《新能源汽车概论（第2版）》课件-02项目二新能源汽车的种类

项目二

新能源汽车的种类学习任务一

混合动力汽车目录目录混合动力汽车的定义与类型一混合动力电动汽车的混合动力系统主要部件二混合动力电动汽车车型举例三复习题四学习任务1混合动力汽车学习目标：✦了解混合动力汽车的定义与类型

。✦掌握混合动力电动汽车的混合动力系统主要部件。✦了解混合动力电动汽车的特点。✦了解混合动力电动汽车的技术难点。✦了解雪佛兰Volt、本田思域、丰田普锐斯、本田雅阁混合动力系统的组成与工作原理。

素养目标：✦养成定期关注混合动力汽车新技术的习惯。✦培养学生分析混合动力汽车技术参数的能力。一、混合动力汽车的定义与类型1.混合动力汽车的定义广义上说，混合动力汽车（HybridVehicle）是指车辆驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系统单独或共同提供。我们通常所说的混合动力汽车，一般是指油电混合动力汽车（HybridElectricVehicle，HEV），即采用传统的内燃机（柴油机或汽油机）和电动机作为动力源，也有的发动机经过改造使用其他替代燃料，例如压缩天然气CNG、天然气LNG、石油气LPG等。目前中国市场销售的主要混合动力汽车指的是插电式混合动力汽车以及增程式电动车为主。学习任务1混合动力汽车图2-1-1比亚迪汉dm-i2.混合动力系统的分类（1）根据混合动力驱动的联结方式分类一般把混合动力汽车分为三类：①串联式混合动力汽车主要由发动机、发电机、驱动电机等三大动力总成用串联方式组成了混合动力系统。如：理想汽车L系列都是串联式混合动力汽车。学习任务1混合动力汽车图2-1-2理想L8增程式电动车②并联式混合动力汽车（PHEV）的发动机和驱动电机都是动力总成，两大动力总成的功率可以互相叠加输出，也可以单独输出。学习任务1混合动力汽车图2-1-3并联式混合动力汽车③混联混合动力汽车综合了串联式和并联式的结构而组成的电动汽车，主要由发动机、电动-发电机和驱动电机三大动力总成组成。学习任务1混合动力汽车图2-1-3并联式混合动力汽车（2）根据混合程度分类根据在油电混合动力系统中，电机的输出功率在整个系统输出功率中占的比重，也就是常说的混合度的不同，混合动力系统还可以分为微混合动力系统、轻混合动力系统、中混合动力系统、完全混合动力系统和插电混合动力系统五种类型，它们的电力/燃油所占比例见图2-1-5。学习任务1混合动力汽车图2-1-5电力/燃油所占比例①微混合动力系统微混合动力系统在传统发动机上的起动马达（一般为12V）上加装了皮带驱动起动马达（也就是常说的Belt-alternatorStarterGenerator，

简称BSG系统）。该电机为发电启动（Stop-Start）一体式马达，用来控制发动机的起动和停止，从而取消了发动机的怠速，降低了油耗和排放。从严格意义上说，微混合动力系统的汽车不属于真正的混合动力汽车，因为它的马达并没有为汽车行驶提供持续的动力。在微混合动力系统里，马达的电压通常有两种：12V和42V，其中42V主要用于柴油混合动力系统。

微混合动力系统代表是PSA的e-HDi混合动力系统（如图2-1-6所示）。学习任务1混合动力汽车图2-1-6标致雪铁龙e-DHi微型混合动力系统②轻混合动力系统轻混合动力系统采用了集成起动马达（也就是常说的IntegratedStarterGenerator，简称ISG系统）。与微混合动力系统相比，轻混合动力系统除了能够实现用发电机控制发动机的启动和停止，还能够实现：1）在减速和制动工况下，对部分能量进行吸收；2）在行驶过程中，发动机等速运转，发动机产生的能量可以在车轮的驱动需求和发电机的充电需求之间进行调节。轻混合动力系统的混合度一般在20%以下。轻混合动力系统

