《新能源汽车构造》课件-3.纯电动汽车

3.1纯电动汽车的结构形式纯电动汽车的结构形式纯电动汽车的结构形式纯电动汽车的结构形式将发动机替换成电动机后的纯电动汽车结构形式纯电动汽车的结构形式用固定速比减速器替代变速箱后的纯电动汽车结构形式纯电动汽车的结构形式单电动机横置的纯电动汽车结构形式纯电动汽车的结构形式双电动机横置的纯电动汽车结构形式纯电动汽车的结构形式轮边电动机的纯电动汽车结构形式纯电动汽车的结构形式轮毂电动机的纯电动汽车结构形式纯电动汽车经典结构形式的实例纯电动汽车经典结构形式的实例02单电动机横置的纯电动汽车结构形式01目录CONTENTS单电动机横置的纯电动汽车结构形式单电动机横置的纯电动汽车结构形式EV1外形EV1车身结构具备再生制动功能的电动机低滚动阻力轮胎铅酸动力电池热泵式空调系统便携式充电器感应式充电口EV1底盘结构电动机/减速器/差速器助力转向电动机和转向泵助力转向逆变器动力电池断电器/维修开关阀控铅酸动力电池比亚迪e5结构形式差速器减速器电动机3.3左右轮独立驱动的纯电动汽车实例左右轮独立驱动的纯电动汽车实例

双电动机横置+固定速比减速器+半轴+车轮的形式

轮边电动机+固定速比减速器+车轮的形式

轮毂电动机+车轮的形式左右轮独立驱动的纯电动汽车实例左右轮独立驱动的纯电动汽车实例左右轮独立驱动的纯电动汽车实例左右轮独立驱动的纯电动汽车实例左右轮独立驱动的纯电动汽车实例左右轮独立驱动的纯电动汽车实例左右轮独立驱动的纯电动汽车实例左右轮独立驱动的纯电动汽车实例固定速比减速器电动机固定速比减速器电动机3.4纯电动汽车的优点纯电动汽车的优点优点之一，是零排放，对环境无污染。传统内燃机汽车是通过在发动机内燃烧化石燃料驱动发动机运转，推动汽车运行。化石燃料的燃烧必然会产生二氧化碳，会使地球产生温室效应，全球温度升高，冰山融化，海平面升高，威胁人类生存。除此之外，还会产生一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、硫化物等有毒有害气体，如果没有进行有效的尾气处理，会对人体造成严重伤害。而纯电动汽车是靠电力驱动电动机转动带动车辆运动，没有任何化学物质产生，因此是零排放，环境污染小。当然，要使纯电动汽车做到绝对的零排放，那其使用的电的来源也应该是零排放无污染的绿色环保电。如果给纯电动汽车提供的电能是由使用非清洁能源的发电厂发出来的，那不能认为纯电动汽车就是绝对零排放。因此，我国在发展新能源汽车的同时，也大力推进新能源电力产业，如核电、水电、风电和太阳能发电等，当纯电动汽车使用这些清洁能源发出的电，那就可以认为纯电动汽车是绝对零排放无污染的了。纯电动汽车的优点优点之二是噪声小。传统内燃机汽车其发动机固有的工作原理，不可避免的会产生噪声，即便通过消声器将大部分排气噪声减弱，但发动机本身震动的噪声依然难以消除。而纯电动汽车靠电动机驱动，电动机的工作几乎不会产生较大的噪声。因为工作过于安静，以至于有些汽车厂商还会特意安装噪声发生器，以便提示路人注意车辆。纯电动汽车的优点优点之三是效率高，使用成本低。传统内燃机汽车的效率只有35%左右。如右上图所示，内燃机汽车并不能将燃料具备是所有化学能转换成推动车辆前进的动能。其它的能量有30%成为了排气损失，25%是冷却损失，5%为辐射损失，还有5%为机械损失。而纯电动汽车的效率却可以高达90%，或者更高，如右下图所示，仅有3%的机械损失和7%的电损耗。纯电动汽车的效率高也就意味着车辆的使用成本会较低，纯电动汽车百公里耗电的价格比内燃机汽车百公里耗油的价格低很多。