新能源汽车功率电子基础 第2版第1章 绪论

第1章绪论目录1.1汽车技术发展历程1.2纯电动汽车1.3混合动力电动汽车1.4插电式混合动力电动汽车1.5燃料电池汽车1.6功率电子学与电动汽车关系配套教材：程夕明等，新能源汽车功率电子基础，机械工业出版社，2018.3/2023.10。1.1汽车技术发展历程—概述1.1汽车技术发展历程—阶段性事件1.1汽车技术发展历程—汽车电子标志性事件1957年，Chysler&Bendix开发模拟电子燃料喷射系统；1968年，Bosch为VW汽车开发电子燃料喷射系统ECU，汽车电子专业术语ECU（electroniccontrolunit）从此诞生1969年，Ford汽车开发了计算机控制的防滑系统；1971年，Chysler&Bendix为Imperia标配计算机控制的ABS1971年，GM和Motorola开发了计算机控制的变速器1981年，Motorola专门为GM开发微控制器MCU68021987年，Benz/BMW/Toyota引入车载电子稳定控制系统1988年，Chysler标配驾驶员侧安全气囊1991年，GM路试纯电动汽车EV11997年，Toyota投放混合动力汽车Prius1999年，Benz2000-s配置雷达巡航控制2000年，BMW7系配置车载导航2002年，Nissan为InfinitiQ45配置后视摄像头2023年，BYD仰望汽车集成易四方系统、云辇智能车身控制系统1.1汽车技术发展历程—智能汽车发展1925年，FrancisHoudina在美国纽约Manhattan大街验证了一辆无线遥控汽车1986年，美国CarnegieMellonUniversity世界首辆自动驾驶汽车Nalab12002年，美国DARPA设立100万美元无人驾驶汽车大奖赛2003年，日本丰田Prius配置了自动泊车辅助系统2009年，美国Google启动了Waymo无人驾驶汽车项目2013年，中国百度启动无人汽车项目2014年，法国

Navya世界首辆商用无人驾驶巴士2016年，美国Tesla推出Level3智能电动汽车上市2018年，美国Nvidia推出了一个AI无人驾驶汽车芯片

Xavier2018年，百度推出无人车Apollo2023年，华为发布无高精地图智驾系统ADS2.0、智能汽车解决方案2030

1.1汽车技术发展历程—电子技术发展趋势辅助

智能网联移动服务ESCLevel1Level2Level3Level4Level5V2X避撞行人避撞、车道保持1.2纯电动汽车—我国新能源汽车发展战略战略

（1）2010年10月，新能源汽车成为中国的七大战略新兴产业之一。

（2）2012年7月，国务院发布《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》。

（3）2014年5月，习近平总书记指出，发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。

（4）2020年9月，习近平总书记在第75届联合国大会一般性辩论上宣布：中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现“碳中和”。

（54）2020年11月，国务院发布《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》。政策

（1）2009年1月，财政部、科技部联合出台《关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知》。

（2）2013年9月，四部委联合出台《关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知》。

（3）2016年12月，四部委出台《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》。

（4）2020年4月，四部委出台《关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》。

（5）2021年12月，四部委出台《关于2022年新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》。成果

（1）2015年市场规模第一；2020年产业领跑、技术领先；2022年出口第一,67.9万辆。

（2）2022年，销量688.7万辆,占世界超60%,渗透率26%,自主品牌占49.9%。1.2纯电动汽车—动力结构图1.1纯电动汽车的动力系统结构信号连接1.2纯电动汽车—案例聆风：2010年10月，第一辆规模化纯电动汽车上市，日产汽车公司。ModelS：2012年，第一辆豪华纯电动汽车上市，0-96km/h@5s；2014年，全时四驱车型上市，0-96km/h@3.2s，配套ADAS；2016年，Level3智能电动汽车上市；2016年，500km车型上市；

特斯拉汽车公司。I3：2013年，第一辆小型碳纤维电动汽车上市，最高时速150km，宝马汽车公司。汉EV：2023年，C级车，刀片电池，续驶里程可达715km。BYD：2022年全球销量最多的电动汽车公司，186万辆。市场：2022年全球超过1000万辆，中国市场销量536.5万辆，乘用车超500万辆。

1.2纯电动汽车—节能与减排机理1.节能

（1）相对于燃油汽车，纯电动汽车的等效经济性可提高200%。

（2）电动机及其控制系统的效率是发动机2~4倍。减排

（1）光伏、风能、水力发电，纯电动汽车几乎零排放。

（2）可控核能发电，城市纯电动汽车几乎零排放。

（3）燃煤发电，大城市纯电动汽车几乎零排放。

（4）电动汽车减排问题，应计算全生命周期的整车、零部件、运输、使用等各环节的碳排放问题。1.2纯电动汽车—特质结构简洁、线控驱动

电池、电动机及其控制器、差速器。2.性能好—绿色行驶、加速快、低噪声、振动小

电动机及其控制器，高效率（95%）、高比功率（5kW/kg）、高比转矩（10N∙m/kg）、高转速（12000r/min）。质量大

电池系统，低比能量（250Wh/kg），长充电时间（8h），低耐久性（~10年/16万km），低安全性（热失控），高成本（1.0元/Wh），低充电费。系统集成成本低