代表有铃木SHVS混合动力系统和通用BAS+（eAssist）混合动力系统，如图2-1-7所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-7轻混合动力系统③中混合动力系统中混合动力系统同样采用了ISG系统，但与轻度混合动力系统不同的是高压电机。此外，中度混合动力系统还增加了一个功能：在车辆处于加速或者大负荷工况时，电动机能够辅助驱动车轮，从而补充发动机本身动力输出的不足，从而提高了整车的性能。这种系统的混合程度可以达到30%左右，技术已经成熟，应用比较广泛。中混合动力系统代表有本田第一代IMA混合动力系统，如图2-1-8所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-8本田第一代IMA混合动力系统④重混合动力系统重（强或全）混合动力电动汽车是以发动机和（或）电动机为动力源，且电动机可以独立驱动车辆行驶的汽车。与中混合动力系统相比，完全混合动力系统的混合度更高，可以达到50%以上。技术的发展将使得完全混合动力系统逐渐成为混合动力技术的主要发展方向。完全混合动力系统代表主要有丰田THS-I、THS-II、THS-C混合动力系统（如图2-1-9所示）和本田第二代SPORTHYBRID（i-DCD、i-MMD、SH-AWD）混合动力系统（如图2-1-10所示）。学习任务1混合动力汽车图2-1-9丰田THS-II/THS-C混合动力系统图2-1-10本田第二代SPORTHYBRID（i-MMD）混合动力系统⑤插电式混合动力系统插电式混合动力系统，是一种将纯电动系统和现有混合动力系统相结合的产物。由于车辆带有外接插入式充电系统，车辆可以纯电行驶至少50公里以上，将内燃机的工作时间进一步缩小，提供更好的节油比例，但会消耗一定的电能。同时，又解决了目前纯电动汽车巡航里程短的问题。但随着电池技术的发展，插电式混合动力仅仅是一种过渡方案。比亚迪超级混动EHS系统如图2-1-11所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-11比亚迪超级混动EHS系统以上五种不同的混合方式，都能在一定程度上降低油耗和排放。各大新能源汽车主机厂经过多年研发投入，试验总结，商业应用，形成了各自特色的混合动力技术之路。典型的混合动力电动汽车的混合动力系统主要由发动机、变速箱、PCU、车辆控制单元、电机/发电机、动力电池、高压电缆、冷却系统、制动系统和空调系统等组成。博士公司开发的混合动力系统的组成如图2-1-12所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-1比亚迪汉dm-i二、混合动力电动汽车的混合动力系统主要部件1.发动机内燃机是目前应用于传统汽车最主要的动力装置。即使在新能源汽车快速发展的现阶段，它仍是主要的汽车其中一部分动力装置。在混合动力电动汽车中，内燃机也将是主要动力源的其中一个选择。然而，混合动力电动汽车的工作与传统汽车有所不同，目前以比亚迪、长城汽车、吉利汽车为主的主机厂设计的混合动力汽车专用发动机，以热效应高著称。此类插电式混合动力电动汽车的发动机不需长时间内高功率运转，也不需频繁改变功率输出，车辆大部分时间都是以纯电模式进行行驶。混合动力汽车可以广泛地采用四冲程内燃机（包括汽油机和柴油机）、二冲程内燃机（包括汽油机和柴油机）、转子发动机、燃气轮机和斯特林发动机等。丰田和本田的混合动力系统一般都是配备阿特金森循环发动机，如图2-1-13所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-13阿特金森循环发动机2.变速器/变速驱动桥混合动力电动汽车的变速箱/变速驱动桥主要有两种形式：一是在传统汽车变速箱/变速驱动桥的基础上，即在发动机与变速箱/变速驱动桥之间加入的电机/发电机，如图2-1-14所示；在传统汽车变速箱/变速驱动桥扭矩输入端和发动机扭矩输出端之间加入的电机/发电机，与传统车辆上变速箱/变速驱动桥的区别不大，如图2-1-15所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-14电机在变速箱/变速驱动桥扭矩输入端和发动机扭矩输出端之间图2-1-15电机在变速箱/变速驱动桥内部3.功率控制单元（PCU）功率控制单元（PCU）主要集成了电压转换器和逆变器，内部有冷却液管路。它主要用于升降电压、直流交流转换等。图2-1-16是丰田THS-II混合动力系统的PCU（功率控制单元）主体，主要由集成电路控制面板、双面散热的功率半导体元件、层叠型冷却器及电容器等构成。PCU内的功率半导体从两面进行冷却，过去采用的是单面冷却。学习任务1混合动力汽车图2-1-16丰田THS-II混合动力系统的PCU4.车辆控制单元执行混合动力系统综合控制，这主要包括发动机、电子控制无级变速器和HV蓄电池等。这里以丰田THS-II混合动力系统中的车辆控制单元（HVECU）为例，简单说明其主要的功能。

丰田THS-II混合动力系统中的车辆控制单元（HVECU）主要实现以下几个功能:①接收来自各传感器及ECU（蓄电池电压传感器、防滑控制ECU和动力转向ECU）的信息，并基于该信息，计算出所需扭矩及输出功率。混合动力车辆控制ECU将计算结果发送到带转换器的逆变器总成和防滑控制ECU。②根据目标发动机转速和所需发动机原动力控制智能电子节气门控制系统

