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1、LOGO指指导教师导教师：张恒海张恒海论文题目 纯电动汽车关键零部件技术探讨n班班级级：汽升汽升121121n学学生：生：王顺平王顺平n学号学号：120416118n背景背景发展电动汽车是提高汽车产业竞争力、发展电动汽车是提高汽车产业竞争力、保障能源安全和发展低碳经济的重要途径。未保障能源安全和发展低碳经济的重要途径。未来五年将是电动汽车研发与产业化的战略机遇来五年将是电动汽车研发与产业化的战略机遇期。期。n意义意义 面对节能减排的严峻挑战和培育新能面对节能减排的严峻挑战和培育新能源汽车战略性新兴产业、实现自主创新与科技源汽车战略性新兴产业、实现自主创新与科技跨越的历史任务，发展电动汽车已成为

2、我国重跨越的历史任务，发展电动汽车已成为我国重大的科技战略需求与战略重点。所以我们应加大的科技战略需求与战略重点。所以我们应加快步伐发展关键技术，并将其视为解决环境问快步伐发展关键技术，并将其视为解决环境问题和能源问题的一种有效手段。在我国政府的题和能源问题的一种有效手段。在我国政府的扶持下，结合环保和节能法规，采取投资、税扶持下，结合环保和节能法规，采取投资、税收优惠、政府补贴促进消费的政策，抢占电动收优惠、政府补贴促进消费的政策，抢占电动汽车产业制高点。汽车产业制高点。系统的背景及意义系统的背景及意义LOGO论文的结构和主要内容论文的结构和主要内容u第一部分第一部分 介绍纯电动汽车关键技术

3、的分类及发介绍纯电动汽车关键技术的分类及发展情况。展情况。u第二部分第二部分 探讨电池技术，锂电池和燃料电池的探讨电池技术，锂电池和燃料电池的工作原理，及在纯电动汽车上的应用。工作原理，及在纯电动汽车上的应用。u第三部分第三部分 分析车用电机技术，包括直流电动机分析车用电机技术，包括直流电动机、交流感应电动机、永磁同步电动机，开关磁阻、交流感应电动机、永磁同步电动机，开关磁阻电动机。电动机。 u第四部分第四部分 分析纯电动汽车纯电动汽车整车控制分析纯电动汽车纯电动汽车整车控制器的关键技术，包括整车能量优化、器的关键技术，包括整车能量优化、CAN线技术线技术简介、整车通信网络构建。简介、整车通信

4、网络构建。LOGO第一部分第一部分1.1 1.1 纯电动汽车关键技术的分类纯电动汽车关键技术的分类 纯电动汽车关键技术包括电池技术、车用电机技术、纯电动汽车关键技术包括电池技术、车用电机技术、整车控制技术等。整车控制技术等。 1.2 1.2 纯电动汽车的发展纯电动汽车的发展 (1) (1)第一代纯电动汽车是第一代纯电动汽车是18901890年美国人制造出世界上年美国人制造出世界上第一辆纯电动汽车。第一辆纯电动汽车。 (2) (2)第二代纯电动汽车的出现，是以汽车电力电子学第二代纯电动汽车的出现，是以汽车电力电子学的最新发展为基础的纯电动汽车。的最新发展为基础的纯电动汽车。 (3) (3)中国纯

5、电动汽车的研究开始于中国纯电动汽车的研究开始于2020世纪世纪6060年代，到年代，到了了9090年代掀起了一股电动汽车热。年代掀起了一股电动汽车热。19911991年电动汽车研发被列年电动汽车研发被列入我国入我国“八五八五”重点科技攻关项目，重点科技攻关项目，19961996年电动汽车被列为年电动汽车被列为“九五九五”及跨世纪国家重大科技产业工程，及跨世纪国家重大科技产业工程，20002000年电动汽车年电动汽车的产业化列为的产业化列为“十五十五”科技工作重大项目，科技工作重大项目，20012001年启动实施年启动实施“863“863计划计划”电动汽车重大专项。电动汽车研究一直是国家电动汽车

6、重大专项。电动汽车研究一直是国家计划项目，预计到计划项目，预计到2015-20202015-2020年继续推进以小型电动汽车为年继续推进以小型电动汽车为代表的纯电驱动汽车规模产业化，并开始启动下一代纯电驱代表的纯电驱动汽车规模产业化，并开始启动下一代纯电驱动汽车产业化进程。动汽车产业化进程。LOGO第二部分第二部分2 2 电池技术电池技术 2.1 2.1 锂电池锂电池 磷酸铁锂电池的充放电化学式：磷酸铁锂电池的充放电化学式： 充电：充电： 放电：放电： 充电时，充电时，+Li+Li从正极脱嵌经过电解质进入负极，同从正极脱嵌经过电解质进入负极，同时电子从外电路由正极向负极移动，以保证正负极时电子

