6电动汽车的结构和工作原理

• THS系统是一个单排 单行星齿轮机构，其 有三个“接口”单行 星轮行星齿轮机构 （THS）的驱动模式 ： • 发动机输出轴与齿轮 架相连接， • ISG与太阳轮相连接， • 驱动电动机与内齿圈 相连接，
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实现： （1）发动机驱动模式； （2）发动机 ISG双混合驱动模式； （3）发动机、驱动电动机双混合驱动模式； （4）发动机、ISG和驱动电动机三混合驱动模式； （5）驱动电动机驱动模式； （6）驱动电动机与 ISG双混合驱动模式； （7）发动机带动ISG发电； （8）带动发动机起动； （9）回收制动反馈能量等。
混合动力汽车是能够从至少两类车载储能装置 （传统的汽、柴油机和电池与电动机）中获得动 力的汽车（Hybrid Electric Vehicle— HEV）。
一、混合动力电动汽车的分类
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1、混合动力汽车动力系统结构类型分类 （1）串联式混合动力汽车 车辆行驶系统的驱动力只来源于电动机的混 合动力汽车。 （2）并联式混合动力汽车 车辆行驶系统的驱动力由电动机及发动机同 时或单独供给的混合动力汽车。 （3）混联式混合动力汽车 具备串联式和并联式两种混合动力系统结构 的混合动力汽车。
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是由车载可充电蓄电池提供电能、由电动机驱 动的汽车（BEV）。 • 纯电动汽车的电动机相当于传统汽车的发动机， 蓄电池相当于原来的油箱。
一、纯电动汽车的分类
• 1．按照是否有辅助动力源分类
• （1）用纯蓄电池作为动力源的纯电动汽车
• （2）装有辅助动力源的纯电动汽车
• 辅助电力源有超级电容器或发电机组，用来改 善起动性能和增加续驶里程。
• 2．国外汽车公司开发的EV • （1）美国通用汽车公司EV-1电动轿车 • EV-1型电动轿车使用85％的电池组电量时，
EPA城市循环行驶里程112km，高速公路行驶可 达144km。
• （2）日本丰田汽车公司的 RAV4-EV • 在市内道路行驶条件下，其最高车速可达
125km/h，一次充电后的续驶里程为215km。 RAV4-EV采用免维修密封型Ni-MH动力电池组， 总电压288V。动力电池组采用强制性空气冷却， 动力电池组装在底盘中部和座椅的地板下面，可 以保证车厢有宽大的乘坐空间，驱动电动机为永 磁电动机，效率高，体积小，最大输出功率为 45kW。汽车制动时，电动机转换为发电机回收 制动能量。
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配置自主开发双离合器两挡自动变速箱和磷 酸铁锂动力电池，系统集成度、可靠性、整车性 能进一步提高，产品通过了型试认证，已得到美 国经销商的认可。
• （2）天津一汽夏利汽车股份有限公司 • 天津一汽以夏利“幸福使者”为基础平台开发 的电动轿车。 • 采用150A· h的镍-氢蓄电池， • 用直流电动机驱动，通过总线CAN系统对汽车 的各个总成进行控制。 • 最高车速50km/h，最大爬坡度15％，续驶里 程80km。
第六章 电动汽车的结构和工作原理 •
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第一节 纯电动汽车 第二节 混合动力电动汽车 第三节 燃料电池电动汽车
• 教学目的和要求： • 掌握电动汽车分类、工作原理、特点、发展趋 势。 • 本章重点： • 混合动力汽车 • 本章难点： • 燃料电池汽车 • 教学内容要点：
第一节 纯电动汽车
• 定义：
• 1、电动机中央驱动
• 特点： • 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 只驱动电动机，控制电路 较简单。
• 2、电动轮驱动 • 将电动机及相应的减速 器布置在车轮上。 • 特点： • 省略传动轴和差速器等 装置，简化了传动系统 结构。但是需要两只或 四只电动机，控制电路 较复杂，将电动机与车 轮制成一体，必然加大 汽车悬架的质量。
• 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 机进行启动、加速、 减速、制动控制。
三、纯电动汽车的布置型式
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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。
• 2、并联式混合动力电动汽车Parallel Hybrid Electric Vehicle（PHEV）
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• 与串联式混合动力电动汽车比： • 具有效率高、能量损失小、排放性能差的特点。 • 应用： • 适合于小型混合动力电动汽车。
2、混合动力汽车混合程度分类
• （1）微度混合动力汽车（Micro HEV） • 以发动机为主要动力源，电动机的峰值功率和发动机的额 定功率比≤5%，只具备停车停机功能的混合动力汽车。 • （2）轻度混合动力汽车（Mild HEV） • 以发动机为主要动力源，电动机作为辅助动力，电动机的 峰值功率和发动机的额定功率比为5%~15%，电动机可向车 辆行驶系统提供辅助驱动力矩，但不能单独驱动车辆行驶的 混合动力汽车。 • （3）中度混合动力汽车（Medium HEV） • 以发动机和/或电动机为动力源，电动机的峰值功率和发动 机的额定功率比为15%~40%，低速时可电机独立驱动的混 合动力汽车。 • （4）重度/全混合动力汽车（Full HEV） • 以发动机和/或电动机为动力源，电动机的峰值功率和发动 机的额定功率比大于40%，电动机可以独立驱动车辆行驶的 混合动力汽车。
• 存在一些主要问题： • 整车产品在续驶里程、可靠性和工程化上；
• 电池的比能量、安全性、可靠性、使用寿命等 方面在满足整车要求上； • 机、电池所需部分部件、材料要国产化，同时 在控制器基础硬件、芯片、高速CAN网关和信号 处理放大部件、电动附件还没有成熟的产品可用， 成本高，也依赖进口。