。③监视动力电池的剩余荷电状态

（SOC）。④控制动力电池的冷却风扇和DC-DC转换器的冷却风扇。⑤控制DC-DC转换器。学习任务1混合动力汽车5.电机（电动机/发电机）电机（电动机/发电机）在混合动力系统中扮演了重要角色，如图2-1-17所示。当混合动力电动汽车需要利用电力辅助行驶时，电机（电动机/发电机）就充当电动机的角色，将电能转化为机械能。电机（电动机/发电机）驱动作为辅助动力，来降低燃料的消耗和实现“低污染”，或在纯电动驱动模式时实现“零污染”。当混合动力电动汽车需要再生充电或作补充充电时，电机（电动机/发电机）就充当发电机的角色，将机械转化为电能储存起来或给其他电机补充供电。学习任务1混合动力汽车图2-1-17奥迪Q7e-tron中的电机6.动力电池混合动力电动汽车具有两个蓄电池：一个是12V蓄电池，也称之为辅助蓄电池，它主要是为车上常规的用电器提供电压；另一个是高电压蓄电，也称之为动力电池（如图2-1-18所示），它存储外部充电充进的电能以及车辆在减速或滑行时电机所产生的电能，同时输出高压的直流电通过电机控制器逆变后向电动机供电，同时经过DC-DC降压转换器降压后输出13.8V的电给蓄电池充电以及给车身电器等供电。高压直流蓄电池系统储电量和电压随混合动力系统的要求而变化。混合动力汽车的高压直流蓄电池从48V到600V以上不等，混合动力汽车的电池采用串联而成的高压蓄电池给驱动电机提供高压电源。学习任务1混合动力汽车图2-1-18通用雪弗兰Volt车辆上的动力电池7.高压电缆高压线缆主要用新能源汽车高压电路的连接，它的横截面积较大。高压电缆线外部用橙色波纹管套住，如图2-1-19所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-19高压电缆8.冷却系统混合动力电动汽车一般有HV冷却系统和发动机冷却系统相互独立的冷却系统，起动发电机由发动机冷却系统进行冷却。奥迪A3e-tron混合动力冷却系统如图2-1-20所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-20奥迪A3e-tron混合动力冷却系统这里将列举一些典型的混合动力电动汽车，简单介绍混合动力电动汽车的组成及工作模式。1.雪佛兰Volt雪佛兰Volt串联插电式混合动力电动汽车，通用汽车称为增程式电动车，如图2-1-21所示。2010年年底Volt在美国批量生产并上市，在2011年正式进入中国。学习任务1混合动力汽车图2-1-212011雪佛兰Volt串联插电式混合动力电动汽车外观三、混合动力电动汽车车型举例（1）系统组成雪佛兰Volt串联插电式混合动力系统的组成如图2-1-22所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-1比亚迪汉dm-i雪佛兰Volt串联插电式混合动力系统采用超过220个锂离子电池单元组成蓄电池，其能量为16kWh。Volt电动系统可产生110kW功率、370Nm输出扭矩，最高车速161km/h，0~96km/h加速时间为9秒，纯电动模式下续驶里程可达64km。当行驶里程小于64公里时，它可完全只依靠一个车载的16千瓦时锂离子电池所储备的电力来驱动。当电池的电力耗尽时，Volt则可以通过一个车载的发电机发电来为车辆提供动力，继续行驶数百公里。与传统的纯电电动汽车不同的是，Volt增程型电动车可以减少人们的里程焦虑，它可以使驾驶者完全不用担心由于电池电量耗尽而进退两难的尴尬。学习任务1混合动力汽车①发动机Volt采用1.4L小排量高效发动机，可采用汽油或E85乙醇燃料，如图2-1-23所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-23小排量发动机②变速驱动桥4ET50变速器由一个扭转减振器、一个液压泵总成、三个离合器、两个驱动电机总成（驱动电机功率为70kW，发电机功率为53kW）、一个行星齿轮排、一个传动小齿轮总成和一个差速器支座总成组成，如图2-1-24所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-244ET50变速驱动桥1）发电机A：发电机A是交流永磁同步电机，既可用于起动发动机，也可以由发动机驱动产生电能，在某些工作模式下，还可以驱动车辆行驶。2）驱动电机B：驱动电机B是交流永磁同步电机，主要用于车辆行驶，在再生制动过程中，驱动电机B作为发电机，为车辆进行充电。3）行星齿轮组：行星齿轮组的驱动元件为太阳轮，太阳轮由驱动电机B驱动。行星架将动力输出至差速器总成，行星架总成安装在差速器传动齿轮上。齿圈根据不同的工作模式，有时固定不动，有时由发动机或发电机驱动。