電動汽車概論（第2版）課件：純電動汽車

純電動汽車學習目標●了解純電動汽車性能指示●熟悉純電動汽車結(jié)構(gòu)與工作原理●了解純電動汽車設(shè)計基本方法●了解純電動汽車能量管理系統(tǒng)功能及組成純電動汽車第一節(jié)純電動汽車概述第二節(jié)純電動汽車性能指標第三節(jié)純電動汽車動力與傳動裝置參數(shù)匹配第四節(jié)純電動汽車蓄電池管理系統(tǒng)一、純電動汽車的特點第一節(jié)純電動汽車概述與傳統(tǒng)的燃油汽車和其他類型的電動汽車相比，純電動汽車的特點是：

*無污染，噪聲低

*能源效率高，且多樣化

*結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便

*動力電源使用成本高，續(xù)駛里程短純電動汽車（BatteryElectricVehicle，BEV）是指以蓄電池為車載電源，以電動機為唯一驅(qū)動力的電動汽車，通常簡稱為EV。一、純電動汽車的特點第一節(jié)純電動汽車概述與傳統(tǒng)的燃油汽車和其他類型的電動汽車相比，純電動汽車的特點是：

*無污染，噪聲低

*能源效率高，且多樣化

*結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便

*動力電源使用成本高，續(xù)駛里程短純電動汽車不產(chǎn)生排氣污染，是真正意義上的零污染汽車。純電動汽車電動機運轉(zhuǎn)時的噪聲比內(nèi)燃機小，因而純電動汽車行駛時的噪聲很小，大大提高了汽車的乘座舒適性。

*無污染，噪聲低一、純電動汽車的特點與傳統(tǒng)的燃油汽車和其他類型的電動汽車相比，純電動汽車的特點是：

*無污染，噪聲低

*能源效率高，且多樣化

*結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便

*動力電源使用成本高，續(xù)駛里程短純電動汽車能源效率更要高過燃油汽車。加之停駛時不消耗電能，又可以實現(xiàn)制動能量回收利用。

*能源效率高，且多樣化充電的電力可以由煤炭、天然氣、水力、核能、太陽能、風力、潮汐等多種能源轉(zhuǎn)化。

可以利用夜間電網(wǎng)用電的低谷向蓄電池充電，有利于電網(wǎng)均衡負荷，提高電力資源的利用率。第一節(jié)純電動汽車概述一、純電動汽車的特點與傳統(tǒng)的燃油汽車和其他類型的電動汽車相比，純電動汽車的特點是：

*無污染，噪聲低

*能源效率高，且多樣化

*結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便

*動力電源使用成本高，續(xù)駛里程短

EV結(jié)構(gòu)簡單，動力傳動部件少，維護保養(yǎng)工作量小，除有刷直流電動機外，其它電動機無需維護。

*結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便

EV動力驅(qū)動系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)故障檢修與傳動汽車傳動系統(tǒng)相比，也較為簡單。

EV的駕駛操縱也更為簡單。第一節(jié)純電動汽車概述一、純電動汽車的特點與傳統(tǒng)的燃油汽車和其他類型的電動汽車相比，純電動汽車的特點是：

*無污染，噪聲低

*能源效率高，且多樣化

*結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便

*動力電源使用成本高，續(xù)駛里程短蓄電池多項技術(shù)性能指標還未達到設(shè)想目標，且價格高、使用壽命短，EV本身價格較高，使用成本不低。

*動力電源使用成本高，續(xù)駛里程短蓄電池能量密度低，續(xù)駛里程短，充電時間長。

EV新車價格、使用成本、充電時間等方面的問題，使其還不能完全超越傳統(tǒng)的燃油汽車。第一節(jié)純電動汽車概述二、純電動汽車的基本結(jié)構(gòu)純電動汽車的基本結(jié)構(gòu)大體上可分為主能源子系統(tǒng)、電力驅(qū)動子系統(tǒng)和輔助控制子系統(tǒng)三部分。主能源子系統(tǒng)電力驅(qū)動子系統(tǒng)輔助控制子系統(tǒng)第一節(jié)純電動汽車概述二、純電動汽車的基本結(jié)構(gòu)

EV的主能源子系統(tǒng)：包括主電源和能量管理系統(tǒng)，帶有車載充電設(shè)備的純電動汽車，則還應(yīng)包括充電單元。主能源子系統(tǒng)電力驅(qū)動子系統(tǒng)輔助控制子系統(tǒng)1.主電源子系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)能量源充電單元第一節(jié)純電動汽車概述二、純電動汽車的基本結(jié)構(gòu)

EV電力驅(qū)動子系統(tǒng)：由整車控制器、功率轉(zhuǎn)換器、電動機、機械傳動裝置和驅(qū)動車輪等部分組成。主能源子系統(tǒng)電力驅(qū)動子系統(tǒng)輔助控制子系統(tǒng)2.電力驅(qū)動子系統(tǒng)整車控制器功率轉(zhuǎn)換器電機機械傳動裝置第一節(jié)純電動汽車概述二、純電動汽車的基本結(jié)構(gòu)