纯电动汽车的优点优点之四是结构简单，使用简单方便，维护保养周期较长，更加经久耐用。传统内燃机汽车有发动机、变速器、分动器等复杂的驱动系统，其中又以具备曲柄连杆机构、配气机构和冷却系统、润滑系统、燃料供给系统、点火系统和启动充电系统的发动机最为复杂。因此发动机需要经常维护保养。而纯电动汽车的驱动系统结构简单，使用起来也更加简便，不需要频繁的维护保养，因而维护保养的费用也较少。纯电动汽车的优点最后我们来小结一下。与传统内燃机汽车相比，纯电动汽车的主要优点是，一，零排放，对环境无污染。二，噪声小，没有噪声污染；三，效率高，四，结构简单，使用方便，维护保养周期较长，维护保养费用较低。3.5纯电动汽车的缺点纯电动汽车的缺点续驶里程是指充一次电或加一次油，车辆最多能行驶的路程。传统内燃机汽车加一次油通常至少可以行驶600公里，而相同尺寸和重量的纯电动汽车充满电后却最多行驶400km。如果纯电动汽车的车型较小，其续驶里程会更短，即便较大尺寸的纯电动汽车续驶里程会相对较长，但依然比同级别的内燃机汽车续驶里程短。提高续驶里程的最简单的方法就是增加电池容量，但是电池容量的增加又会增加整车的整备质量，这又会降低续驶里程。要从根本上解决续驶里程短的问题，就必须研发出能量密度和功率密度更高的电池。缺点之一，是续驶里程短。纯电动汽车的缺点缺点之二，是充电时间较长。传统内燃机汽车在加油站加满一箱油，可能只需要十几分钟时间，但是要想将亏电的纯电动汽车充满电，通常需要5-6个小时，甚至更长时间。虽然可以用快充方式充电，但一般在十几分钟内也只能充满80%左右，要想真正充满，剩下的20%还是需要慢充方式进行。而且，经常用快充方式充电，会大大降低电池的使用寿命。要解决这个缺点，同样是要研发出更加先进的动力电池，使其能实现快速充电的同时又不影响使用寿命。纯电动汽车的缺点缺点之三，电池成本较高。当电池原材料价格较高时，电池的成本会占到整车的将近50%，随着电池原材料价格下降，电池的成本也仍然要占到整车的三分之一左右。这导致纯电动汽车通常会比同级别的传统内燃机汽车价格更贵，普通的消费者难以承受纯电动汽车较高的车价。因此在新能源汽车发展初期，需要通过政府补贴的方式，促进新能源汽车企业持续研发，促使纯电动汽车技术迭代升级的同时又降低整车成本。纯电动汽车的缺点缺点之四，电池的寿命较短。虽然纯电动汽车的三元锂电池的循环次数约为2500次左右，磷酸铁锂电池的充电次数可高达3500多次，但是这是在满足特定条件的标准下测试出来的，而日常用车时，可能因为使用条件比较恶劣导致电池循环次数减少，比如急加速急减速、深度放电的次数、快速充电的频次、环境温度过低或温度过高等情况，这些都可能使电池提前达到寿命终止条件必须更换。纯电动汽车的缺点缺点之五，开启空调或暖风时，电池的电量下降较快，会严重降低续驶里程。纯电动汽车制冷用的空调压缩机和制热用的PTC加热器，都是使用动力电池中的高压电。而且功率都较高。夏天长时间开启空调压缩机或者冬天长时间开启PTC暖风系统，会消耗动力电池的电量，进而影响整车的续驶里程。3.6纯电动汽车主要功能总成认知一、纯电动汽车主要功能总成如图所示，粗实线是高压线束，连接在高压线束上的部件都属于高压部件。纯电动汽车的高压部件主要有：动力电池组、高压配电盒、DC/DC转换器、电机控制器、电机、车载充电机、制动气泵电动机及其功率变换器、助力转向器电动机及其功率变换器、电动空调及其功率变换器。二、动力电池组动力电池组的作用是为电动汽车提供动力来源的电源，相当于传统汽油车的燃油箱，是用来储存能量的部件。