学习任务1混合动力汽车③动力电池单元动力电池单元作为电机的驱动电池，由许多部件组成，包括高压接触器、电池包、管理系统等，如图2-1-25所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-25通用雪弗兰Volt动力电池结构④电力控制单元（PCU）动力控制单元（PCU）控制高压电池组与电机控制器之间的电能传输，将高压直流电逆变成为三相可调电压，可变频率的交流电，为变速器内的三相交流电机提供电能。在再生制动及增程模式下，将交流电转变为直流电，如图2-1-26所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-26动力控制PCU（2）系统工作模式第一代VOLT混合动力系统的基本组成结合如图2-1-36所示，4ET50有四种主工作模式和三种附加工作模式。学习任务1混合动力汽车图2-1-27通用雪弗兰Volt混合动力系统结构示意图四种主工作模式包括：E1（单电机运行）纯电动工作模式、E2（双电机运行）纯电动工作模式、S（串联运行）混动工作模式、LS（输出端动力分配模式）混动工作模式。三种附加工作模式包括：倒挡工作模式、再生制动模式和发动机起动模式。①E1（单电机运行）纯电动工作模式汽车电源接通后，变速器辅助液压泵开始工作，为变速器提供工作油液。释放制动踏板并踩下加速踏板后，汽车将会进人E1工作模式，如图2-1-28所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-28E1（单电机运行）纯电动工作模式在E1工作模式下，车辆运行所需的电能来自于高压电池组，由驱动电机B提供动力。C1离合器接合，以保持行星齿轮组的齿圈处于静止状态。来自高压电池组的直流电逆变为三相可调电压，可变频率的交流电，为驱动电机B供电，驱动电机B驱动太阳轮。由于齿圈保持静止状态，因此旋转转矩则通过行M架减速输出，输送到差速器，并最终传输到驱动轮上。学习任务1混合动力汽车②E2（双电机运行）纯电动工作模式当高压电池组电量较高且条件满足时，汽车可能会进入E2（双电机运行）纯电动工作模式，如图2-1-29所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-29E2（双电机运行）纯电动工作模式1）C2离合器。在E2工作模式下，C2离合器接合后，发电机A和驱动电机B将会提供输出转矩。2）直流电从髙压电池组中流向PIM，PIM将直流电逆变成三相可调电压，可变频率的交流电，并根据车辆工控需求将电流输送到驱动电机B/发电机A。3）发电机A。发电机A驱动齿圈，转矩通过行星架输送到差速器齿轮，并通过差速器传递至驱动轮。4）驱动电机B。驱动电机B驱动太阳轮，太阳轮驱动行星架上的行星轮。转矩通过行星架输送到差速器齿轮，并通过差速器传递至驱动轮。学习任务1混合动力汽车③S（串联运行）混动工作模式当HPCM确定条件满足时，就会起动发动机，汽车将进入S工作模式，如图2-1-30所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-30S（串联运行）混动工作模式1）C1离合器。C1离合器运行时将保持行星齿轮组的齿圈处于静止状态。2）C3离合器。C3离合器将发电机A与扭转减振器相连。3）发电机A。发电机A用于产生三相交流电，最终电流将输送到驱动电机B和高压电池组。4）驱动电机B。高压电池组提供的直流电被逆变成为三相可调电压，可变频率的交流电并输送到驱动电机B中。驱动电机B的转子旋转进而驱动太阳轮。由于齿圈保持静止状态，因此旋转转矩则通过行星架传输到差速器，并通过差速器传输到驱动轮上。学习任务1混合动力汽车④LS（输出端动力分配模式）混动工作模式当HPCM确定条件满足时，就会起动发动机，汽车将进入S工作模式，如图2-1-31所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-31LS（输出端动力分配模式）混动工作模式1）C1离合器。C1离合器运行时将保持行星齿轮组的齿圈处于静止状态。2）C3离合器。C3离合器将发电机A与扭转减振器相连。3）发电机A。发电机A用于产生三相交流电，最终电流将输送到驱动电机B和高压电池组。4）驱动电机B。高压电池组提供的直流电被逆变成为三相可调电压，可变频率的交流电并输送到驱动电机B中。驱动电机B的转子旋转进而驱动太阳轮。由于齿圈保持静止状态，因此旋转转矩则通过行星架传输到差速器，并通过差速器传输到驱动轮上。来自高压电池组的直流电逆变为三相交流电，为驱动电机B供电，驱动电机B驱动太阳轮。由于齿圈保持静止状态，因此旋转转矩则通过行M架减速输出，输送到差速器，并最终传输到驱动轮上。学习任务1混合动力汽车⑤附加工作模式1）倒挡工作模式。当变速杆切换到倒档位R时，C1离合器接合以保持齿圈处于静止状态。驱动电机B反向旋转，实现倒档，如图2-1-32所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-32倒挡工作模式2）再生制动模式。当电机控制器或整车控制器接收到油门踏板的开度为0%时，再生制动系统首先使汽车减速，汽车的惯性将会使驱动电初/发电机运行。