EV輔助控制子系統(tǒng)：包括輔助動力源和車載用電設(shè)備兩部分。主能源子系統(tǒng)電力驅(qū)動子系統(tǒng)輔助控制子系統(tǒng)3.輔助控制子系統(tǒng)輔助動力源動力控制單元溫度控制單元第一節(jié)純電動汽車概述三、純電動汽車的類型按車載電源分按用途不同分按驅(qū)動系統(tǒng)分電動轎車電動貨車電動客車單電源電動汽車多電源電動汽車機械傳動型純電動汽車無變速器型純電動汽車無差速器型純電動汽車電動輪型純電動汽車純電動汽車第一節(jié)純電動汽車概述三、純電動汽車的類型

電動轎車：是目前最多見的純電動汽車，除了一些概念車，純電動轎車已經(jīng)量產(chǎn)，并已進入汽車市場。電動貨車：多為城市短途運貨車輛，用作公路運輸?shù)碾妱迂涇嚹壳斑€比較少，在礦山、工地及一些特殊場地，則早已出現(xiàn)過一些大噸位的純電動載貨汽車。1.按用途不同分類電動客車：目前，純電動的小型客車也較少見，純電動大客車多用作公共汽車，在一些城市的公交線路上、世博會、世界性的運動會等，純電動大客車已經(jīng)有了良好的表現(xiàn)。第一節(jié)純電動汽車概述三、純電動汽車的類型單電源電動汽車：單電源純電動機汽車的主電源就是蓄電池,結(jié)構(gòu)簡單，控制較簡便，但主電源瞬時輸出功率和制動能量回饋效率會受制于蓄電池的性能、最大可接受電流及荷電狀態(tài)。2.按車載電源不同分類

多電源電動汽車：蓄電池加超級電容或蓄電池加飛輪電池的電源組合，可降低對蓄電池容量、比能量、比功率的要求。由輔助儲能裝置協(xié)助供電，使電動汽車動力性提高；汽車制動時，輔助儲能裝置可接受大電流充電，提高了制動能量的回饋效率。第一節(jié)純電動汽車概述三、純電動汽車的類型3.按驅(qū)動系統(tǒng)組成和布置形式分類純電動汽車分為機械傳動型、無變速器型、無差速器型和電動輪型四種類型，第一節(jié)純電動汽車概述三、純電動汽車的類型3.按驅(qū)動系統(tǒng)組成和布置形式分類這種結(jié)構(gòu)形式可以提高純電動汽車的起動轉(zhuǎn)矩及低速時的后備功率，對驅(qū)動電機要求低，可選擇功率較小的電動機?！魴C械傳動型◆無變速器型◆無差速器型◆電動輪型

