《新能源汽车技术》项目1

新能源汽车技术

授课教师：xxx授课时间：xxx绪论项目一纯电动汽车的概述项目二动力蓄电池及管理技术项目三驱动电机及控制技术项目四整车控制及轻量化技术项目五纯电动汽车其他关键技术项目六混合动力电动汽车项目七燃料电池电动汽车全课导航项目一纯电动汽车的概述项目一

纯电动汽车的概述当前，随着新一轮科技革命和产业变革的孕育和兴起，新能源汽车产业正进入加速发展的新阶段，这不仅为我国经济增长注入了强劲新动能，也有助于应对气候变化的挑战、改善全球生态环境和推动汽车产业的转型升级。

纯电动汽车是新能源汽车的重要分支，在我国新能源汽车保有量中的占比高达80%。预计到2035年，纯升级。纯电动汽车是新能源汽车的重要分支，在我国新能源汽车保有量中的占比高达80%。预计到2035年，纯电动汽车将成为新销售车辆的主流。本项目主要介绍纯电动汽车的系统组成、技术条件等基础知识，以及纯电动汽车的动力性和经济性等特性，为后续任务的学习奠定基础。项目导读学习目标(1)掌握纯电动汽车各系统的结构。(2)熟悉纯电动汽车的技术条件。(3)掌握纯电动汽车动力性的分析方法。(4)掌握纯电动汽车经济性的分析方法。(1)能够识别纯电动汽车的主要设备。(2)能够分析纯电动汽车的动力性和经济性。(1)培养科学严谨、精益求精的工匠精神。(2)养成严肃认真、一丝不苟的工作作风。知识目标技能目标素质目标任务1.2分析纯电动汽车的特性任务1.1认识纯电动汽车项目导航任务1.1

认识纯电动汽车任务引入

纯电动汽车与传统燃油汽车不同，它是靠驱动电机将电能转换成机械能来驱动车辆行驶的。

纯电动汽车主要由动力蓄电池系统、驱动电机系统、整车控制系统、辅助系统等电动系统，以及车身、底盘等常规系统组成。与传统燃油汽车相比，纯电动汽车无须发动机，其驱动电机相当于传统燃油汽车的发动机，动力蓄电池相当于传统燃油汽车的油箱。

任务要求：学生从动力蓄电池系统、驱动电机系统、整车控制系统、辅助系统等方面认识纯电动汽车的结构和原理。任务引入表1知识与技能要求任务内容认识纯电汽车学习程度识记理解应用学习任务动力蓄电池系统●驱动电机系统●整车控制系统●辅助系统●实训任务认识纯电动汽车的基本结构●熟悉各系统主要设备及其安装位置●分析纯电动汽车的工作原理●自我勉励任务工单——认识纯电动汽车1．任务描述学生以3～5人为一组，选出组长并进行任务分工。各小组根据实际情况，在实训车辆或整车实训平台上认识纯电动汽车各系统的基本结构，熟悉各系统主要设备的结构特点及安装位置，分析纯电动汽车的工作原理。序号名称型号与规格单位数量备注2．工具和器材准备各小组根据实训所用纯电动汽车的型号，收集、整理该车的基本结构、功能特点等相关资料，并进行工作规划，将实训所需的工具和器材填入表2中。任务工单3．制订方案（1）各小组针对工作规划展开讨论，制订实施方案。（2）指导教师对各小组的实施方案给出评价。（3）各小组根据指导教师的评价对实施方案进行调整。（4）调整合格后的实施方案即最终实施方案。4．工作实施各小组按照最终实施方案，系统地认识实训车辆，并将实施内容及完成情况填入表中。班级组号日期姓名学号指导教师实施内容完成情况任务总结相关知识1.1.1动力蓄电池系统1.1.2驱动电机系统1.1.3整车控制系统1.1.4辅助系统

纯电动汽车在传统燃油汽车的基础上取消了发动机系统，同时增加了动力蓄电池系统、驱动电机系统、整车控制系统、充电系统、制动能量回收系统、安全保护系统等电动系统。1.1.1动力蓄电池系统1．动力蓄电池系统的基本结构

动力蓄电池系统是纯电动汽车的动力源，用于储存和提供电能。

动力蓄电池系统主要由动力蓄电池箱、动力蓄电池、BMS、辅助元器件等组成。1.1.1动力蓄电池系统用于支撑、固定和保护动力蓄电池系统，主要由上盖、下托盘、正负极引出插孔、采集线接口、维修开关等组成。1.1.1动力蓄电池系统1．动力蓄电池系统的基本结构动力蓄电池箱动力蓄电池辅助元器件BMS主要用于检测电池单体的电压、电流及动力蓄电池的总电压、总电流、温度等状态信息，并控制动力蓄电池充放电，以防止动力蓄电池过充电和过放电。用于储存和提供电能，通常先由多个电池单体串/并联组成电池模块，再由多个电池模块串联组成电池包。主要包括继电器、预充电阻、熔断器、电流传感器、温度传感器、动力蓄电池内部线缆和高/低压连接器等。

