电动汽车关键技术ppt课件VIP

电动汽车关键技术,目录,在新能源汽车的产业浪潮中，一个在传统汽车领域耕耘多年的企业，有哪些技术需要拓展？有哪些技术需要转变？新技术发展又面临哪些风险与困局？,电动汽车技术概述动力电池技术驱动电机技术电动汽车专用零件电动汽车整车设计电动汽车技术发展,电动汽车技术概述,电动汽车技术概述动力电池技术驱动电机技术电动汽车专用零件电动汽车整车设计电动汽车技术发展,电动汽车技术发展历程纯电动汽车技术电动汽车基本构成,电动汽车技术发展历程,1895年爱迪生公司生产的第一辆电动车,1912年一名女子和她的电动汽车,纯电动汽车技术,电动汽车三大核心技术：动力电池、驱动电机、控制系统,电动汽车基本构成,动力电池技术,电动汽车技术概述动力电池技术驱动电机技术电动汽车专用零件电动汽车整车设计电动汽车技术发展,电池主要类型电池参数与术语动力电池关键性能指标电池管理系统电能补给特斯拉ModelS电池,电池主要类型,电池参数与术语,动力电池关键性能指标,动力电池功率越大，车辆动力性能越好动力电池能量越大，车辆续航能力越长,功率大跑得快,能量大跑得远,电池管理系统,电动汽车上实现电池管理的关键在于通过总线实现各检测模块和中央处理单元的通信，采集的每块电池的电压、温度和充放电电流数据，建立每块电池剩余能量的数学模型，控制SOC值（剩余能量）在合理的工作范围（3070），对电池的不一致性有一定的补偿措施，维护电池组的热平衡,电能补给充电模式,蓄电池最佳充电电流曲线，超过此电流，会对蓄电池造成损害。快速充电方法都是围绕最佳充电曲线进行设计，目的是使充电曲线尽可能逼近最佳充电曲线。,60kWh动力电池充电实例：,电能补给换电模式,有不少城市和厂商尝试过换电模式，但未能实现推广2008年，BetterPlace公司成立并推出换电服务，但最终合作车企只有雷诺一家，现已经破产；2011年，国家电网、众泰、北汽新能源在北京、杭州、厦门、兰州投放换电出租车；2013年，特斯拉发布了一段换电操作演示，但并未付诸实践，而是选择推广超级充电站；2018年5月20日，蔚来首座换电站在深圳完成最后联调,北汽新能源的底盘换电，过程大约3分钟,换电模式难以推广的原因：电池标准化困难，不同车型为充分利用车体空间，电池包形状、尺寸、接口布置不尽相同电池包含电动车众多核心技术，关系到整车性能与安全，难以与车辆分割车企不愿把占电动汽车成本1/4-1/3的电池拱手让出，失去销售电池这一块的利润换电站场地、设备、备用电池投资极大，收入主要靠电费加成，不仅回本难度大，连日常经营都难以为继,特斯拉ModelS电池电芯选型,特斯拉ModelS使用松下的NCA系列18650型号钴酸锂电池，单颗电池容量为3100毫安时，标称电压3.7。85kWh的ModelS的电池包一共运用了7104个18650电池，总重量接近900公斤。钴酸锂电池具有结构稳定、容量比高、综合性能突出、但是其安全性差而且成本非常高。小容量的18650型号锂电池工艺成熟，成本低，安全性好，但也会大幅增加电池单体之间的不一致性。,特斯拉ModelS电池电池成组,特斯拉ModelS将每74节18650电池并联成一组，6组串联成一板，16板串联成一个电池包。每个电池与电极板之间用保险丝连接。,特斯拉ModelS电池电池管理,特斯拉电池管理系统的核心技术为电池温度管理系统和电荷平衡系统。特斯拉所申请的知识产权大都与电池安全控制系统相关，包括电池冷却系统、安全系统、电荷平衡系统等。,驱动电机技术,电动汽车技术概述动力电池技术驱动电机技术电动汽车专用零件电动汽车整车设计电动汽车技术发展,电机类型电机性能比较电机控制,电机类型,直流有刷电机,交流异步电机,永磁同步电机,直流无刷电机,开关磁阻电机,定子：永磁体或励磁绕组转子：电枢绕组,定子：电枢绕组转子：感应绕组,定子：电枢绕组转子：永磁体,定子：电枢绕组转子：永磁体,定子：电枢绕组转子：铁芯,电机性能比较,电机控制,电机控制器（MCU）是根据整车控制器（VCU）的指令，将动力电池的直流电转化为驱动电机所需的电流，来控制电机的启停、速度、正反转状态，或者将制动能量回收到电池,随着电动汽车和控制技术的发展，现代控制和智能控制已成为趋势,电动汽车专用零件,电动汽车技术概述动力电池技术驱动电机技术电动汽车专用零件电动汽车整车设计电动汽车技术发展,整车控制器电源变换器再生制动系统制动助力系统空调系统,整车控制器,整车控制器通过CAN总线获得电机和电池系统的相关信息，结合驾驶员操作信号，进行分析和运算，给出电机控制和电池管理指令，实现整车驱动控制和能量优化管理。