驱动电机/发电机在驱动轮上施加反向力矩，从而产生电动势，并将所产生的电动势通过电机控制器整流后输送到高压电池组中，如图2-1-33所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-33再生制动模式3）发动机起动模式a.发动机起动。当高压电池组的电量处于较低水平时，HPCM向变速器控制模块发出激活扭转减振器离合器的指令。随后变速器控制模块将会使压力控制电磁阀5通电，推动减振器旁通离合器阀来激活扭转减振器液压离合器。当高压电池组电量低于预设水平时，HPCM将会利用发电机A来起动发动机。发动机仅在S和LS工作模式下才会运行。当发动机处于运行状态后，发电机A为驱动电机B提供运行所需的电能，并为高压电池组充电。C3离合器接合后，将连接扭转减振器与发电机A的转子。扭转减振器内部的液压离合器用于发动机的起动控制。发动机起动后，扭转减振器内部的液压离合器即进人释放状态。b.发动机停止。根据高压电池组实际的电量以及汽车的运行工况，HPCM可能会向发动机发出停机指令。比如在怠速以及减速过程中，发动机将会停机以改善燃油经济性能。当HPCM确定发动机需要停机时，就会向变速器控制模块发送起动扭转减振器内部液压离合器的指令。学习任务1混合动力汽车2.本田思域本田IMA（INTEGRATEDMOTORASSIST的缩写）系统是典型的并联式混合动力系统，至今已发展到第六代并应用在本田最新的CR-Z、思域、飞度等车型上。这里，我们就以本田思域IMA系统为例来说明并联式混合动力系统的基本构成及其工作模式。（1）系统构成IMA系统由4个主要部件构成，其中包括：发动机、电机、CVT变速箱以及IPU智能动力电池单元等组成，如图2-1-34所示。电动机取代了传统的飞轮用于保持曲轴的运转惯性。整套系统的结构非常紧凑，和传统汽车相比仅是IPU模块占用了额外的空间。学习任务1混合动力汽车图2-1-34本田HybridIMA混合动力系统①发动机本田思域IMA系统的发动机（如图2-1-35所示）通过搭载本田的i-VTEC（气门正时及生成可变技术）、i-DSI（双火花塞顺序点火技术）以及VCM（可变气缸技术）来实现降低油耗的目的。IMA系统中的发动机和传统车型中的发动机并没有太大区别，只是在调校上更偏向于节省燃料。学习任务1混合动力汽车图2-1-35本田发动机②电机本田思域IMA系统的电机安装在发动机与变速箱之间，由于电机较薄且结构紧凑，业内人俗称“薄片电机”，如图2-1-36所示。IMA系统的电机只起到辅助的作用。而由于IMA系统能够在特定情况下（如低速巡航）可单独驱动汽车，而被划分到中型混合动力汽车行列。学习任务1混合动力汽车图2-1-36本田混合动力电机③变速驱动桥IMA系统的变速箱采用的是普通变速箱。本田思域采用变速箱是E-CVT变速箱，以获得平顺的换挡体验及较高的换挡效率，如图2-1-37所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-37E-CVT变速驱动桥④IPU智能动力电池单元IMA系统的IPU智能动力电池单元是由PCU动力控制单元和电池组成，如图2-1-38所示。其中PCU又包括BCM电池监控模块、MCM电机控制模块以及MDM电机驱动模块组成。学习任务1混合动力汽车图2-1-38IPU智能动力电池单元（2）系统工作模式这里以2006年本田思域为例介绍IMA混合动力系的工作模式，见图2-1-39和表2-1-1。学习任务1混合动力汽车图2-1-39IMA系统工作模式学习任务1混合动力汽车表2-1-1IMA混合动力系的工作模式①发动机起动IMA系统驱动IMA电机，正常起动发动机并在自动停止之后重新起动发动机。IMA电机与发动机曲轴直接相连，所以其比12V起动机更加安静。如果IMA系统发生故障，如蓄电池模块充电状态低（SOS）、低温、IMA系统故障等。PCM接收MCM的信号并使用12V起动机起动发动机，如图2-1-40所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-40发动机起动②车辆加速在加速过程中，蓄电池模块为IMA电机供电，电机产生103N·m的最大扭矩以辅助发动机。PCM与MCM通讯以控制蓄电池模块SOC在规定的范围内。当蓄电池模块SOC低于规定范围时，MCM停止辅助功能并防止放电过量或损坏蓄电池。发动机过冷或过热时，辅助功能失效。这样可以允许使用较小排量的发动机，从而提高燃油经济性，加速工况，如图2-1-41所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-41车辆加速③低速巡航状态2006年款思域轿车上的混合动力在低速巡航状态时，汽油发动机“滑行”，车辆仅由IMA电动机提供动力，如图2-1-51所示。车辆行驶速度必须在10~50km/h之间且发动机转速小于1000~1300r/min时才能够进入此模式，进入或退出此模式时，乘客将不会觉察出变化，指示灯也不点亮。