機械傳動型：保留了內(nèi)燃機汽車的傳動系統(tǒng)，只是把內(nèi)燃機換成了電動機。M:電動機C:離合器D:差速器GB:變速器◆機械傳動型第一節(jié)純電動汽車概述三、純電動汽車的類型3.按驅(qū)動系統(tǒng)組成和布置形式分類優(yōu)點是機械傳動裝置質(zhì)量較輕、體積較小，但對電動機要求較高(較高的起動轉(zhuǎn)矩，較大的后備功率)，以保證純電動汽車的起步、爬坡、加速等動力性能。◆機械傳動型◆無變速器型◆無差速器型◆電動輪型M:電動機FB:減速器D:差速器◆無變速器型無變速器型：取消了離合器和變速器，采用固定速比減速器，通過電動機控制實現(xiàn)變速功能。第一節(jié)純電動汽車概述三、純電動汽車的類型3.按驅(qū)動系統(tǒng)組成和布置形式分類無變速器型純電動汽車的另一種結(jié)構(gòu)是把電動機、減速器和差速器集成為一個整體，兩根半軸連接驅(qū)動車輪，這種結(jié)構(gòu)在小型電動汽車上應(yīng)用很普遍。◆機械傳動型◆無變速器型◆無差速器型◆電動輪型M:電動機FB:減速器D:差速器◆無變速器型無變速器型：取消了離合器和變速器，采用固定速比減速器，通過電動機控制實現(xiàn)變速功能。第一節(jié)純電動汽車概述三、純電動汽車的類型3.按驅(qū)動系統(tǒng)組成和布置形式分類汽車轉(zhuǎn)向時由電子控制系統(tǒng)實現(xiàn)電子差速，因此，電動機控制系統(tǒng)比較復(fù)雜?！魴C械傳動型◆無變速器型◆無差速器型◆電動輪型M:電動機FB:減速器◆無差速器型無差速器型：這種結(jié)構(gòu)形式采用兩個電動機，通過固定速比的減速器分別驅(qū)動兩個車輪，每個電動機的轉(zhuǎn)速可以獨立地調(diào)節(jié)。第一節(jié)純電動汽車概述三、純電動汽車的類型3.按驅(qū)動系統(tǒng)組成和布置形式分類需要增設(shè)減速比較大的行星齒輪減速器，以便將電動機轉(zhuǎn)速降低到理想的車輪轉(zhuǎn)速。這種結(jié)構(gòu)形式對控制系統(tǒng)控制精度和可靠性的要求較高。◆機械傳動型◆無變速器型◆無差速器型◆電動輪型M:電動機FB:減速器◆電動輪型電動輪型：這種電動汽車將電動機直接裝在驅(qū)動輪內(nèi)（也稱輪轂電動機），可進一步縮短電動機到驅(qū)動車輪之間的動力傳遞路徑。第一節(jié)純電動汽車概述三、純電動汽車的類型3.按驅(qū)動系統(tǒng)組成和布置形式分類電動輪型純電動汽車的另一種結(jié)構(gòu)形式采用低速外轉(zhuǎn)子電動機，去掉了減速齒輪，電動機的外轉(zhuǎn)子直接安裝在車輪的輪緣上?！魴C械傳動型◆無變速器型◆無差速器型◆電動輪型M:電動機M要有高的起動轉(zhuǎn)矩，較大的后備功率。電動輪型：這種電動汽車將電動機直接裝在驅(qū)動輪內(nèi)（也稱輪轂電動機），可進一步縮短電動機到驅(qū)動車輪之間的動力傳遞路徑?！綦妱虞喰偷谝还?jié)純電動汽車概述一、純電動汽車的經(jīng)濟性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標1.試驗循環(huán)行駛工況試驗循環(huán)行駛工況是指預(yù)先確定的行駛速度與時間的變化關(guān)系圖線，電動汽車試驗時必須按規(guī)定的速度時間程序行駛。*何謂試驗循環(huán)行駛工況*設(shè)置試驗循環(huán)行駛工況的意義*如何設(shè)置試驗循環(huán)行駛工況*何謂試驗循環(huán)行駛工況一、純電動汽車的經(jīng)濟性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標1.試驗循環(huán)行駛工況設(shè)置試驗循環(huán)行駛工況的目的是能合理地評價純電動汽車的性能。*何謂試驗循環(huán)行駛工況*設(shè)置試驗循環(huán)行駛工況的意義*如何設(shè)置試驗循環(huán)行駛工況*設(shè)置試驗循環(huán)行駛工況的意義一、純電動汽車的經(jīng)濟性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標1.試驗循環(huán)行駛工況不同國家或地區(qū)的駕駛條件差異很大，各個國家分別制定有自己的循環(huán)工況。*何謂試驗循環(huán)行駛工況*設(shè)置試驗循環(huán)行駛工況的意義*如何設(shè)置試驗循環(huán)行駛工況*如何設(shè)置試驗循環(huán)行駛工況一、純電動汽車的經(jīng)濟性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標1.試驗循環(huán)行駛工況典型試驗循環(huán)行駛工況：美國城市循環(huán)工況(UDDS)ECE-R15循環(huán)工況日本10-15循環(huán)工況SAEJ227a試驗循環(huán)工況

中國試驗循環(huán)工況一、純電動汽車的經(jīng)濟性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標2.續(xù)駛里程純電動汽車在蓄電池充足電狀態(tài)下，按一定的行駛工況，能連續(xù)行駛的最大距離（單位：km）稱為續(xù)駛里程。*何謂續(xù)駛里程*續(xù)駛里程的意義*續(xù)駛里程參數(shù)如何獲取*何謂續(xù)駛里程一、純電動汽車的經(jīng)濟性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標2.續(xù)駛里程燃油汽車的經(jīng)濟指標是百公里油耗，而純電動汽車是以續(xù)駛里程作為經(jīng)濟性指標。*何謂續(xù)駛里程*續(xù)駛里程的意義*續(xù)駛里程參數(shù)如何獲取*續(xù)駛里程的意義一、純電動汽車的經(jīng)濟性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標2.續(xù)駛里程對于某型號的純電動汽車，需要通過相應(yīng)的測試來得到續(xù)駛里程參數(shù)。測試方法有工況法和等速法兩種。*何謂續(xù)駛里程*續(xù)駛里程的意義*續(xù)駛里程參數(shù)如何獲取*續(xù)駛里程參數(shù)如何獲取一、純電動汽車的經(jīng)濟性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標2.續(xù)駛里程

條件：試驗時須將試驗車輛加載規(guī)定的試驗質(zhì)量。

方法：在底盤測功機上按規(guī)定的試驗循環(huán)工況進行。在工況試驗循環(huán)結(jié)束時，所記錄的車輛行駛距離即為工況法測得的續(xù)駛里程。⑴工況法獲取續(xù)駛里程：

試驗質(zhì)量：電動汽車整車整備質(zhì)量與試驗所需附加質(zhì)量之和，而附加質(zhì)量分別為：

1）最大允許裝載質(zhì)量（包括駕駛員質(zhì)量）小于或等于180kg，最大允許裝載質(zhì)量即為附加質(zhì)量。2）最大允許裝載質(zhì)量大于180kg，但小于360kg，附加質(zhì)量為180kg。3）最大允許裝載質(zhì)量大于360kg，附加質(zhì)量為最大允許裝載質(zhì)量的一半。一、純電動汽車的經(jīng)濟性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標2.續(xù)駛里程