,电源变换器,再生制动系统,电动汽车的再生制动是利用电机的可逆性原理，减速或者滑行时由车轮拖动电机发电并产生反向制动力矩，其本质是电机转子的转动频率超过电机的电源频率，电机工作于发电状态，将机械能转化为电能并通过逆变器的反向续流二极管给电池充电。在行驶工况变化比较频繁的路段，采用制动能量回收可增加续驶里程约20。电动汽车再生制动关键技术：制动安全性、制动能量回收率、各工况下制动控制策略,制动助力系统,燃油车液压制动系统依赖发动机为真空泵提供负压助力，一旦发动机停止运转，真空泵停止工作，刹车踏板变硬。电动汽车不具备发动机作为真空来源，但可以采用电动真空泵、真空罐给制动主缸抽真空，给制动提供助力。,1.电动真空助力制动,制动助力系统,2.电动助力制动,博世iBooster,驾驶员踩刹车踏板，踏板行程传感器2探测到输入杆6的位移，将该位移信号发送至控制器5，控制器5计算出电机应产生的伺服制动力。伺服制动力、踏板踩踏力，在制动主缸4内共同转化为制动液压力。,制动助力系统,3.全电控刹车系统,取消助力以及液压结构，直接在四个车轮卡钳中安装电动机，利用电动机驱动刹车片挤压刹车盘。可集成制动能量回收，一般用于非驱动轮。全电动刹车单纯依靠电动机施加压力，目前的技术还不够快，不够强，不像液压系统在“杠杆效应”下可以快速获得巨大的制动力，因此没有被大规模使用。,空调系统,燃油车：发动机带动压缩机电动汽车：电动压缩机,燃油车：利用发动机冷却液的余热电动汽车：电加热PTC热敏陶瓷，水暖、风暖,1.压缩机改为电力驱动，暖风机改为电加热,电动汽车制暖问题：制暖耗电量大于制冷，使用电加热制暖，续航里程最多可能减半,空调系统,2.热电空调,热电发电(Seebeck效应)热电制冷(Peltier效应),塞贝克效应：把两种不同的金属丝连接成一个闭合电路，把两个连接点放在温度不同的两处，就会在两个连接点之间产生一个接触电动势，闭合电路中就有电流通过。帕尔帖效应：把两种不同的金属丝连接成一个闭合电路，通以直流电，就会产生一个连接点变热，另一个连接点变冷。如果电流方向反向，那么结点处的冷热作用互易。一些半导体材料具有较高的热电势可以用来做成小型热电制冷器。如图：用铜板和铜导线将N型半导体和P型半导体连接成一个回路，便构成的热电偶元件。,优点：结构简单、体积小、启动快、控制灵活，操作具有可逆性，既可制冷，又可制热缺点：产冷量小、效率低、耗电多，缺少更好的半导体材料，半导体电堆的元件价格很高。,电动汽车整车设计,电动汽车技术概述动力电池技术驱动电机技术电动汽车专用零件电动汽车整车设计电动汽车技术发展,电动汽车车身构架电动汽车动力性电动汽车经济性电动汽车安全,电动汽车车身构架VWE-Up,从VWTakeUp到VWE-Up：车架方向改变增加电池空间加强车架提高车身纵向刚度和电池承载能力额外的电池承载横梁地板上凸改变增加电池空间,VWE-Up,VW1.0TakeUp,电动汽车车身构架BoltEV,雪佛兰BoltEV车体结构：平坦的地板电池箱的部分钢筋作为车体结构基于CAE分析结果优化汽车结构,电动汽车车身构架ModelS,后连接铸件,前连接铸件,前纵梁与门槛梁连接铸件,特斯拉ModelS车体结构：门槛梁贯通前后纵梁，取代地板下的车架，地板全平电池宽度基本与轮距等宽，长度接近轴距长采用挤压成型门槛梁，下部嵌入8个电池包螺母安装条，安装条可抽出更换（针对换电模式）,门槛梁,电动汽车动力性,纯电动汽车的动力性评价指标、行驶阻力及计算方式与燃油车相同，只是发动机与电动机的机械特性及驱动力不一样,电动机工作特性：变速电机通常在低于基速时具有恒转矩特性，高于基速时具有恒功率特性,发动机与电动机的机械特性曲线,电动汽车动力性,燃油车与电动汽车的驱动力曲线,Ft,电机本身具有很宽的工作范围，基本不必通过多挡变速机构即可提供汽车正常行驶所需要的动力性能。因此电动汽车驱动力-行驶阻力平衡图、加速度图以及爬坡度图比燃油汽车的简单。,电动汽车经济性,等速工况续驶里程计算：,EUDC试验循环工况1：市区循环2：市郊循环3：基本的市区循环,评价指标：能量消耗率（Wh/km）=电能消耗量/行驶里程,市郊循环工况试验（NEDC）：测定方法：GB/T18386电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法,65款电动汽车每1000kg能量消耗率均值：10kWh/100kmt,EB电池组能量T传动系统机械效率mc电动机及控制器效率DOD蓄电池放电深度，一般要求DOD75%q蓄电池放电效率,电动汽车安全,电动汽车安全新问题：起火高压安全误起步（起步冲车）制动效能热衰减,电动汽车安全起火原因,国家质检总局缺陷产品管理中心近日发布的一份公告