学习任务1混合动力汽车图2-1-42低速巡航状态④减速状态在减速过程中，IMA电机由车轮驱动，并具备发电功能，如图2-1-43所示。其通过产生电能对蓄电池进行充电。在制动过程中，将动能转换成电能并存储在IMA蓄电池中。当蓄电池模块电量充足时再发电停止以防止蓄电池充电过量。学习任务1混合动力汽车图2-1-43减速状态⑤停止状态当车辆停止时，发动机会进入怠速停止模式并完成关闭从而达到节油目的，如图2-1-44所示。在怠速停止时，IMA蓄电池会继续向空调压缩机和车辆12V电气系统提供电能。学习任务1混合动力汽车图2-1-1比亚迪汉dm-i3.丰田普锐斯丰田的THS（ToyotaHybridSystem的缩写）系统是典型的混联式混合动力系统，属于混联式强（全）混合动力系统。THS混合动力系统从最初的THS-I发展更新至最新的THS-III。目前在国内国产的主要THS混合动力车型有普锐斯（如图2-1-45所示）、凯美瑞、卡罗拉双擎和雷凌双擎。学习任务1混合动力汽车图2-1-45普锐斯混合动力车型（1）混合动力系统的组成混合动力系统的组成，如图2-1-46所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-1比亚迪汉dm-i①阿特金发动机混合动力系统所采用的发动机追求效率化，力争不浪费一滴油，因此采用了各种新技术。阿特金森循环就是为提高燃油效率而采用的一项技术，阿特金森发动机如图2-1-47所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-47阿特金森发动机②动力电池丰田的HEV上搭载的高输出功率镍氢蓄电池输出输入功率密度（单位重量的输出功率）高，轻量，如图2-1-48所示。并且，无需像PHEV和EV那样由外部电源进行充电，也不需要定期更换。学习任务1混合动力汽车图2-1-48镍氢动力电池③HEV变速驱动桥丰田混合动力系统为了产生动力和进行发电，在HEV变速驱动桥内安装了电动机和发电机，如图2-1-49所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-49混合动力驱动桥④PCU（动力控制装置）利用电动机行驶的丰田HEV搭载了由逆变器、可变电压系统、DC-DC转换器组成的“动力控制装置”，如图2-1-50所示。这一装置变换直流与交流，对电源电压进行恰当的调整。PCU不仅由于高输出功率电动机发挥了最高的性能，而且还提高了车辆整体的效率。学习任务1混合动力汽车图2-1-50PCU（动力控制装置）（2）系统工作模式根据驾驶情况，有效地使发动机和电动机相互配合。在此，介绍一些典型行驶状况的系统动作。①停车（发动机、电动机、动力系统全部停止）停车时，发动机、电动机、发电机自动停止，不会因怠速无谓地消耗能量，如图2-1-51所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-51停车时的工作模式②起步/低速行驶（仅凭减速区间效率高的电动机行驶，停止发动机）低速区间对发动机来说不是高效率的区间。而电动机在低速区间效率高。因此，起步/低速区间的行驶利用混合动力的电力，依靠电动机的动力行驶，如图2-1-52所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-52起步/低速行驶③正常行驶a.以发动机为主动力的低油耗行驶。在发动机的高效率区间，主要使用发动机的动力行驶。发动机的动力直接驱动轮胎的同时，根据行驶状况，向发电机分配。发电机发出的电驱动电动机，辅助发动机的驱动力。由于使用了发动机和电动机2个动力，因此能够将发动机产生的能量毫不浪费地传到路面，如图2-1-53所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-53以发动机为主动力的低油耗行驶b.剩余的能量储存于动力电池中。由于优先运转发动机，因此发动机产生的动力有时候使用不完。当发动机产生剩余动力时，发动机将其转变为电力，亳不浪费地储存于动力电池中，如图2-1-54所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-54剩余的能量储存于动力电池中④加速（使用发动机和电动机2个动力，使加速上一个档次）动力电池也提供电力，增加电动机的输出功率。2个动力合在一起，实现了与高一个等级的汽油发动机车具有相同的动力和平顺的加速性，如图2-1-55所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-55加速⑤减速或滑行（再生制动，把减速时的能量回收到混合动力蓄电池中）踩制动或松油门时，依靠轮胎的旋转驱动电动机，将其作为发电机使用。把通常作为热能浪费的减速能量变为电能，有效地回收到动力电池中，以便重新使用，如图2-1-56所示。学习任务1混合动力汽车图2-1-56减速一、选择题（（1）比亚迪第一辆插电混合动力F3DM是在（