动力蓄电池系统首先接收和储存由充电系统和制动能量回收系统提供的电能，然后通过高压配电盒为驱动电机、电动压缩机、PTC加热器等高压电气设备供电；同时，通过DC/DC变换器进行电压/功率变换，然后为低压电气设备供电，并为低压辅助电池充电。动力蓄电池放置在密闭的动力蓄电池箱内，通过高压连接器与高压配电盒相连，输出高压直流电。BMS实时采集动力蓄电池的电压、电流、温度等数据，监控动力蓄电池的工作状态，并通过总线网络与整车控制器（vehiclecontrolunit，VCU）进行通信，从而对动力蓄电池系统的充放电进行综合管理。

国货之光：在动力蓄电池技术方面，我国宁德时代、比亚迪两大企业都具有国际领先优势。1.1.1动力蓄电池系统2．动力蓄电池系统的工作原理1.1.2驱动电机系统纯电动汽车的驱动电机系统构成：驱动电机电机控制系统驱动电机系统用于将动力蓄电池系统输送来的电能转换成机械能电机控制器冷却系统减速器总成驱动电机及MCU在运行时会产生大量热能，冷却系统用于将这部分热能传递至外界，使驱动电机及MCU工作在一个温度相对稳定的环境中。对驱动电机进行启动、加减速、制动等运行状态的控制，并实时进行状态和故障监测，以保障驱动电机系统安全可靠地运行。是驱动电机的传动装置，用于将驱动电机的机械能传递至车轮，使车辆达到相应的车速。

整车控制系统是纯电动汽车的“大脑”，负责整车信息的采集、处理和传递，并对纯电动汽车的动力性、经济性、安全性和舒适性等进行综合控制。

整车控制系统主要由VCU及相关控制线路组成，可分为低压电控系统、高压电控系统、整车网络管理系统三部分。1.1.3整车控制系统1．整车控制系统的基本结构低压电控系统：用于控制低压电气设备和电路，如低压辅助电池的充电控制，车灯、刮水器等低压电气设备的电源控制，VCU和高压系统各控制电路的电源控制。高压电控系统：用于控制高压电气设备，如动力蓄电池、驱动电机、电动压缩机、DC/DC变换器等。高压电控系统可根据车辆行驶的功率需求，实现从动力蓄电池到驱动电机的能量转换与传输控制。整车网络管理系统：用于VCU与电机控制系统、BMS、车身控制系统、信息显示系统等子系统之间的通信与管理。VCU一般通过CAN总线与各子系统进行通信。1.1.3

整车控制系统1．整车控制系统的基本结构（1）整车控制模式的判断和驱动控制。（2）整车能量优化管理。（3）整车通信网络管理。（4）制动能量回收控制。（5）故障诊断和处理。（6）车辆状态监测与显示。1.1.3整车控制系统2．整车控制系统的主要功能（1）VCU通过CAN总线和I/O端口来获取启动信号、充电信号、加速/制动踏板位置信号、当前车速等状态信息和整车故障信息（如有），以此来判断当前需要的整车工作模式，如充电模式、行驶模式等；根据当前车辆状态和相关参数，计算车辆的转矩输出能力，然后结合当前车辆行驶需要的转矩，计算出合理的输出转矩，从而实现对车辆的驱动控制。（2）整车控制系统可对电能分配进行合理优化，以提高车辆的续驶里程。（3）整车控制系统以VCU为中心组建整车通信网络，通过与BMS、MCU、空调控制器等模块的通信，实现信息的组织与传输、网络状态的监控、网络节点的管理、信息优先权的动态分配和网络故障的诊断与处理等网络管理功能。（4）纯电动汽车可在车辆制动时对制动能量进行回收，以提高车辆的续驶里程。（5）整车控制系统持续监测整车的状态，并进行故障诊断。（6）整车控制系统可对车辆状态进行实时监测，并将各子系统的状态信息发送给信息显示系统，通过数字仪表盘显示车辆状态信息，如驱动电机的转速和温度，动力蓄电池的剩余电量，车辆的车速、行驶里程等信息。交流充电系统（慢充）直流充电系统（快充）纯电动汽车的常规充电系统，它是使用民用220V单相交流电源（家用电源或交流充电桩），通过车载充电机进行整流变换，将220V单相交流电变换为高压直流电，然后为动力蓄电池充电一般使用工业380V三相交流电作为电源，将电源提供的交流电变成高压、大电流的直流电，然后直接为动力蓄电池充电。1.1.4辅助系统1．充电系统供电设备交流充电接口高压充电线束车载充电机高压配电盒交流充电系统为交流充电桩和充电连接装置，也可以是家用电源连接供电设备和车内的高压充电线束连接交流充电接口与车载充电机，将交流充电桩输入的220V单相交流电输送至车载充电机用于将220V单相交流电转换成动力蓄电池所需的高压直流电整车的高压配电管理，对各电能输出线路进行控制，并具有过电流保护、过电压保护、高温保护等功能。1.1.4辅助系统1．充电系统1.1.4辅助系统1．充电系统供电设备直流充电接口高压充电线束高压配电盒直流充电系统直流充电桩和充电连接装置组成，可将380V三相交流电转换成动力蓄电池所需的高压直流电直流充电桩和充电连接装置组成，可将380V三相交流电转换成动力蓄电池所需的高压直流电将高压直流电输送给动力蓄电池，同时对动力蓄电池的电源输出及分配进行管理，实现对各支路电气设备的保护用于连接直流充电接口和高压配电盒，将直流充电桩输入的高压直流电输送至高压配电盒

