電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)與原理項(xiàng)目一 電動(dòng)汽車概述

Project1項(xiàng)目一電動(dòng)汽車概述任務(wù)電動(dòng)汽車概念與分類1電動(dòng)汽車基本構(gòu)成2電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)3電動(dòng)汽車概述學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)1電動(dòng)汽車概念與分類1.了解電動(dòng)汽車定義2.熟悉電動(dòng)汽車分類電動(dòng)汽車一、

電動(dòng)汽車定義電動(dòng)汽車是指由車載電源提供全部或部分動(dòng)力，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)等各項(xiàng)要求的汽車。電動(dòng)汽車的車載電源一般采用高效充電電池或燃料電池，其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力蓄電池或燃料電池相當(dāng)于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的油箱，是涉及機(jī)械、電子、電力、微機(jī)控制等多學(xué)科的高科技技術(shù)產(chǎn)品。二、

電動(dòng)汽車分類動(dòng)力電池純電動(dòng)汽車(BEV)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)燃料電池電動(dòng)汽車(FCEV)123純電動(dòng)汽車(BEV)是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車。純電動(dòng)汽車(BEV)不再需要內(nèi)燃機(jī)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于內(nèi)燃機(jī)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力蓄電池相當(dāng)于原來的油箱。代表車型有特斯拉S、北汽新能源EV200、比亞迪e6、江淮和悅、榮威E50等純電動(dòng)汽車(BEV)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)

混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV),是指能夠至少?gòu)南率鰞深愜囕d儲(chǔ)能中獲得動(dòng)力的汽車:一是可消耗的燃料，二是可再充電能/能量?jī)?chǔ)存裝置。按照動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（SHEV）并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（PHEV）混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（CHEV）123

串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（SHEV）又稱為增程式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。其主要特點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)不參與車輛驅(qū)動(dòng)，當(dāng)動(dòng)力蓄電池電量不足的時(shí)候，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的電能通過控制單元傳到動(dòng)力蓄電池。雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)、寶馬i3、傳祺GA5等混合動(dòng)力汽車均采用串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)。并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（PHEV）行駛系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)或單獨(dú)供給。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是可以單獨(dú)使用發(fā)動(dòng)機(jī)或驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，也可以同時(shí)使用驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)汽車行駛。本田IMA混合動(dòng)力系統(tǒng)，廣泛運(yùn)用在本土Insight、本田思域、本田雅閣（第七代）、本田飛度、本田CR-Z（如圖1-3所示）等車型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)

混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV),是指能夠至少?gòu)南率鰞深愜囕d儲(chǔ)能中獲得動(dòng)力的汽車:一是可消耗的燃料，二是可再充電能/能量?jī)?chǔ)存裝置。按照動(dòng)力混合程度微度混合型輕度混合型中度混合型1234重度混合型微度混合型又稱起-?；旌蟿?dòng)力汽車，電動(dòng)機(jī)僅作為內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)使用，不具備純電動(dòng)行駛模式。在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)(一般為12V)上加裝傳動(dòng)帶，形成發(fā)電-起動(dòng)一體式電機(jī)(BSG)，用來控制發(fā)動(dòng)機(jī)快速起動(dòng)和停止。一般情況下，電動(dòng)機(jī)的峰值功率和發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率比≤5%，在城市循環(huán)工況下節(jié)油率一般為5%～10%。輕度混合型汽車中，電池、電動(dòng)機(jī)功率所占的比例增大。采用集成起動(dòng)電動(dòng)機(jī)(ISG)，仍以發(fā)動(dòng)機(jī)為主要?jiǎng)恿υ础ｋ妱?dòng)機(jī)作為輔助動(dòng)力源被安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間并與主動(dòng)力相連，提供輔助驅(qū)動(dòng)力矩，但不能單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛行駛。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，被用作起動(dòng)機(jī)；在減速和下坡時(shí)，進(jìn)行能量回收時(shí)，被用作發(fā)電機(jī)。一般情況下，電動(dòng)機(jī)的峰值功率和發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率比為10%～15%。凱迪拉克XT528E采用90V輕混系統(tǒng)奧迪A8L搭載48V輕混系統(tǒng)中度混合型同樣采用了ISG系統(tǒng)，以發(fā)動(dòng)機(jī)和/或電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。與輕度混合動(dòng)力電動(dòng)汽車不同之處在于：采用的是高壓驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，在汽車加速或者大負(fù)荷工況時(shí)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)能夠輔助發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛，補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)本身動(dòng)力輸出的不足，提高整車性能。一般情況下，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的峰值功率和發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率比為15%～40%，在城市循環(huán)工況下節(jié)油率可以達(dá)到20%～30%。如：本田Insight、Accord和Civic。本田InsightCivic混合動(dòng)力汽車重度混合型以發(fā)動(dòng)機(jī)和/或驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，且驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)可以獨(dú)立驅(qū)動(dòng)車輛行駛。通常采用大容量動(dòng)力蓄電池和272～650V的高壓驅(qū)動(dòng)電機(jī)，同時(shí)還具有動(dòng)力切換裝置，用于發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)各自動(dòng)力的耦合和分離。一般情況下，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的峰值功率和發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率比＞40％，在城市循環(huán)工況下節(jié)油率可以達(dá)到30%～50%。燃料電池電動(dòng)汽車(FCEV),又稱燃料電池汽車,是一種用車載燃料電池裝置產(chǎn)生的電力作為動(dòng)力的汽車。車載燃料電池裝置所使用的燃料為高純度氫氣或含氫燃料經(jīng)重整所得到的高含氫重整氣。與通常的純電動(dòng)汽車比較，其動(dòng)力方面的不同在于燃料電池電動(dòng)汽車的電力來自車載燃料電池裝置，純電動(dòng)汽車所用的電力來自由電網(wǎng)充電的動(dòng)力蓄電池。燃料電池電動(dòng)汽車(FCEV)學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)2電動(dòng)汽車基本構(gòu)成1．認(rèn)知純電動(dòng)汽車的主要構(gòu)成。2.解讀純電動(dòng)汽車主要部件的功能。3.歸納純電動(dòng)汽車的特點(diǎn)。4.概述串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車主要構(gòu)成。5.區(qū)辨串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車工作模式。6.歸納串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車特點(diǎn)。7.概述燃料電池汽車的主要構(gòu)成。8.歸納燃料電池汽車的特點(diǎn)。一、純電動(dòng)汽車（BEV）

