电动汽车结构与原理简介

电动汽车的结构和原理，2.0概述，2.0.1定义，2.0.2特征，2.0.3基本组成，2.0.4关键技术，2.0.5发展趋势，2.0.1定义，电池电动汽车(纯电动汽车)电动汽车(electric vehicle)是由动力电池向电机提供电能驱动的道路车辆。2.0.1定义、结构图、2.0.2特性、节能、无油耗；环保，无污染；噪音和振动都很小。能量主要通过柔性导线传递，而不是刚性联轴器和旋转轴，各部分的布置具有很大的灵活性。驱动系统的不同布置会使系统结构产生很大差异。使用不同类型的电机(如DC电机和交流电机)会影响纯电动汽车的质量、尺寸和形状。不同类型的储能装置也会影响电动汽车的质量、尺寸和形状。不同的补充能源设备有不同的硬件和机制。例如，蓄电池可以通过感应式和接触式充电器充电，或者被更换的蓄电池可以通过更换蓄电池集中充电。2.0.3基本成分，1。车载电源2。电池管理系统3。驱动马达4。控制系统5。车身和底盘6。安全保护系统，2.0.3基本组成，1。车载电源组合物使用动力电池组作为车载电源，并使用周期性充电来补充电能。重要性动力电池组是电动汽车的关键设备。储能的电能、质量和体积对电动汽车的性能起着决定性的作用，也是电动汽车开发的主要研发对象。电动汽车发展的关键在于电池。电池技术对电动汽车的制约仍然是电动汽车发展的瓶颈。充电站系统的建立、废电池回收和处理厂是电动汽车推广的关键问题。(1)车载电源开发(1)第一代电动汽车电池：铅酸电池(优势：技术成熟，成本低)。缺点：低比能量和比功率不能满足电动汽车行驶里程和动力性能的要求。然而，阀控式铅酸电池和铅布电池已经得到进一步发展，以提高铅酸电池的比能量。2.0.3基本成分1。车载电源的发展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蓄电池高，大大提高了电动汽车的动态性能和行驶里程。缺点：一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的要求。此外，电化学电池中的活性物质在使用一段时间后会老化和变质，完全失去充放电功能，从而导致电动汽车的使用成本很高。2.0.3基本成分1。汽车电源的发展3。第三代电池：飞轮电池和超级电容器飞轮电池是将电能转化为机械能再转化为电能的电池。超级电容器是将电能转化为势能再转化为电能的电池。这两种储能装置理论上具有很强的转换能力，充放电方便快捷，但仍处于发展阶段。2.0.3基本成分，1。车辆电源高压电源动力电池组提供约155 380伏的高压直流电。动力电池组是供电机工作的唯一电源。空调系统的空气压缩机、动力转向系统的油泵和制动系统的真空泵也需要动力电池组提供动力和电能。低压动力电池组通过DC/DC转换器提供12V或24V低压电力，并储存在低压电池组中，用作工作电源，例如仪表、照明和信号装置。2.0.3基本成分，2。电池管理系统管理控制电流、电压、放电深度、再生制动反馈电流、电池温度等。在动力电池组的充电和放电期间。单个电池性能的变化会影响整个动力电池组的性能。因此，电池人2.0.3基本成分，3。驱动电机驱动电机是驱动电动汽车的唯一动力装置。DC型电机、交流电机、永磁电机和开关磁阻电机等。再生制动是电动汽车节能的重要措施之一。制动时，电机可实现再生制动，一般可回收10%15%的能量，有利于延长电动汽车的行驶里程。在电动汽车制动系统中，仍保留传统制动系统和防抱死制动系统，以确保车辆在紧急制动时的可靠制动性能。2.0.3基本组成。4.控制系统电动汽车控制系统主要管理动力电池组和控制电机。加速器踏板和制动器踏板的机械位移的行程量被转换成电信号，该电信号被输入到中央控制器，并且驱动电机被控制为通过功率控制模块运行。计算动力电池组的剩余电量和剩余行驶里程。控制整车低压系统的电子电气设备。各种传感器、报警装置和自诊断装置用于监控整个动力电池组-功率变换器-驱动电机系统，并及时反馈信息和报警。2.0.3基本成分，5。