燃油箱可以储存汽油或柴油来为燃油车提供能量，而动力电池组可以储存电量来为纯电动汽车提供能量。动力电池组通常采用铅酸电池、镍氢电池或锂离子电池，市面上的锂离子电池又以三元锂电池和磷酸铁锂电池两种居多。三元锂电池的能量密度较高，而磷酸铁锂电池的安全性能更高。三、高压配电盒纯电动汽车的高压配电盒相当于民宅220V交流电入户后的配电箱，在配电箱中，入户电经过空气开关后将电再分配到各个用电回路或用电设备如空调、冰箱等。纯电动汽车的高压配电盒就是把动力电池组的高压电经过保险后再分配给各个高压部件如DC/DC、电机控制器等等。四、DC/DC转换器DC/DC转换器的字面意思就是“直流-直流”转换器，也就是将直流转变成直流的部件。DC/DC转换器可以是将低压直流电转变为高压直流电的部件，也可以是将高压直流电转变为低压直流的部件。DC/DC转换器的作用可以看成是传统内燃机汽车的发电机。因为纯电动汽车没有发动机，故不能用发动机带动发电机发出电来为12V蓄电池充电并为整车低压电器系统供电，所以采用DC/DC转换器直接将动力电池组的高压直流电转变为14V的低压直流电，为车上12V的蓄电池充电，同时为整车低压电器系统提供电能。五、电机控制器电机控制器又称为逆变器，是把直流电能转变成定频定压或调频调压的交流电的转换器，它是通过主动工作来控制电机按照设定的方向、速度、角度、响应时间进行工作的集成电路。电机控制器内一般有电容、电路板、IGBT模块、变压器线圈和散热器等。电容是用于过滤电压并获得平滑电压的，电路板上有DSP或微处理器等控制芯片，主要是对信息和数据进行处理，IGBT模块主要用来改变通过电动机中线圈的电流方向，也就是产生控制电动机的交流电的，因此IGBT模块是电机控制器的核心部件。变压器线圈是用于提高电压的，但不是必须的，散热器主要用来为IGBT散热。六、电机纯电动汽车的电机相当于传统内燃机汽车的发动机。发动机通过燃烧燃油做功带动车轮转动驱使汽车行驶，纯电动汽车上的电机则通过电磁作用将电转变为旋转的磁场，在磁场的作用下带动车轮转动驱使车辆行驶。纯电动汽车上使用的电机通常是永磁同步电动机和交流异步电动机（也称为鼠笼式电动机）。3.7纯电动汽车特有电器认知纯电动汽车特有电器认知纯电动汽车特有电器车载充电机高压电动空调压缩机电动助力转向系统高压PTC加热器电动真空泵电动冷却水泵纯电动汽车特有电器认知新能源汽车的车载充电机（On-boardCharger），是指固定安装在新能源汽车上的充电装置，主要作用是将国家电网提供的交流电转变成可以为新能源汽车高压电池充电的高压直流电，具有安全、自动充满电的能力。电池管理系统通过CAN通信网络与车载充电机传递数据，能动态调节充电电流和电压参数，执行相应的动作，完成充电过程。车载充电机纯电动汽车特有电器认知高压电动空调压缩机传统内燃机汽车的空调压缩机是由发动机通过皮带带动的，而纯电动汽车因为没有发动机，所以纯电动汽车的空调压缩机只能由电动机驱动。对空调压缩机的电动机提供高压电，在功率不变的情况下能减小电流，可以避免使用较粗的电缆而增加整车重量。空调压缩机的电动机控制器将动力电池的直流电转变成交流电驱动电动机，进而再驱动空调压缩机运行。纯电动汽车特有电器认知PTC加热器传统内燃机汽车的暖风系统，一般是将发动机冷却液引入到暖气片上来提高驾乘空间的温度。纯电动汽车因为没有发动机，因而没有足够高温度的冷却水，所以需要采用辅助加热系统，而PTC加热器是最好的选择。因其功率较高，通常需要采用高压电。