7、从外电路由正极向负极移动，以保证正负极的电荷平衡，而放电时，的电荷平衡，而放电时，+Li+Li从负极脱嵌，经过电从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极。解质嵌入正极。 444)1 (LiFePOxxFePOxexLiLiFePO充电444)1 (FePOxxLiFePOxexLiFePO放电LOGO2.1.12.1.1 锂电池的应用锂电池的应用 锂电池有高能量、较高的安全性、工作温度范围宽、锂电池有高能量、较高的安全性、工作温度范围宽、工作电压平稳、贮存寿命长等优点。因此锂离子电池工作电压平稳、贮存寿命长等优点。因此锂离子电池将成为最具研发潜力的动力电池。并且我国十分重视将成为最具研发潜力的动力电池。

8、并且我国十分重视对锂电池的研发。国家对锂电池的研发。国家“863”计划和计划和“十二五十二五”高高技术产业发展规划都将动力型锂电池技术纳为重点发技术产业发展规划都将动力型锂电池技术纳为重点发展领域。展领域。 LOGO2.22.2燃料电池燃料电池 燃料电池是一种把储存在氧化剂和燃料中的化燃料电池是一种把储存在氧化剂和燃料中的化学能，等温地按照电化学反应原理转化为电能的能学能，等温地按照电化学反应原理转化为电能的能量转换装置。量转换装置。 基本原理：燃料电池在阳极发生氧化反应产生基本原理：燃料电池在阳极发生氧化反应产生的自由电子通过外电路由阳极运动到阴极，使整个的自由电子通过外电路由阳极运动到阴极

9、，使整个反应达到物质平衡和电荷平衡，这样外部用电器就反应达到物质平衡和电荷平衡，这样外部用电器就获得了燃料电池所产生的电能。获得了燃料电池所产生的电能。 反应方程式：反应方程式：H2+O2H2O H2+O2H2O LOGO 2.2.12.2.1燃料电池在纯电动汽车上的应用燃料电池在纯电动汽车上的应用 “ “十五十五”期间燃料电池汽车成为全国期间燃料电池汽车成为全国1212个重大研究专项之一。其中，质子膜关键技术被个重大研究专项之一。其中，质子膜关键技术被列为山东省第一号科技攻关项目。在列为山东省第一号科技攻关项目。在“十一五十一五”期间，陆续加大了对燃料电池汽车的研发投入，期间，陆续加大了对燃

10、料电池汽车的研发投入，实现了推动核心技术产业化发展。实现了推动核心技术产业化发展。“十二五十二五”期期间，重点工作将放在推进燃料电池的工程实用化间，重点工作将放在推进燃料电池的工程实用化，建立小批量生产线，提，建立小批量生产线，提升燃料电池性能，降低升燃料电池性能，降低成本，强化电堆与系统的寿命考核，改进提高燃成本，强化电堆与系统的寿命考核，改进提高燃料电池系统控制策略与关键部件性能，提升燃料料电池系统控制策略与关键部件性能，提升燃料电池系统可靠性与耐久性。电池系统可靠性与耐久性。如今，该领域的技术如今，该领域的技术研发正在稳步推进。研发正在稳步推进。LOGO第三部分u3 3 车用电机车用电机

11、 电机驱动系统是纯电动汽车动力系统电机驱动系统是纯电动汽车动力系统的核心组成部分之一，也是纯电动汽车主要动力的核心组成部分之一，也是纯电动汽车主要动力源，承担着电动和发电的双重功能。将电能转换源，承担着电动和发电的双重功能。将电能转换成为机械能，为电动汽车正常行驶时提供驱动力成为机械能，为电动汽车正常行驶时提供驱动力矩；而在车辆减速和下坡时工作在发电状态。电矩；而在车辆减速和下坡时工作在发电状态。电机驱动系统需要具有恒功率输出，响应速度快，机驱动系统需要具有恒功率输出，响应速度快，并且能够适应不同行驶工况，具有较好的制动能并且能够适应不同行驶工况，具有较好的制动能量回收性能。目前纯电动汽车驱动

12、电机主要有直量回收性能。目前纯电动汽车驱动电机主要有直流电动机、开关磁阻电动机、永磁同步电动机、流电动机、开关磁阻电动机、永磁同步电动机、交流感应电动机等。交流感应电动机等。LOGO 3.1 直流电动机直流电动机 直流电动机由定子、转子、端盖、电刷和刷架等直流电动机由定子、转子、端盖、电刷和刷架等组成，利用通电导体在磁场中受力的电磁原理制成。组成，利用通电导体在磁场中受力的电磁原理制成。直流电动机存在的问题：由于存在电刷、换向直流电动机存在的问题：由于存在电刷、换向器等易磨损器件，所以有必要定期对其进行维护和更器等易磨损器件，所以有必要定期对其进行维护和更换，限于转子电枢的结构，直流电动机不适