车身和底盘电动汽车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质量大，为了减轻整车质量，车身和底盘总成采用轻质材料制造。动力电池组占用空间大，机箱布局上应有足够的空间存放动力电池组。还要求电路连接、充电、检查和装卸方便，能够实现动力电池组的整体机械装卸。2.0.3基本成分，6。安全保护系统高压安全电源电池组有高压直流电，必须设置安全保护系统，以保证驾驶员、乘务人员和维修人员在驾驶、乘车和维修时的安全。故障处理必须配备电气设备的故障自检系统和故障报警系统，能够在电气系统故障时自动控制电动汽车不启动，及时防止事故发生。2.0.3、基本构成、操作总结：在操作装置和方法上继承或继续使用内燃机车的主要操作装置和方法，适应驾驶员的操作习惯，简化和规范操作。控制：电动汽车控制系统采用全自动或半自动机电控制系统，以达到安全、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，实现电池的高能量。电机：采用高效电能转换系统和高效驱动电机，提高电机和驱动系统的效率。车身和底盘：采用流线型车身，减少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电动汽车专用车体和底盘结构，实现车体和底盘的轻量化，降低制备质量。低滚动阻力轮胎用于降低行驶阻力。再生制动：回收再生制动能量，扩大行驶里程。关键技术，2.0.4，1。驱动电机和功率匹配电机的选择应具有良好的转矩-速度特性，一般转速为6000 15000转/分。根据车辆的行驶状况，驱动马达可以在恒定扭矩区域和恒定功率区域中运行。驱动电机应始终保持在高效率范围内运行。在低速大扭矩(恒定扭矩区域)操作范围内，效率在0.75和0.85之间，在恒定功率操作范围内，效率在0.8和0.9之间。关键技术，2.0.4，2。动力电池组3的选择和特性。减速器传动比的确定由于电机转速高，不可能直接驱动车轮。通常，驱动系统中使用大速比减速器或双速变速器。功能：减速机、增速减速机或传动装置无倒档，换向通过电机换向实现。2.0.4关键技术。控制系统的设计目标：扩展行驶里程连续行驶里程是指一个人行驶的里程，2.0.4关键技术，4。扩大行驶里程的控制系统设计方法高比能量电池的选择。减少车辆行驶过程中各环节的能量损失。降低电动汽车辅助系统的功耗，自动控制空调、动力转向等。在设计新的电动汽车时，应在形状、结构、材料和附件方面尽量减少重心、重心和重心。2.0.5发展趋势，当前电动汽车主要向小型化、个性化、家庭化和休闲化方向开拓市场，这可以适当降低对动力性能、最大速度和行驶里程的要求。世界上所有国家都在使用各种小型和微型电动汽车。例如，日本的丰田电子商务迷你电动车和日产的超媒体迷你电动车。NissanhEyperMini(2000)，2.1)，2.1电动汽车驱动系统，成分，动力电池组，驱动电机，驱动系统，驱动轮，控制装置，驱动系统，2.1电动汽车驱动系统，1电动驱动系统的结构形式。传统驱动系统(1)电机取代发动机。(2)仍采用内燃机车的传动系统，包括离合器、变速器、传动轴、驱动桥等总成。(3)有多种驱动模式，如前电机、前驱动轴(F-F)、前电机和后驱动轴(F-R)。(4)结构复杂，效率低，不能充分发挥电机的性能。m-电机C-离合器GB-变速器D-差速器，2.1电动车辆驱动系统，电动驱动系统的结构形式2。简化传统传动系统，采用固定速比减速器，去掉离合器，降低机械传动的质量和体积。电机FG-固定速比减速器D-差速器，2.1电动汽车驱动系统，电动驱动系统结构形式3。电机驱动轴整体驱动系统(1)类似于带有前轮驱动和前横向前发动机的内燃机车辆的布置。(2)电机、定速比减速器和差速器为一体，两个半轴与驱动轮连接。(3)传动机构紧凑，传动效率高，安装方便。它最常用于小型电动汽车。电机FG-固定速比减速器D-差速器，2.1电动汽车驱动系统，电动驱动系统结构4。双电机驱动系统(1)使用两个电机分别通过固定速比减速器驱动两个车轮。(2)各电机转速可独立调节和控制，便于实现电子差速，不需要选择机械差速。