純電動(dòng)汽車（BEV）是以動(dòng)力蓄電池為儲(chǔ)能單元，以電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的車輛。其動(dòng)力系統(tǒng)主要由動(dòng)力蓄電池、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)組成，從電網(wǎng)取電或更換蓄電池獲得電力。純電動(dòng)汽車（BEV）的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)工藝相對(duì)成熟，缺點(diǎn)是充電速度慢，續(xù)駛里程短。1.純電動(dòng)汽車（BEV）基本構(gòu)成純電動(dòng)汽車（BEV）主要由電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、車載能源系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等部分組成典型電動(dòng)汽車組成框圖電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由整車控制器（VCU）、電機(jī)控制器（MCU）、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)裝置等構(gòu)成。它的功用是將存儲(chǔ)在動(dòng)力蓄電池中的電能高效地轉(zhuǎn)化為車輪的動(dòng)能，并能夠在汽車減速制動(dòng)時(shí)，將車輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能充入動(dòng)力蓄電池。北汽EV200整車控制器整車控制器（VCU）根據(jù)駕駛員意圖發(fā)出各種指令，電機(jī)控制器（MCU）響應(yīng)并反饋，實(shí)時(shí)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)輸出，以實(shí)現(xiàn)整車的怠速、前行、倒車、停車、能量回收以及駐坡等功能。（1）

電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)控制器（MCU）是電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制中心，通過控制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)電流實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的前進(jìn)、倒退，維持電動(dòng)汽車的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保證能夠按照駕駛員的意愿輸出合適的電流參數(shù)。電機(jī)控制器（MCU）以絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）模塊為核心，輔以驅(qū)動(dòng)集成電路、主控集成電路。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)是由電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的核心部件。應(yīng)用較多的有交流感應(yīng)電機(jī)、永磁同步電機(jī)等。北汽EV200采用永磁同步電機(jī)PMSM。它具有效率高、體積小、重量輕及可靠性高等優(yōu)點(diǎn)；是電能與機(jī)械能轉(zhuǎn)化的部件，且自身的運(yùn)行狀態(tài)等信息可以被采集到MCU；旋轉(zhuǎn)變壓器：用以檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，控制器解碼后可以獲知電機(jī)轉(zhuǎn)速；溫度傳感器：用以檢測(cè)電機(jī)的繞組溫度，控制器可以保護(hù)電機(jī)避免過熱。機(jī)械傳動(dòng)裝置將驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳輸給汽車的驅(qū)動(dòng)軸，從而帶動(dòng)汽車車輪行駛。由于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)本身具有較好的調(diào)速特性，其變速機(jī)構(gòu)被大大簡(jiǎn)化。同時(shí)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)可帶負(fù)載直接起動(dòng)，省去了內(nèi)燃機(jī)汽車的離合器；驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)可以容易地實(shí)現(xiàn)正反向旋轉(zhuǎn)，無須通過變速器中的倒擋齒輪組來實(shí)現(xiàn)倒車車載能源系統(tǒng)主要由動(dòng)力蓄電池、能量管理系統(tǒng)（BMS）、充電系統(tǒng)等組成。它的功用是向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電能、監(jiān)測(cè)電源使用情況以及控制充電機(jī)向動(dòng)力蓄電池充電。（2）車載能源系統(tǒng)