）上市的。A、2008B、2009C、2010D、2011（2）大量生产的混合动力车在（

）年代才出现，分别为丰田Prius和本田Insight。A、1970B、1980C、1990D、2000（3）“HEV”的含义是（

）。A、纯电动汽车B、燃料电池汽车C、燃气汽车D、混合动力汽车（4）混合动力根据动力来源进行分类，可分为（

）种类型。A、5B、4C、3D、2（5）功率控制单元的缩写是（

）。A、ABSB、ECUC、PCUD、EBD学习任务1混合动力汽车复习题二、判断题（1）丰田普锐斯混合动力汽车是全球量产的第一款混合动力汽车，是在2003年上市的。（

）（2）大量生产的混合动力车则要在1990年代才出现，分别为丰田Prius和本田Insight（

）（3）混合动力根据混合程度分类，可分为3种类型。（

）（4）混合动力根据结构分类，分为串联式、并联式和混联式等三种形式。（

）（5）功率控制单元主要集成了电压转换器和逆变器，内部有冷却液管路。它主要用于升降电压、直流交流转换等。（

）学习任务1混合动力汽车学习任务二

纯电动汽车目录目录纯电动汽车的定义一纯电动汽车动力系统的结构与工作原理二纯电动汽车的特点与关键技术三纯电动汽车车型举例四复习题五学习任务2纯电动汽车学习目标：✦了解纯电动汽车的定义。✦掌握纯电动汽车动力系统的结构与工作原理。✦掌握纯电动汽车的特点与关键技术。✦了解一些纯电动汽车车型。