电机FG-固定速比减速器，2.1电动汽车驱动系统，电动驱动系统结构形式4。双电机驱动系统(3)电子差速器具有体积小、重量轻的优点，可以实现车辆转弯时的精确电子控制，提高电动汽车的性能。其缺点是，由于增加了电机和功率转换器，增加了初始成本，并且在不同条件下两个电机的精确控制的可靠性需要进一步发展。2.1、机械差速器、电子差速器、电动汽车驱动系统、电动驱动系统的结构5。内转子电动车轮驱动系统(1)电机安装在车轮上，形成轮毂电机，可进一步缩短从电机到驱动轮的传输路径。(2)采用高速内转子电机(约10000转/分钟)，需要一个固定速比的减速器来减速。通常采用高减速比的行星齿轮减速装置，安装在电机的输出轴和轮辋之间，输入轴和输出轴可以布置在同一轴线上。电机FG-固定速比减速器，2.1电动汽车驱动系统，电动驱动系统结构5。内转子电动轮驱动系统(3)高速内转子电机体积小、重量轻、成本低，但需要增加行星齿轮变速机构。内转子电动轮，2.1电动汽车驱动系统，电动驱动系统结构6。外转子电动轮驱动系统(1)采用低速外转子电机，可以完全消除传动装置。(2)电机的外转子直接安装在车轮的轮辋上。电机的转速等于车轮的转速。转速和车轮速度的控制完全取决于电机的转速控制。电机，2.1电动汽车驱动系统，电动驱动系统的结构形式6。外转子电动轮驱动系统(3)低速外转子电机结构简单，不需要齿轮传动机构，但体积大、质量大、成本高。外转子电动轮，2.2驱动电机及其控制系统，2.2.1电机类型2.2.2电机性能要求和选择2.2.3 DC电机2.2.4感应电机2.2.5永磁电机2.2.6开关磁阻电机2.2.7各种电机的比较，2.2.1电机类型，驱动电机的基本类型，DC，交流，专用，DC电机，异步电机，同步电机，鼠笼感应电机，永磁电机，同步磁阻电机，开关磁阻电机，其他专用电机，永磁电机永磁同步电机，绕组感应电机，2.2.2电机性能要求和选择，电动汽车驱动的基本要求，广泛的调速性能。 高效率、低损耗。实现制动能量回收，车辆减速时反馈电池。电机质量、各种控制装置质量和冷却系统质量尽可能小。电气系统的安全性和控制系统的安全性必须符合国家(或国际)关于车辆电气控制安全性能的标准和规定，必须安装高压保护设备。可靠性好，耐高温、耐潮湿，能在恶劣环境下长时间工作。结构简单，适合批量生产，运行噪音低，使用维护方便，价格低廉等。2.2.2电动机的性能要求和选择，电动汽车电动机的选择采用技术成熟、性能可靠、控制方便和价格低廉的电动机，如感应电动机和永磁电动机。电机在低速时应具有较大的转矩和过载能力，过载系数应达到3 4；高速运行时，应具有大功率和宽恒定功率范围。有足够的动力性能克服各种行驶阻力，保证电动汽车良好的起动、加速和行驶速度，实现制动能量回收。2.2.3 DC电机，分类永磁DC电机励磁绕组DC电机，它有励磁、并联励磁、串联励磁(大多用于电动汽车)、复合励磁、2.2.3 DC电机等优点，具有优良的电磁转矩控制特性，控制装置简单廉价。缺点：效率低、质量大、体积大、可靠性低(换向器和电刷)。控制系统斩波器是DC电源和DC电机之间的周期性开关装置。一象限DC斩波控制、DC斩波控制下的输出电压、2.2.4感应电机、分类绕线感应电机和鼠笼式感应电机：它们大多用于电动汽车，具有效率高、结构简单、坚固可靠、免维护、体积小、重量轻、易于冷却(定子和转子直接喷油)、使用寿命长、可有效实现再生制动等优点。控制方法脉宽调整；变频调压；矢量控制调整(VC)；直接转矩控制(DSC)，2.2.5永磁电机，具有高质量比功率、高效率等优点。缺点控制系统复杂、成本高、功率范围小等。2.2.6开关磁阻电机具有启动转矩高、启动电流低、效率高、损耗低、电机结构简单、适合高速运行、成本低、电机电源电路简单、可靠性好、适应性好等优点。控制系统复杂，输出转矩波动大，振动大，噪声大等。2.2.7各种电机的比较，驱动电机基本性能的比较，作业1，各种驱动电机的优缺点比较。2.2纯电动汽车、电动汽车实车、戴姆勒-克莱斯勒-斯玛特福特沃、捷豹、蓝车、潘德比-德华、捷豹、豪利士-达索-舍勒诺娃的实例分析，2.2纯电动汽