零部件少：取消变速器，电动汽车的零部件比燃油汽车少80%。底盘简洁：取消传动轴，排气系统。1.2纯电动汽车—新技术1.动力

（1）组合式电驱动：前后桥电机、多驱动桥电机。

（2）分布式电驱动：轮边电机、轮毂电机。

（3）智能电池管理系统。2.滑板式智能底盘

（1）机械与电气协调制动。

（2）分布式制动与稳定控制。

（3）智能传感器与执行器。3.电子电气架构

分布式计算中心、域控制器、两线制以太网、网关（路由器）、环境感知系统、云计算、信息安全、电磁兼容性。4.车身底盘一体化压铸技术1.2纯电动汽车—底盘布置案例1特斯拉纯电动汽车后桥驱动底盘布置图1.2纯电动汽车—底盘布置案例2特斯拉纯电动汽车前后桥驱动底盘布置图1.2纯电动汽车—底盘布置案例2比亚迪汽车前后桥驱动底盘布置图CTC刀片电池八合一IMCPMC1.2纯电动汽车—底盘布置案例3滑板式线控智能电动底盘1.2纯电动汽车—智能化环境感知系统巡航控制避撞控制车道识别交会预警全景视觉盲点检测驻车辅助后撞警示V2X1.3混合动力电动汽车—概述1.节能减排

（1）节能50%，依赖混合度（轻混、中混、重混）。

（2）减排90%，CO2。

2.动力系统复杂

（1）保留了发动机及其传动系统。

（2）增加了电驱动系统。

（3）增加了机电复合装置。

（4）增加了系统控制难度。

（5）增加了底盘布置难度。结构类型多

串联、并联、混联。1.3混合动力电动汽车—串联型图1.2沃林混合动力系统结构串联节能途径：

1.纯电驱动； 2.机电联合制动； 3.发动机高效工作； 4.发电储能。工作特点 1.全时纯电驱动； 2.系统效率低； 3.低排放。1.3混合动力电动汽车—并联型图1.3本田英赛特混合动力系统结构并联节能途径：

1.纯电驱动； 2.机电联合制动。 3.发动机高效工作； 4.即时起动； 5.混合驱动； 6.取消怠速； 7.发电储能。工作特点

间隙混合驱动。1.3混合动力电动汽车—混联型图1.4丰田普锐斯的THSⅡ混合动力系统结构混联节能途径：

1.纯电驱动； 2.机电联合制动； 3.发动机高效工作； 4.即时起动； 5.混合驱动； 6.取消怠速； 7.发电储能。工作特点

全时混合驱动。1.4插电式混合动力电动汽车—概述1.结构特点

车载动力蓄电池组具有电网充电功能的混合动力电动汽车。

典型车型

（1）增程式

理想L7；问界M5；深蓝SL03增程版

（2）串并联型

比亚迪秦DMI、宋DMI、汉DMI、唐DMP、方程豹DMO 1.4插电式混合动力电动汽车—动力架构图1.5（插电式）混合电动汽车动力系统架构图1.4插电式混合动力电动汽车—动力架构案例图1.6比亚迪超级混动技术DM-i结构示意图1.4插电式混合动力电动汽车—案例比亚迪汽车方程豹超级混动平台示意图CTC刀片电池PMCHDS前后电子差速锁和能量中锁1.5燃料电池汽车—概述图1.7燃料电池电动汽车动力系统结构串联节能途径：

1.纯电驱动； 2.机电联合制动； 3.FCS高效工作； 4.发电储能。工作特点 1.全时纯电驱动； 2.系统效率高； 3.加氢快； 4.无里程焦虑； 5.零排放。发动机效率提高PMSM电动和发电运行发动机停止PMSM电动功能电制动能量回收PMSM发电功能1.6功率电子学与电动汽车技术的关系-案例效率提升/工况美国城市工况欧洲ECE城市工况日本10-15工况发动机效率提高59%56%53%发动机停止13%20%27%电制动能量回收28%24%20%表1.2三种工况下普锐斯混合动力电动汽车燃油经济性提高的贡献比例1.6功率电子学与电动汽车技术的关系-图解图1.8新能源汽车技术与功率电子学的密切关系汽车能源转型汽车动力创新1.6功率电子学与电动汽车技术的关系-架构纯电动汽车高压电气系统架构示意图OBCPDU1.6功率电子学与电动汽车技术的关系-案例1比亚迪汽车e平台演进技术路线安全、高效、智能、美学八合一1.6功率电子学与电动汽车技术的关系-案例2150kW,310N·m270kW,

360N·m比亚迪汽车八合一总成1.6功率电子学与电动汽车技术的关系-案例3比亚迪汽车仰望易四方技术150kW,310N·m270kW,

360N·m锁止差速轮边独立电驱动系统四轮转矩独立控制底盘智能稳定控制本章知识点纯电动汽车的主要技术特点。三相交流电动机驱动.当前主流车载储能装置是电化学电源—锂离子蓄电池.车辆行驶的零排放,振动小,低噪声,加速快,维护少,充电慢.插电式混合动力电动汽车的定义与结构形式。插电式混合