動(dòng)力蓄電池由若干單體蓄電池通過串聯(lián)和/或并聯(lián)構(gòu)成蓄電池模塊，再由若干蓄電池模塊經(jīng)過串聯(lián)和/或并聯(lián)構(gòu)成動(dòng)力蓄電池組。動(dòng)力蓄電池放置在一個(gè)密封并且屏蔽的電池箱里面，使用可靠的高低壓接插件與整車進(jìn)行連接。電池箱體的作用為承載并保護(hù)動(dòng)力蓄電池組及其內(nèi)部的電氣元件需要具有較高的強(qiáng)度和剛度并且防塵防水，其防護(hù)等級(jí)為IP67。北汽EV200動(dòng)力蓄電池組（3P91S）

電池管理系統(tǒng)（BMS）是動(dòng)力蓄電池保護(hù)和管理的核心部件。通過電壓、電流及溫度檢測(cè)等功能實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)的過壓、欠壓、過流、過高溫和過低溫保護(hù)，繼電器控制、荷電狀態(tài)（SOC）估算、充放電管理、均衡控制、故障報(bào)警及處理、其他控制器通信功能等功能；此外電池管理系統(tǒng)（BMS）還具有高壓回路絕緣檢測(cè)功能，以及為動(dòng)力電池系統(tǒng)加熱功能。北汽EV200電池管理系統(tǒng)（BMS）充電系統(tǒng)將商用交流電源轉(zhuǎn)換為動(dòng)力蓄電池充電所需的高壓直流源，包括快速充電系統(tǒng)與慢速充電系統(tǒng)。快速充電系統(tǒng)將充電樁輸出的高壓直流電源經(jīng)過快充接口、高壓控制盒連接到動(dòng)力蓄電池；而慢速充電系統(tǒng)則是將交流充電樁輸出的220V工頻正弦交流電經(jīng)過車載充電機(jī)整流、濾波和升壓變成高壓直流電后再通過高壓控制盒連接到動(dòng)力蓄電池。車載充電機(jī)固定安裝在電動(dòng)汽車上，具有為電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池安全、自動(dòng)充滿電的能力。輔助系統(tǒng)主要包括輔助動(dòng)力源、空調(diào)器、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、刮水器、照明和除霜裝置、冷卻系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)等。輔助動(dòng)力源主要由DC/DC轉(zhuǎn)換器和輔助電源組成，其功用是向動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、空調(diào)器及其他輔助設(shè)備提供動(dòng)力。在傳統(tǒng)汽車上，制動(dòng)系統(tǒng)真空助力器所需要的真空度來自于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管，這在電動(dòng)車上無法實(shí)現(xiàn)，因此需要配備電動(dòng)真空泵。（3）輔助系統(tǒng)2.純電動(dòng)汽車（BEV）基本構(gòu)成純電動(dòng)汽車高壓部件主要包括動(dòng)力蓄電池、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、電機(jī)控制器、空調(diào)壓縮機(jī)、PTC本體、DC/DC轉(zhuǎn)換器、車載充電機(jī)等，各高壓部件均經(jīng)過高壓控制盒與動(dòng)力電池連接。二、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（HEV）串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（SHEV）由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力蓄電池四個(gè)主要部件組成。動(dòng)力蓄電池的電能通過電機(jī)控制器直接輸送到驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)直接與驅(qū)動(dòng)橋相連并由它產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)汽車行駛。當(dāng)動(dòng)力蓄電池的荷電狀態(tài)（SOC）下降到預(yù)定值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，向動(dòng)力蓄電池充電，增加續(xù)駛里程，但發(fā)動(dòng)機(jī)僅用于發(fā)電，不直接參與車輛驅(qū)動(dòng)。并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（PHEV）主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力耦合器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和動(dòng)力蓄電池四個(gè)主要部件組成。發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)都能單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輪，也可以同時(shí)工作，共同驅(qū)動(dòng)車輛行駛。當(dāng)動(dòng)力