制动能量回收系统就是把纯电动汽车不需要的或有害的惯性运动所产生的机械能转换为电能，并回馈至动力蓄电池，同时产生制动力矩，使车辆迅速减速的系统。

制动能量回收系统也称再生制动系统，它可在车辆滑行、减速或下坡时，将车辆行驶过程中的机械能转换为电能，储存在动力蓄电池或其他车载储能装置中。制动能量回收对提高纯电动汽车的能量利用率具有重要意义。1.1.4辅助系统2．制动能量回收系统

纯电动汽车上有大量高压电气设备，因此必须设置安全保护系统，以确保驾乘人员和维修人员的安全。

纯电动汽车常用的安全保护系统有高压防护系统和充电保护系统等。此外，纯电动汽车必须配备故障自诊断系统和故障报警系统，在电气系统发生故障时，自动控制高压系统断电，以防止事故的发生。1.1.4辅助系统3．安全保护系统课堂小结任务1.2分析纯电动汽车的特性任务引入

比亚迪全新高端汽车品牌仰望及其核心技术“易四方”正式发布，新能源硬派越野车U8和纯电动高性能超级跑车U9盛装亮相。“易四方”技术是一套以四电机独立驱动为核心的动力系统，它从感知、决策、执行三个维度围绕新能源汽车的特性进行了全面重构，颠覆了传统燃油汽车动力系统的能力体系，国内汽车技术的飞跃式发展和国产汽车品牌的快速崛起。任务引入表1知识与技能要求任务内容分析纯电动汽车的特性学习程度识记理解应用学习任务纯电动汽车的技术条件●纯电动汽车的动力性●纯电动汽车的经济性●实训任务分析纯电动汽车的动力性●分析纯电动汽车的经济性●自我勉励任务工单——分析纯电动汽车的动力性和经济性1．任务描述

学生以3～5人为一组，选出组长并进行任务分工。各小组根据实际情况，查阅相关技术资料，收集、整理实训车辆的各项技术参数，并分析该纯电动汽车的动力性和经济性。序号名称内容描述单位数量备注2．工具和器材准备

各小组查阅相关资料，熟悉实训车辆的结构特点和技术参数，并进行工作规划，将实训所需的各项数据资料填入表中。任务工单3．制订方案（1）各小组针对工作规划展开讨论，制订实施方案。（2）指导教师对各小组的实施方案给出评价。（3）各小组根据指导教师的评价对实施方案进行调整。（4）调整合格后的实施方案即最终实施方案。4．工作实施

各小组按照最终实施方案，系统地分析实训车辆的动力性和经济性，并将实施内容及完成情况填入表中。班级组号日期姓名学号指导教师实施内容完成情况任务总结相关知识1.2.1纯电动汽车的技术条件1.2.2纯电动汽车的动力性1.2.3纯电动汽车的经济性

我国国家标准《纯电动乘用车技术条件》（GB/T28382—2012）规定了座位数在5座及以下的纯电动乘用车的技术条件。1．质量分配要求2．安全要求3．动力性要求4．低温启动性能要求5．续驶里程要求6．可靠性要求7．车辆上安装的动力蓄电池的要求1.2.1纯电动汽车的技术条件扫码或点击图片播放视频