方法：在道路上進行，車輛以(60±2)km/h或(40土2)km/h等速行駛,蓄電池達到一定放電深度時車輛駛過的距離（km），即為等速法測量的續(xù)駛里程。⑵等速法獲取續(xù)駛里程：一、純電動汽車的經(jīng)濟性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標3.電動汽車能量消耗率是指電動汽車經(jīng)過規(guī)定的試驗循環(huán)后對動力蓄電池重新充電至試驗前的容量，從電網(wǎng)上得到的電能除以行駛里程所得的值，單位為kw·h/100km。*能量消耗率定義*能量消耗率限值*能量消耗率限值的意義*能量消耗率定義一、純電動汽車的經(jīng)濟性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標3.電動汽車能量消耗率國家市場監(jiān)督管理總局與國家標準化委員會聯(lián)合批準發(fā)布了《電動汽車能量消耗率限值》國家標準，對電動汽車能耗指標提出了具體的技術(shù)標準。*能量消耗率定義*能量消耗率限值*能量消耗率限值的意義*能量消耗率限值一、純電動汽車的經(jīng)濟性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標3.電動汽車能量消耗率該標準旨在為消費者降低電動汽車用電成本，并促進新能源汽車產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。*能量消耗率定義*能量消耗率限值*能量消耗率限值的意義*能量消耗率限值的意義一、純電動汽車的經(jīng)濟性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標4.續(xù)駛里程的影響因素分析①等速行駛：與行駛阻力成反比，蓄電池能量成正比；②低速、整車質(zhì)量?。豪m(xù)駛里程增加；③蓄電池容量增加：續(xù)駛里程增加，但質(zhì)量增加，占有的空間增大。需通過優(yōu)化設(shè)計來實現(xiàn)最佳蓄電池組匹配。⑴整車參數(shù)對續(xù)駛里程的影響⑵蓄電池均勻性的影響⑶環(huán)境溫度影響⑴整車參數(shù)對續(xù)駛里程的影響一、純電動汽車的經(jīng)濟性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標4.續(xù)駛里程的影響因素分析蓄電池性能不一致時，工作時容易導(dǎo)致蓄電池的不一致性的擴大，蓄電池組的整體容量和端電壓均會降低，其放電能力隨之下降，導(dǎo)致續(xù)駛里程下降。⑴整車參數(shù)對續(xù)駛里程的影響⑵蓄電池均勻性的影響⑶環(huán)境溫度影響⑵蓄電池均勻性的影響一、純電動汽車的經(jīng)濟性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標4.續(xù)駛里程的影響因素分析環(huán)境溫度低，蓄電池的內(nèi)阻大，容量下降，使蓄電池的放電能力下降，導(dǎo)致電動汽車續(xù)駛里程縮短。⑴整車參數(shù)對續(xù)駛里程的影響⑵蓄電池均勻性的影響⑶環(huán)境溫度影響⑶環(huán)境溫度影響二、純電動汽車的動力性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標1.電動機的特性⑴電動機的工作特性

轉(zhuǎn)速比：電動機的最高轉(zhuǎn)速與惹事之比值在功率變換器的作用下，電動機的工作特性為：0~基速實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩輸出；基速后恒功率輸出?！艉戕D(zhuǎn)矩◆恒功率二、純電動汽車的動力性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標1.電動機的特性⑴電動機的工作特性

低速區(qū)：電動機具有恒轉(zhuǎn)矩特性在低速運行區(qū)域，隨著轉(zhuǎn)速上升，由功率變換器向電動機供電的電壓升高，而磁通保持不變；在其速運行點處，電動機端電壓到達電源電壓?！艉戕D(zhuǎn)矩◆恒功率◆恒轉(zhuǎn)矩二、純電動汽車的動力性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標1.電動機的特性⑴電動機的工作特性

高速區(qū)：電動機具有恒功率特性超過基速后，電動機端電壓保持不變，而磁通衰減，因此其轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速增加呈雙曲線下降。◆恒轉(zhuǎn)矩◆恒功率◆恒功率二、純電動汽車的動力性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標1.電動機的特性⑵電動機的機械特性永磁電動機x<2開關(guān)磁阻電動機x>6異步電動機約為x≈4具有大范圍恒功率區(qū)域的電動機，其最大轉(zhuǎn)矩能顯著提高。因此，車輛的加速和爬坡性能得以改善，而傳動裝置也可簡化。不同型式的電動機都有其固有最高轉(zhuǎn)速比的限值二、純電動汽車的動力性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標2.動力性參數(shù)(1)最高車速

*最高車速定義

*1km最高車速

*30min最高車速最高車速定義：是指汽車在無風的條件下，在水平良好硬路面上所能到達的最高車速。

*最高車速定義二、純電動汽車的動力性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標2.動力性參數(shù)(1)最高車速

*最高車速定義

*1km最高車速

*30min最高車速

1km最高車速：1km最高車速通常簡稱為最高車速，指純電動汽車能夠往返各持續(xù)行駛1km以上距離的最高平均車速。

*1km最高車速二、純電動汽車的動力性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標2.動力性參數(shù)(1)最高車速