13、合用于换，限于转子电枢的结构，直流电动机不适合用于高速旋转的情况等，所以与其他类型的电动机相比，高速旋转的情况等，所以与其他类型的电动机相比，直流电动机一般体积比较大。所以现在在纯电动汽车直流电动机一般体积比较大。所以现在在纯电动汽车上很少应用直流电动机了。上很少应用直流电动机了。LOGO3.2 交流感应电动机交流感应电动机交流感应电动机是根据电磁感应原理制成的交流感应电动机是根据电磁感应原理制成的，当，当U形磁铁以转速形磁铁以转速n1逆时针旋转时，线圈中的逆时针旋转时，线圈中的导线将切割磁力线，从而产生感应电动势导线将切割磁力线，从而产生感应电动势E，且，且有：有： E=Blv 交流感应电动

14、机又称异步电动机，与直流电交流感应电动机又称异步电动机，与直流电动机相比其结构简单。从技术水平来看，感应电动机相比其结构简单。从技术水平来看，感应电动机驱动系统是电动汽车用电动机驱动系统的理动机驱动系统是电动汽车用电动机驱动系统的理想选择，尤其是驱动系统功率需求较大的大型电想选择，尤其是驱动系统功率需求较大的大型电动客车。动客车。LOGO 3.3 永磁同步电动机永磁同步电动机 永磁电机是指采用永磁体提供励磁的电动机。基本永磁电机是指采用永磁体提供励磁的电动机。基本组成包括定子和转子。永磁同步电机自身组成包括定子和转子。永磁同步电机自身具有很多具有很多优越优越特性特性，多数的电动汽车均釆用了永磁

15、同步电机作为驱动多数的电动汽车均釆用了永磁同步电机作为驱动电机电机，加之我国的永磁材料资源丰富加之我国的永磁材料资源丰富，这也将有利于永这也将有利于永磁电机成本的下降磁电机成本的下降，更有利于，更有利于永磁同步电机永磁同步电机的发展。的发展。LOGO 3.4 开关磁阻电动机开关磁阻电动机 开关磁阻电机是一种新型电机。由装有励磁绕组的定子开关磁阻电机是一种新型电机。由装有励磁绕组的定子和具有凸极的转子构成。开关磁阻电机的工作原理是根据磁和具有凸极的转子构成。开关磁阻电机的工作原理是根据磁场力原理，遵循场力原理，遵循“磁阻最小原理磁阻最小原理”即磁通总要沿着磁阻最小即磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合

16、，的路径闭合，即即当有具有一定形状的铁心在移动到最小磁阻当有具有一定形状的铁心在移动到最小磁阻位置时，必使自己的磁场的轴线与主轴线重合。位置时，必使自己的磁场的轴线与主轴线重合。电机驱动系统研究是电动汽车关键核心技术，研究设计电机驱动系统研究是电动汽车关键核心技术，研究设计电动汽车专用开关磁阻电机驱动系统、优化组合开关磁阻电电动汽车专用开关磁阻电机驱动系统、优化组合开关磁阻电机与变速器、合理匹配开关磁阻电机电压与动力电池电压等机与变速器、合理匹配开关磁阻电机电压与动力电池电压等是车用开关磁阻电机研究的重要内容，是车用开关磁阻电机研究的重要内容，对对进一步提高电动汽进一步提高电动汽车驱动系统的效

17、率和可靠性，降低系统成本车驱动系统的效率和可靠性，降低系统成本具有重要意义具有重要意义。LOGO第四部分第四部分 4 整车控制器整车控制器 整车控制器是纯电动汽车控制系统的核心，对于保证纯电整车控制器是纯电动汽车控制系统的核心，对于保证纯电动汽车的行驶安全有着非常重要的意义。动汽车的行驶安全有着非常重要的意义。 在本部分中主要介绍了整车能量管理和整车通信网络管理在本部分中主要介绍了整车能量管理和整车通信网络管理。整车能量管理中主要介绍了电池管理和整车能量优化，整。整车能量管理中主要介绍了电池管理和整车能量优化，整车通信网络管理中主要介绍了车通信网络管理中主要介绍了CAN总线通信技术，这种通信总

18、线通信技术，这种通信方式布线方式大大简化了，可以大大减少线束的使用量，简方式布线方式大大简化了，可以大大减少线束的使用量，简化系统设计，且能有效提高整车控制系统工作时的可靠性。化系统设计，且能有效提高整车控制系统工作时的可靠性。 LOGO结论结论 本文主要探讨了纯电动汽车的关键技术，对锂电池本文主要探讨了纯电动汽车的关键技术，对锂电池技术、燃料电池技术、直流电动机、交流感应电动机、技术、燃料电池技术、直流电动机、交流感应电动机、永磁同步电动机、开关磁阻电动机、整车通信网络管理永磁同步电动机、开关磁阻电动机、整车通信网络管理做了简介，介绍了其将组成及基本原理做了简介，介绍了其将组成及基本原理。结合结合“十二五十二五”规划规划，做好电动汽车战略转型方向，坚持做好电动汽车战略转型方向，坚持“三纵三横三纵三横”的的基本研发布局，尤其是电池、电机、整车控制等关键核基本研发布局，尤其是电池、电机、整车控制等关键核心技术