车辆的驱动电机及动力蓄电池系统应合理布置，使质量分布均衡。车辆的动力蓄电池总质量与整车整备质量的比值不宜大于30%。1．质量分配要求1.2.1纯电动汽车的技术条件2．安全要求（1）《电动汽车安全要求》（GB18384—2020）对电动汽车特殊安全的规定。（2）《乘用车制动系统技术要求及试验方法》（GB21670—2008）对制动性能的规定。（3）《汽车正面碰撞的乘员保护》（GB11551—2014）和《汽车侧面碰撞的乘员保护》（GB20071—2006）对乘员保护的规定。（4）在设计车辆时应考虑车辆启动、车速低于20km/h时，能够给车外人员发出适当的提示性声响

根据最大工作电压的不同，将电气元件或电路的电压等级分成了A、B两级。小贴士1.2.1纯电动汽车的技术条件3．动力性要求（1）30min最高车速。按照《电动汽车动力性能试验方法》（GB/T18385—2005）规定的试验方法，车辆能够持续行驶30min以上的最高平均车速应不低于80km/h（2）加速性能。按照《电动汽车动力性能试验方法》（GB/T18385—2005）规定的试验方法，车辆从0km/h到50km/h所用的加速时间应不超过10s，从50km/h到80km/h所用的加速时间应不超过15s。（3）爬坡性能。按照《电动汽车动力性能试验方法》（GB/T18385—2005）规定的试验方法，车辆通过4%坡度的爬坡速度应不低于60km/h，通过12%坡度的爬坡速度应不低于30km/h，车辆最大爬坡度应不低于20%。1.2.1纯电动汽车的技术条件4．低温启动性能要求车辆在−20℃±2℃的试验环境温度下，浸车8h后，应能正常启动、行驶。5．续驶里程要求根据《电动汽车能量消耗量和续驶里程试验方法第1部分：轻型汽车》（GB/T18386.1—2021）规定的试验方法，车辆的工况法续驶里程应大于80km。1.2.1纯电动汽车的技术条件01里程分配02故障03车辆维护04性能复试6．可靠性要求1.2.1纯电动汽车的技术条件车辆的可靠性应满足以下要求:里程分配：可靠性行驶试验的总里程为15000km，其中强化坏路2000km，平坦公路6000km，高速公路2000km，工况行驶5000km。动力性试验里程及各试验间的行驶里程等可计入可靠性行驶试验里程。故障：在整个可靠性行驶试验的过程中，VCU、总线系统、动力蓄电池系统、驱动电机系统、充电系统等不应出现危及人身安全、引起主要总成报废、对周围环境造成严重危害的故障（致命故障）；也不应出现影响行车安全、引起主要零部件和总成严重损坏，或用易损备件和随车工具不能在短时间内排除的故障（严重故障）。其他系统和零部件参照相关标准的要求。车辆维护：车辆的正常维护应按照车辆制造厂的规定；整个可靠性行驶试验期间，不应更换动力系统的关键部件，如驱动电机及MCU、动力蓄电池及BMS、充电系统等。性能复试：可靠性行驶试验结束后，应进行30min最高车速、续驶里程复试。30min最高车速的复测值应不低于初始测试值的80%，且应不低于70km/h；工况法续驶里程的复测值应不低于初始测试值的80%，且应不低于70km。

（1）一般要求。动力蓄电池根据其类型，应符合行业标准《电动汽车用铅酸蓄电池》（QC/T742—2006）、《电动汽车用锂离子蓄电池》（QC/T743—2006）或《电动汽车用金属氢化物镍蓄电池》（QC/T744—2006）的要求。

（2）低温容量。动力蓄电池在环境温度为−20℃时的容量与常温下的容量之比，应不小于70%。根据动力蓄电池的类型，试验方法应符合上述三个行业标准中相应的条款。7．车辆上安装的动力蓄电池的要求1.2.1纯电动汽车的技术条件1．驱动电机的特性1.2.2纯电动汽车的动力性

指驱动电机的转矩与转速之间的关系。不同类型的驱动电机之间的机械特性差异较大。若驱动电机具有较大范围的恒功率运行区域，则其最大转矩通常较大。工作特性机械特性

驱动电机通常在低速运行时呈现恒转矩特性，在高速运行时呈现恒功率特性。纯电动汽车动力性指标最高车速加速性能爬坡性能2．纯电动汽车的动力性分析1.2.2纯电动汽车的动力性

当车辆达到最高车速时，驱动电机处于恒功率运行状态，此时车辆的驱动力与行驶阻力（空气阻力+车轮滚动阻力）处于平衡状态，反映在平衡图上，驱动力与行驶阻力两条曲线的交点A处对应的车速即最高车速，约为110km/h。

由于驱动电机会受其最高转速的限制，因此在通过上述方法得出最高车速后，还需进行校验，以保证最高车速对应的驱动电机转速不超过驱动电机的最高转速，否则，应以驱动电机的最高转速所对应的车速作为车辆的最