由蓄电池、能量管理系统和充电控制器 等组成。
• 辅助系统由辅助动力源(辅助电源和DC/DC功率 转换器)、动力转向系统、驾驶室显示操纵台和 辅助装置(照明、各种声光信号装置、车载音箱 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)等组 成。
◇建立充电站系统、报废电池回收和处理工厂,是推 广2020/E3/3V0 的关键问题。
2.2 基本组成
1. 车载电源 • 发展 (1)第一代EV电池:铅酸电池
◇优点:技术成熟,成本低。 ◇缺点:比能量和比功率低不能满足EV续驶里程和 动力性能的需求,但进一步发展了阀控铅酸电池、 铅布电池等,使铅酸电池的比能量有所提高。
• 当汽车行驶时,电力驱动系统经储存在蓄电池中 的电能高效地转化为车轮的动能,控制单元根据 加速踏板和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 、减速、制动控制,并能够将汽车车轮的动能转 换为电能充入蓄电池。电动机正常行驶时发挥其 主要的电动机功能,将电能转化为机械能;在减 速和下坡滑行时又被要求进行发电,将车轮的惯 性动能转化为电能。机械传动装置将电动机的驱 动转矩传输给汽车的驱动轴,从而带动汽车车轮 前进或后退。
2.2 基本组成
1. 车载电源 • 发展
(3)第三代电池:飞轮电池、超级电容器 飞轮电池是电能—机械能—电能转换的电池。 超级电容器是电能—电位能—电能转换的电池。 这两种储能器在理论上都具有很大的转换能力,而
且充电和放电方便迅速,但尚处于研制阶段。
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2.2 基本组成
1. 车载电源 • 高压电源 ◇动力电池组提供约155~380V高压直流电。 ◇动力电池组是供电机工作的唯一动力电源。 ◇空调系统的空压机,动力转向系统的油泵和制动系
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2.1 纯电动汽车分类
1).按用途分类 • (1)纯电动轿车; • (2)电动货车; • (3Fra Baidu bibliotek电动客车。
2).按驱动形式分类 • (1)直流电机驱动的电动汽车; • (2)交流电机驱动的电动汽车; • (3)双电机驱动的电动汽车; • (4)双绕组电机电动汽车; • (5)电动轮电动汽车。
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2.3.2 辅助动力源
• 辅助动力源一般为12V或24V的直流低压电 源,它主要给动力转向单元,制动力调节 控制、照明、空调、电动窗门、导航系统 、刮水器、收音机以及除霜装置等等各种 辅助装置提供所需的能源。
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2.3.2 纯电动车电源系统
电源系统 • 包括电源、能量管理系统和充电机等。它
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2.2 基本组成
1. 车载电源 • 组成
以动力电池组作为车载电源,用周期性的充电来补 充电能。
• 重要性 ◇动力电池组是EV的关键装备,储存的电能、质量和
体积,对EV性能起决定性影响,也是发展EV的主要 研究和开发对象。
◇ EV发展的症结在于电池,电池技术对EV的制约仍 然是EV发展的瓶颈。
2.3 纯电动汽车基本工作原理
• 纯电动汽车( Battery Electric Vechicle ,BEV ) 是由车载可充电蓄电池提供电能,由电 动机驱动的汽车。纯电动汽车的电动机相 当于传统汽车的发动机,蓄电池相当于传 统汽车的油箱。
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2.3.1纯电动汽车各子系统与工作原理
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2.4.1 纯电动汽车布置形式分类
• 1.电动机中央驱动 • 2.电动轮驱动 • 3.电动机驱动桥组合 • 4.双电动机驱动式
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2.4.1 电动机中央驱动
• 电动机中央驱动的布置方式与内燃机汽车 的布置方式相同,即将电动机放在发动机 的位置,动力经离合器、变速器、减速器 、差速器传至半轴及车轮。电动汽车的中 央驱动布置示意图如图所示。这种布置方 式的特点是:汽车的结构与传统布置相近 ,可以在内燃机汽车的基础上改装,其传 动装置和技术较成熟;只需一台驱动电动 机,控制电路较简单。
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2.2 基本组成
5. 车身及底盘 • 车身
EV车身造型特别重视流线型,以降低空气阻力系数。 • 底盘 ◇由于动力电池组的质量大,为减轻整车质量,采用
轻质材料制造车身和底盘部分总成。 ◇动力电池组占据的空间大,在底盘布置上还要有足
够的空间存放动力电池组,并且要求线路连接、充 电、检查和装卸方便,能够实现动力电池组的整体 机械化装卸。
电动汽车主要由电力驱动系统、电源系统和辅 助系统等三部分组成。
汽车行驶时,由蓄电池输出电能(电流)通 过控制器驱动电动机运转,电动机输出的转矩经 传动系统带动车轮前进或后退。
电动汽车续驶里程与蓄电池容量有关,蓄电 池容量受诸多因素限制。要提高一次充电续驶里 程,必须尽可能地节省蓄电池的能量。
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