*最高車速定義

*1km最高車速

*30min最高車速

30min最高車速：是指純電動汽車能夠持續(xù)行駛30min以上的最高平均車速。

*30min最高車速二、純電動汽車的動力性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標2.動力性參數(shù)(2)最大加速能力*最大加速能力表示方式

*加速能力評價方法最大加速能力表示方式：用汽車原地起步的加速能力和超車加速能力來表示，通常采用汽車加速過程中所經(jīng)過的加速時間或加速距離作為評價汽車加速能力的指標。*最大加速能力表示方式二、純電動汽車的動力性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標2.動力性參數(shù)(2)最大加速能力*最大加速能力表示方式

*加速能力評價方法加速能力評價方法：純電動汽車的加速能力用從速度V1加速到速度V2所需的最短時間（s）來評價。V1可以是0或是某個速度。*加速能力評價方法二、純電動汽車的動力性指標第二節(jié)純電動汽車性能指標2.動力性參數(shù)(3)爬坡能力汽車爬坡能力的定義：是指汽車在良好道路上以最低行駛車速上坡行駛的最大坡度。爬坡能力評價方法：純電動汽車的爬坡能力用坡道起步能力和爬坡車速來評價。坡道起步能力：指純電動汽車加載到最大設(shè)計總質(zhì)量時在坡道上能夠起動且1min內(nèi)向上行駛至少10m的最大坡度。爬坡車速：加載到最大設(shè)計總質(zhì)量后，純電動汽車在給定坡度(4%和12%坡度)的坡道上能夠持續(xù)行駛1km以上的最高平均車速。一、驅(qū)動電動機類型和性能參數(shù)的選擇第三節(jié)動力匹配與傳動裝置參數(shù)選擇1.電動機類型選擇⑴純電動汽車對電動機的基本要求①較大的起動轉(zhuǎn)矩：以保證純電動汽車有良好的起動和加速性能。②較寬的恒功率范圍：保證EV具有高速行駛的能力，電動機的過載能力應(yīng)達到2~3倍。

③較大范圍的調(diào)速功能：在低速時具有較大的轉(zhuǎn)矩，在高速時具有高功率，按駕駛員對加速踏板的控制，及時調(diào)整EV的行駛速度和驅(qū)動力。④體積小、重量輕：電動機的外形尺寸要求盡可能小，質(zhì)量盡可能輕。⑤工作可靠性好：耐溫和耐潮濕性能強，能在較惡劣環(huán)境下長期工作，運行時噪音低，維修方便。一、驅(qū)動電動機類型和性能參數(shù)的選擇第三節(jié)動力匹配與傳動裝置參數(shù)選擇1.電動機類型選擇⑵電動機選擇需要考慮的問題①電動汽車的總體設(shè)計目標②驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式③綜合考慮驅(qū)動系統(tǒng)的成本①電動汽車的總體設(shè)計目標：設(shè)計目標（載重量、最高車速、加速性能、爬坡能力、續(xù)駛里程等不同時，對驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式、蓄電池類型及容量、電動機類型選擇均會有所影響。①電動汽車的總體設(shè)計目標一、驅(qū)動電動機類型和性能參數(shù)的選擇第三節(jié)動力匹配與傳動裝置參數(shù)選擇1.電動機類型選擇⑵電動機選擇需要考慮的問題①電動汽車的總體設(shè)計目標②驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式③綜合考慮驅(qū)動系統(tǒng)的成本②驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式：驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式不同，對電動機的起動轉(zhuǎn)矩、調(diào)速范圍、儲備功率等的要求也不相同。②驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式一、驅(qū)動電動機類型和性能參數(shù)的選擇第三節(jié)動力匹配與傳動裝置參數(shù)選擇1.電動機類型選擇⑵電動機選擇需要考慮的問題①電動汽車的總體設(shè)計目標②驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式③綜合考慮驅(qū)動系統(tǒng)的成本③綜合考慮驅(qū)動系統(tǒng)的成本：電動機本身成本構(gòu)成電動汽車整車成本，在性能參數(shù)滿足要求的情況下，盡可能選用低成本電動機。在考慮成本因素時，不要忘記不同電動機所匹配的控制器成本。③綜合考慮驅(qū)動系統(tǒng)的成本一、驅(qū)動電動機類型和性能參數(shù)的選擇第三節(jié)動力匹配與傳動裝置參數(shù)選擇2.電動機功率選擇⑴電動機功率選擇的基本原則①使電動機經(jīng)常在高效區(qū)工作：盡量使電動機在實際運轉(zhuǎn)過程中，能夠經(jīng)常處于高效率的范圍，以獲得較高的能量轉(zhuǎn)化效率。②滿足動力性要求：電動機功率應(yīng)滿足設(shè)計目標動力性的要求。⑵電動機功率選擇的基本方法⑴電動機功率選擇的基本原則一、驅(qū)動電動機類型和性能參數(shù)的選擇第三節(jié)動力匹配與傳動裝置參數(shù)選擇2.電動機功率選擇⑴電動機功率選擇的基本原則根據(jù)純電動汽車總體設(shè)計目標，如載重量（承載人數(shù)）、最高車速、加速性能、爬坡能力、續(xù)駛里程等，估算電動機的功率。⑵電動機功率選擇的基本方法⑵電動機功率選擇的基本方法一、驅(qū)動電動機類型和性能參數(shù)的選擇第三節(jié)動力匹配與傳動裝置參數(shù)選擇2.電動機功率選擇⑴電動機功率選擇的基本原則⑵電動機功率選擇的基本方法⑵電動機功率選擇的基本方法根據(jù)純電動汽車的最高車速估算電動機功率Pu根據(jù)純電動汽車的加速性能要求估算電動機功率Pa根據(jù)純電動汽車的爬坡性能要求估算電動機功率Pi一、驅(qū)動電動機類型和性能參數(shù)的選擇第三節(jié)動力匹配與傳動裝置參數(shù)選擇2.電動機功率選擇⑴電動機功率選擇的基本原則⑵電動機功率選擇的基本方法⑵電動機功率選擇的基本方法電動汽車驅(qū)動電動機的最大功率應(yīng)能同時滿足汽車對最高車速、加速度、以及爬坡度的要求。所以電動汽車電動機的額定功率：電動機的峰值功率為：λ—電動機的過載系數(shù)，一般為2~3一、驅(qū)動電動機類型和性能參數(shù)的選擇第三節(jié)動力匹配與傳動裝置參數(shù)選擇3.電動機電壓的選擇⑴電動機電壓高的優(yōu)缺點