PTC有两种加热方式，一种是直接给空气加热实现供暖，另一种是给水暖系统加热实现供暖。前者供暖速度更快，但后者供暖体感更舒服。纯电动汽车特有电器认知电动助力转向系统传统内燃机汽车的液压助力转向系统是由发动机带动液压泵产生压力来辅助转向，但纯电动汽车因为没有发动机，所以必须采用电动助力转向系统（ElectricPowerSteering，缩写EPS）。EPS是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统，通常用低压12V供电。纯电动汽车特有电器认知电动真空泵传统内燃机汽车的制动系统是靠真空助力完成的，真空助力器的工作是依靠发动机进气歧管的真空和外界的大气压的压力差实现的。纯电动汽车因为没有发动机，因而需要另外寻找真空源，通常采用电动真空泵和真空罐的搭配，为制动真空助力器提供真空。电动真空泵一般也是低压12V供电。纯电动汽车特有电器认知电动水泵传统内燃机汽车的发动机冷却系统的水泵是直接由发动机带动的，纯电动汽车没有发动机，所以电机控制器和电动机的冷却系统需要靠电动水泵实现冷却水的循环。电动水泵一般也是低压12V供电。纯电动汽车特有电器认知由此可见，车载充电机、电动压缩机、PTC加热器都是高压电器，几乎是纯电动汽车必备的电器，而电动助力转向系统、电动真空泵和电动水泵是低压12V供电，属于低压电器。如今在某些高档的内燃机汽车上，PTC加热器也有应用，可以提高舒适性。随着汽车智能驾驶技术的发展，电动助力转向系统也逐渐取代液压助力系统，应用在内燃机汽车上了。小结3.8纯电动汽车关键技术之一：预充电路纯电动汽车关键技术之一：预充电路什么是预充？是给动力电池预先充电吗？不是给电机控制器中的大电容充电的过程就称为预充。纯电动汽车关键技术之一：预充电路预充电路纯电动汽车关键技术之一：预充电路纯电动汽车关键技术之一：预充电路纯电动汽车关键技术之一：预充电路纯电动汽车关键技术之一：预充电路最后总结一下电池ECU的工作步骤：第一步闭合预充继电器K2和主负继电器K3第二步闭合主正继电器K1最后一步是断开预充继电器K2。小结3.9纯电动汽车关键技术之二：高压互锁纯电动汽车关键技术之二：高压互锁高压互锁部件1：电机控制器。部件2：PTC加热器部件3：电动空调压缩机部件4：DC-DC变换器部件5：车载充电机纯电动汽车关键技术之二：高压互锁纯电动汽车关键技术之二：高压互锁纯电动汽车关键技术之二：高压互锁高压互锁连接点高压互锁短路片纯电动汽车关键技术之二：高压互锁检修断路器被拔出纯电动汽车关键技术之二：高压互锁检修断路器高压接触点高压互锁连接点纯电动汽车关键技术之二：高压互锁PTC加热器高压线束被拔掉纯电动汽车关键技术之二：高压互锁3.9纯电动汽车关键技术之二：高压互锁纯电动汽车关键技术之二：高压互锁高压互锁部件1：电机控制器。部件2：PTC加热器部件3：电动空调压缩机部件4：DC-DC变换器部件5：车载充电机纯电动汽车关键技术之二：高压互锁纯电动汽车关键技术之二：高压互锁纯电动汽车关键技术之二：高压互锁高压互锁连接点高压互锁短路片纯电动汽车关键技术之二：高压互锁检修断路器被拔出纯电动汽车关键技术之二：高压互锁检修断路器高压接触点高压互锁连接点纯电动汽车关键技术之二：高压互锁PTC加热器高压线束被拔掉纯电动汽车关键技术之二：高压互锁3.11北汽纯电动汽车EV200部件认知一、北汽纯电动汽车EV200前舱电机控制器高压控制盒DC-DC变换器车载充电机12V铅酸蓄电池快速充电口整车控制器EV200前仓布置二、北汽纯电动汽车EV200动力电池电池托架动力电池动