第二节 混合动力电动汽车 • • 定义：
（3）株洲时代集团的TEG6120EV-2型电动大客车 TEG6120EV-2型电动大客车有38个座位， TEG6120EV-2型电动大客车采用水平铅酸电池 为电力电源，电池管理系统对电池组的SOC进行 监控计算。
驱动电动机为三相交流异步电动机，采用直接转矩/矢 量控制技术进行控制，使电动机控制在最佳工况下运转， 整车采用ECU控制器和总线系统CAN对整车进行全网络化 控制。
五、纯电动汽车的特点和发展方向 • 1、特点
• 优点: • 纯电动汽车具有无污染、噪声低、结构简单、 使用维修方便、能源效率高-电动汽车停车时不消 耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发 电机，实现制动减速时能量的再利用,多样化等。 缺点: • 动力电源使用成本高、续驶里程短。
• 2、发展方向 • 纯电动汽车发展的关键在于电池，攻关重点集
• 一般控制策略是起步或低负荷行驶时用电池电能 驱动； • 匀速行驶时由发动机提供动力； • 加速行驶时，发动机与电池共同提供动力； • 停车或滑行时，发动机带动发电机向电池充电； • 制动和减速时通过能量回收系统向电池充电。
（2）普锐斯的维修知识
• 1)维修注意事项 • ①发动机维修注意事项 • 检查或维护发动机室时应遵守的注意事项： • a）电源开关ON位置时，普锐斯的发动机自动 ON和OFF（仪表板的READY灯亮）。维护发动 机室前，应该将HV主系统OFF。 • b）解除检查模式前行驶可能损坏变速驱动桥。 • c）在检查模式下，主警告灯点亮时，解除检查 模式来检查诊断区域。
二、混合动力电动汽车的结构与工作原理
• 1、串联式混合动力电动汽车Series Hybrid Electric Vehicle（SHEV）
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• 能量转换效率比传统汽车低。 • 应用： • 适用于环保要求较高、车速低的城市大型 客车使用。
• 3、电动机一驱动桥组 合式
• 取消了离合器和变速器， 但具有减速差速机构，由 1台电动机驱动两车轮旋 转。 • 优点：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 机具有较高的起动转矩， 而且要求具有较大的后备 功率，以保证电动汽车的 起动、爬坡、加速超车等 动力性。
• 机械传动装置和车轮等
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电源系统：蓄电池电源、能量管理系统和充电控制器
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辅助系统：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
• 2．按照蓄电池的种类不同分类
• 铅酸蓄电池电动汽车 • 锂离子电池电动汽车 • 镍-氢电池电动汽车等
• 3．按动力驱动控制系统的结构型式不同分类
• • • • 直流电动机驱动的电动汽车 交流电动机驱动的电动汽车 双电动机驱动的电动汽车 电动轮电动汽车
二、纯电动汽车的结构与工作原理
• 组成： • 电力驱动系统：控制单元、驱动控制器、电动机、
• 3、混联式混合动力电动汽车 Split Hybrid Electric Vehicle（PSHEV）
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4.不同类型的混合动力电动汽车类型的比较
三、混合动力电动汽车的应用
• 1、日产Altima双电动 机混合动力轿车
• 配备了2.5升双顶置凸轮 轴四缸L4汽油发动机，平 均耗油量为: 34mile/USgal

• 2、福特Escape 四驱 混合动力系统
• 前轮驱动的标配为2.3L、直列 四缸发动机，最大功率为 133hp，城市工况和高速时每 加仑燃油可分别行驶34mile和 30mile。 • 四轮驱动的福特Escape同样配 备了2.3L、直列四缸发动机， 最大功率仍为133hp的混合发 动机，它在城市工况和高速时 每加仑燃油可分别行驶29mile 和27mile。可任选自动或是手 动的变速器。
①发动机维修注意事项
• 激活混合动力系统时应遵守的注意事项： • a）将电源开关切换为ON（在IG位置），断开 蓄电池。如果重新连接时钥匙不在钥匙孔内，则 可能输出DTC B2799。 • b）蓄电池断开又重新连接或者警告灯亮起时， 初次按下电源开关可能无法启动该系统，则再次 按下电源开关可以启动。
• 3、长安杰勋混合动力 汽车
4、Prius 混合动力电动汽车
• （1）Prius 混合动力电 动汽车基本结构
• 采用发动机前置，4×2前轮驱 动的布置形式。 • 采用经过强化后的INZ-FXE1.5L、直列4缸、16气门， Atkinson循环“高膨胀比”的 汽油发动机。 • 发动机的尺寸更加紧凑，采用 铝合金缸体减轻了发动机的质 量，使得INZ-FXE汽油发动机 的效率比传统发动机的效率高 80％。在汽车行驶速度低于 20km/h时，发动机自动关闭， 当电量不足时，发动机自行起 动，对蓄电池进行充电，供应 驱动电动机运行。
• 4、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。
• 特点： • 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。
四、纯电动汽车的应用 • 1．我国自主开发的EV • （1）天津清源纯电动汽车
中在提高电池性能、降低成本。 • 纯电动汽车的发展重点趋向小型乘用车；大型 公交车、市政、邮政等特殊用途车辆。 • 纯电动汽车大规模进入市场为时尚早。在车载 电源得到解决后，电动汽车必然会迅速地发展。
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我国纯电动汽车基本掌握整车动力系统匹配与 集成设计、整车控制技术，样车的动力性和能耗 水平与国外相当。 • 在小型纯电动汽车和大型公交车方面实现了小 规模生产和示范运行。