優(yōu)點：電動機電壓高，電路電流小，對導(dǎo)線和開關(guān)等的要求較低，蓄電池容量可較小。

缺點：蓄電池串聯(lián)數(shù)量多，總體上蓄電池的成本及質(zhì)量有所增加，對動力性有所影響，蓄電池不均勻性的影響較大。電源系統(tǒng)的電壓高，車載設(shè)備的安全保護級別需要提高，這也會增加電動汽車的成本。一、驅(qū)動電動機類型和性能參數(shù)的選擇第三節(jié)動力匹配與傳動裝置參數(shù)選擇3.電動機電壓的選擇⑵電動機電壓低的優(yōu)缺點

優(yōu)點：電動機電壓低，蓄電池串聯(lián)較少，雖然單個蓄電池容量增加，但電池組不一致性影響較小。

缺點：電路電流大，導(dǎo)線的截面積大，功率開關(guān)器件額定電流大，成本也隨之增加。電系電流增大，也帶來了功率設(shè)備額外損耗的增加，從而會影響電動汽車的使用壽命。一、驅(qū)動電動機類型和性能參數(shù)的選擇第三節(jié)動力匹配與傳動裝置參數(shù)選擇3.電動機電壓的選擇⑶電動機電壓的選擇范圍在通常情況下，純電動汽車電壓的選擇范圍：

微型電動汽車的選擇范圍為48～288V；

普通電動汽車的一般在300V左右；

電動大客車選擇范圍為400～600V。電動機額定電壓合理與否，對電動機驅(qū)動系統(tǒng)和整車性能均有重要的意義。二、蓄電池數(shù)量及容量的選擇第三節(jié)動力匹配與傳動裝置參數(shù)選擇1.蓄電池類型的選擇⑴蓄電池選型需考慮的因素

電動汽車整體因素：選擇蓄電池類型時需考慮的因素有：

純電動汽車總體設(shè)計目標；

驅(qū)動系統(tǒng)的類型；

電動汽車的成本。

蓄電池本身的因素：充分考慮各類蓄電池性能特點及價格因素：

蓄電池功率密度和能量密度；

蓄電池的可靠性與壽命；

蓄電池的價格。

二、蓄電池數(shù)量及容量的選擇第三節(jié)動力匹配與傳動裝置參數(shù)選擇1.蓄電池類型的選擇⑵蓄電池選型需注意問題功率型蓄電池特點：功率型蓄電池對提高純電動汽車的動力發(fā)表利，但能量相對較差，對續(xù)駛里程不利。解決方案：可選用能量型蓄電池，通過匹配超級電容或飛輪電池來提高動力性。二、蓄電池數(shù)量及容量的選擇第三節(jié)動力匹配與傳動裝置參數(shù)選擇2.蓄電池數(shù)量的選擇⑴蓄電池最小數(shù)量估算選擇依據(jù)：蓄電池最小數(shù)量必須滿足電動機最低工作電壓的要求。蓄電池最小數(shù)量Nmin估算：二、蓄電池數(shù)量及容量的選擇第三節(jié)動力匹配與傳動裝置參數(shù)選擇2.蓄電池數(shù)量的選擇⑵蓄電池最大數(shù)量估算選擇依據(jù)：蓄電池最大數(shù)量需考慮向電動機提供足夠的功率以滿足電動機的峰值功率要求。蓄電池最大數(shù)量Nmax估算：二、蓄電池數(shù)量及容量的選擇第三節(jié)動力匹配與傳動裝置參數(shù)選擇3.蓄電池容量的選擇⑴蓄電池容量估算選擇依據(jù)：蓄電池容量主要是由純電動汽車的續(xù)駛里程要求所決定。蓄電池容量Cb估算：二、蓄電池數(shù)量及容量的選擇第三節(jié)動力匹配與傳動裝置參數(shù)選擇3.蓄電池容量的選擇⑵蓄電池容量選擇注意事項基本要求：選擇蓄電池容量要滿足續(xù)駛里程設(shè)計要求，又要考慮整車的空間結(jié)構(gòu)與底盤承載能力。注意事項：蓄電池容量越大，其貯存電能越多，續(xù)駛里程相應(yīng)延長，但蓄電池組的重量增加，整車質(zhì)量增加，導(dǎo)致行駛阻力增加，反過來又會影響純電動汽車的續(xù)駛里程。一、蓄電池管理系統(tǒng)概述第四節(jié)蓄電池能量管理系統(tǒng)1.蓄電池管理系統(tǒng)的作用蓄電池管理系統(tǒng)（BatteryManagementSystems-BMS）通過對蓄電池性能狀態(tài)的監(jiān)測，實現(xiàn)對蓄電池的充放電控制、熱管理、安全警報等管理，以防止蓄電池出現(xiàn)過充電和過放電，延長電池的使用壽命，最大限度地提高蓄電池的能量利用率。*保障蓄電池系統(tǒng)穩(wěn)定工作*提高蓄電池能量利用率*確保蓄電池系統(tǒng)的使用安全蓄電池管理系統(tǒng)是電動汽車上極為重要的一部分，蓄電池管理技術(shù)也是電動汽車進一步發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。一、蓄電池管理系統(tǒng)概述第四節(jié)蓄電池能量管理系統(tǒng)2.蓄電池管理系統(tǒng)的基本組成信號采集系統(tǒng)：蓄電池溫度傳感器、電壓采樣電路、電流傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器等部件及線路連接，組成了BMS的信號采集系統(tǒng)。BMS的基本組成主要包括信號采集系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)和執(zhí)行及通信系統(tǒng)三大部分?！粜盘柌杉粜盘柌杉綦娮涌刂破鳌魣?zhí)行與通信信號采集系統(tǒng)可使BMS實時獲取蓄電池的電壓、電流及溫度等參數(shù)。一、蓄電池管理系統(tǒng)概述第四節(jié)蓄電池能量管理系統(tǒng)2.蓄電池管理系統(tǒng)的基本組成電子控制器：包括輸入電路、微處理器、輸出電路及通信接口等?！粜盘柌杉綦娮涌刂破鳌魣?zhí)行與通信

輸入電路：將傳感器信號轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)字信號，并通過輸入/輸出（I/O）接口輸送給微處理器。

微處理器：對輸入進行分析處理后輸出控制信號，實現(xiàn)對蓄電池管理協(xié)調(diào)控制。

輸出電路：將微處理器輸出的二進制控制指令代碼轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制脈沖，并驅(qū)動各執(zhí)行器工作?！綦娮涌刂破饕?、蓄電池管理系統(tǒng)概述第四節(jié)蓄電池能量管理系統(tǒng)2.蓄電池管理系統(tǒng)的基本組成

執(zhí)行器與通信系統(tǒng)：BMS通過熱管理執(zhí)行器實現(xiàn)蓄電池的熱管理，通過與充電設(shè)備及整車控制器的通信，實現(xiàn)均衡充電、制動能量回饋、電能輸出及輸出比率、SOC顯示等的控制?！粜盘柌杉綦娮涌刂破鳌魣?zhí)行與通信◆執(zhí)行與通信二、蓄電池管理系統(tǒng)的基本功能與硬件構(gòu)成第四節(jié)蓄電池能量管理系統(tǒng)1.蓄電池管理系統(tǒng)的基本功能1）蓄電池組端電壓及單個蓄電池電壓的檢測2）蓄電池溫度的檢測3）蓄電池組工作電流的檢測4）蓄電池絕緣電阻的檢測5）冷卻風機的控制7）蓄電池故障分析和在線報警8）與整車控制器實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信9）為車載顯示設(shè)備提供信息10）與充電設(shè)備通信二、蓄電池管理系統(tǒng)的基本功能與硬件構(gòu)成第四節(jié)蓄電池能量管理系統(tǒng)⒉蓄電池管理系統(tǒng)的硬件構(gòu)成為了避免箱體之間出現(xiàn)高壓連接導(dǎo)線，通常采用了集散式系統(tǒng)設(shè)計，由一個中央控制模塊和多個測控模塊組成，每個蓄電池箱配備1個蓄電池測控模塊。二、蓄電池管理系統(tǒng)的基本功能與硬件構(gòu)成第四節(jié)蓄電池能量管理系統(tǒng)⒉蓄電池管理系統(tǒng)的硬件構(gòu)成主控模塊：包括電流測量、絕緣檢測和通訊接口部分，有兩路CAN接口，CAN1用于車輛行駛時與整車控制器、電動機控制器的通訊，CAN2用于主控模塊與車載監(jiān)控顯示系統(tǒng)以及充電過程中與充電機的通信聯(lián)絡(luò)。主控模塊電路構(gòu)成一例1)主控模塊二、蓄電池管理系統(tǒng)的基本功能與硬件構(gòu)成第四節(jié)蓄電池能量管理系統(tǒng)⒉蓄電池管理系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

測控模塊：硬件系統(tǒng)主要實現(xiàn)電壓測量、溫度測量及熱管理和通訊等功能。在測控模塊上，除了和主控模塊通信的RS485接口外，還有一路CAN接口，以便和手動檢測設(shè)備進行通訊。測控模塊電路構(gòu)成一例2）測控模塊三、蓄電池熱管理第四節(jié)蓄電池能量管理系統(tǒng)1.蓄電池熱管理的必要性

適當?shù)母邷兀盒铍姵鼐哂休^高的活性，其內(nèi)阻較小，能量可等到更充分地利用，實際的放電能力有所提高。1）蓄電池溫度過高或過低的影響

溫度過高：蓄電池長時間工作在高溫環(huán)境下，其壽命會明顯縮短。溫度太高時，還會出現(xiàn)蓄電池嚴重損壞的現(xiàn)象。

溫度過低：蓄電池在低溫時，活性明顯降低，蓄電池的歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻增加，放電能力下降，使得蓄電池的實際可用容量減小，能量利用效率也下降。三、蓄電池熱管理第四節(jié)蓄電池能量管理系統(tǒng)1.蓄電池熱管理的必要性

控制在正常溫度范圍：當蓄電池的溫度或者溫度的上升率達到預(yù)先設(shè)置的高限值時，BMS啟動熱管理功能，對蓄電池進行散熱處理（風冷或水冷），將蓄電池的溫度和溫升控制在一定的范圍內(nèi)。2）蓄電池溫度控制方法

異常溫度時的控制：當蓄電池溫度管理失效而使蓄電池的溫度達到最高允許值時，蓄電池溫度管理系統(tǒng)可停止對蓄電池的使用操作，以保證蓄電池的使用安全。

溫度過高的原因：蓄電池在充放電過程中，內(nèi)部的電化學反應(yīng)過程會有熱量產(chǎn)生，如果不對其進行熱管理，就會使蓄電池的溫度失控。三、蓄電池熱管理第四節(jié)蓄電池能量管理系統(tǒng)2.蓄電池熱管理原理1）蓄電池高溫控制原理

避免過高溫度控制：BMS通過實時溫度監(jiān)測，當蓄電池溫度達到設(shè)定的高限值時，蓄電池管理系統(tǒng)便啟動風機對蓄電池進行降溫；當蓄電池溫度降到設(shè)定的低限值時，蓄電池管理系統(tǒng)立即關(guān)閉風機。

安全保障功能：如果因某種原因而使蓄電池溫度達到故障的極限值，BMS就會發(fā)出報警信號，并會控制蓄電池停止充放電，以確保蓄電池的安全。三、蓄電池熱管理第四節(jié)蓄電池能量管理系統(tǒng)2.蓄電池熱管理原理2）蓄電池低溫控制原理

低溫控制說明：在低溫時，蓄電池的活性差，對鋰離子電池來說，由于負極石墨的嵌入能力下降，這時候大電流充電很可能出現(xiàn)蓄電池熱失控甚至于安全事故。

低溫控制原理：鋰離子電池充電時，當蓄電池管理系統(tǒng)監(jiān)測到蓄電池的溫度過低時，會向充電裝置發(fā)出控制信號，充電裝置根據(jù)蓄電池管理系統(tǒng)的控制信號，轉(zhuǎn)入小電流充電。三、蓄電池熱管理第四節(jié)蓄電池能量管理系統(tǒng)2.蓄電池熱管理結(jié)構(gòu)1）串行通風方式

串行通風方式：這種串行通風方式蓄電池的散熱均勻性不太理想，目前已較少采用?？諝饪諝馊⑿铍姵責峁芾淼谒墓?jié)蓄電池能量管理系統(tǒng)2.蓄電池熱管理結(jié)構(gòu)2）并行通風方式

并行通風方式：通過對蓄電池的布置、楔形進排氣通道的合理設(shè)計，可確保各蓄電池之間縫隙空氣流量均勻，各蓄電池散熱一致?？諝饪諝馑摹⑿铍姵亟^緣電阻檢測第四節(jié)蓄電池能量管理系統(tǒng)1.蓄電池組絕緣檢測意義1）純電動汽車的電源電壓

純電動汽車電源的電壓：EV動力電池組的電壓一般在200V以上，較高的電壓可減小電動汽車電氣設(shè)備的工作電流，可使電氣設(shè)備和整車的重量減輕。電源電壓高的問題：

*蓄電池組的電壓高，其連接線路、功率轉(zhuǎn)換器、電動機等與車輛底盤之間的絕緣性能要求也更高。

*絕緣介質(zhì)容易老化，加之受潮濕的環(huán)境影響及其他影響因素，容易導(dǎo)致高壓系統(tǒng)線路和車輛底盤之間的絕緣性能下降，致使蓄電池組通過不良的絕緣層漏電，使底盤電位升高。四、蓄電池絕緣電阻檢測第四節(jié)蓄電池能量管理系統(tǒng)1.蓄電池組絕緣檢測意義2）檢測蓄電池