素养目标：✦养成定期关注纯电动汽车新技术的习惯✦培养学生分析纯电动汽车技术参数的能力一、纯电动汽车的定义纯电动汽车（BatteryElectricVehicle）是指以车载可充电蓄电池为动力，用电机驱动车轮行驶的车辆。电动汽车的运行是依靠动力电池输出电能，通过电机控制器驱动电机运转产生动力，再通过减速机构，将动力传给驱动车轮，使电动汽车行驶。典型的纯电动汽车主要包括电源系统、驱动电机系统、整车控制器和辅助系统。学习任务2纯电动汽车图2-2-1大众纯电动概念车这里以比亚迪纯电动汽车秦EV为例，简单介绍纯电动汽车动力系统的基本结构与工作原理。1.高压系统比亚迪秦EV车型是比亚迪公司在2019年上市的全新一代纯电动轿车。秦EV车型诞生于331111的e2.0平台。e2.0平台让纯电动汽车的结构更简单、更安全、更可靠。秦EV车型通过对原本繁杂、分立的零部件进行标准化、集成化设计，让纯电动汽车的核心零部件体积变小，重量变轻，满足现代新能源汽车轻量化的目的。学习任务2纯电动汽车图2-2-2比亚迪秦EV二、纯电动汽车动力系统的结构与工作原理第一个“3”代表驱动电机、电机控制器和减速器三者合一。实现轻量化、更低的成本、更高的效率。电驱系统实现集成后，驱动电机及控制器采用直连的方式，减少三相电缆，减少电磁干扰。驱动电机和控制器共用冷却系统，成本降低了33%，体积减少了30%，重量也减轻了25%，使得车辆内部的空间布局更加灵活，有利于平台化、可扩展模块化设计，缩短产品的开发周期。车辆的重心下降，车辆操控性能更好，集成后的电驱系统的功率密度增加20%，NEDC效率提升1%，扭矩密度增加17%。学习任务2纯电动汽车图2-2-3比亚迪秦EV驱动三合一第二个“3”是指将车载充电机OBC、DC-DC电源转换器和高压配电PDU三者高度集成。整个铝合金箱体设计成正反两面，一侧主要是高压配电部分，而另一侧主要是1个6.6kw的车载充电机，1个2.2kw的DC-DC电源转换器等功率电子控制的部分。铝合金箱体的中间部分设计了用于冷却的水道夹层，相当于正反两侧共用冷却水道，在保证冷却效果的同时，最大程度地缩小高压充配电总成的整体体积。另外功率开关管也都集中布置在电路板下方，通过对整个控制器的体积进行控制，也就实现了功率密度的提升。学习任务2纯电动汽车图2-2-4比亚迪秦充配电三合一e2.0平台的33111中的第一个“1”表示一块高度集成的PCB板——集成式车身控制器，它将传统汽车内的多块控制器集中整合在一个控制器内，整车的线束减少了线束50根以上，从而大大减轻了控制器的重量、节省了空间、降低了能耗。在功能上，这块集成式车身控制器集成了仪表、空调、音响、智能钥匙、倒车辅助、门窗等十多项原本分立的控制模块。学习任务2纯电动汽车图2-2-5比亚迪秦EV仪表配电模块BCM比亚迪秦EV仪表配电模块BCM相关部件机功能见表2-2-1学习任务2纯电动汽车表2-2-1比亚迪秦EV仪表配电模块BCM相关部件机功能零部件名称功能集成式车身控制器驻车辅助系统模块驻车辅助系统，即在倒车时能探测监控范围内的障碍物，给驾驶员发出视觉和听觉信号，以提高汽车停车安全性的辅助装置，驻车辅助系统模块为控制探头、判断是否有障碍物并发出视觉和听觉信号的控制模块；信息站（蓝牙钥匙）蓝牙钥匙系统包括车辆端的蓝牙模块、手机APP应用程序。采用蓝牙技术使智能收集与车辆进行近距离连接，对车辆进行安全的解闭锁。网关控制器总成网关是一种实现不同通讯网络间模块进行通讯的信息转换单元（类似路由器）智能钥匙系统控制器驱动天线发射低频钥匙探测信号、接收并验证钥匙信息，与车身控制模块进行CAN通讯请求实现开、闭锁及启动功能高频接收模块接收钥匙发射的高频信号，并能将其携带的信息解调出来并发送给智能钥匙系统控制器的装置车身控制模块车身控制模块是具有控制门锁，灯光，启动配电等功能的控制模块空调及电池热管理控制器乘员仓空调采暖、制冷、驻车通风等功能。电池热管理动力电池有需求时，给电池加热和制冷引擎音发生器根据法规要求，在车速小于30km/h时引擎音喇叭需要发声用于提示组合仪表显示屏组合仪表+组合仪表控制器（属于集成式车身控制器）用于显示车速、功率、里程、档位、时间、指示灯、行车信息、报警等提示信息第二个“1”表示一块搭载“DiLink”系统的智能旋转大屏。在功能上，这块智能旋转大屏同时兼备了空调控制面板、音响控制面板、信息娱乐显示屏的功能。具体功能如下：1.DiUI：比亚迪DiLink将常用功能与用户个性化进行充分考虑，从视觉界面、操作逻辑维度，对包括主桌面、天气、智能语音、空调、蓝牙电话、影像、快捷栏以及内置应用软件界面等多方面进行深入设计。浏览信息更加智能高效，保障用户行车安全。2.Di生态：由比亚迪DiLink智能网联系统为依托所打造的超级生态链，集合海量汽车APP生态、智能语音生态、音乐车生态、游戏车生态等多维生态体系。3.Di云：比亚迪云服务Di云是基于移动互联网、车联网、大数据和AI所打造，通过云平台，为用户提供全面的网联应用。用户通过手机上安装比亚迪云服务APP，即可实现远程控制、车况监测、位置查看和数据应用等诸多功能。学习任务2纯电动汽车图2-2-6比亚迪秦EVDilink屏第三个“1”是指1块能量密度高、长续航、性能稳定的锂电池模组。秦EV有续航300km、400km两种版本。300km版本的动力电池由106cell电池串联成10个电池模组，电池包的额定容量105Ah，电池组的标称电压为386.9V，载电量为40.62kwh。400km版本的动力电池由112cell电池串联成10个电池模组，电池包的额定容量130Ah，电池组的标称电压为408.6V，载电量为53.14kwh。21款秦EV所搭载的刀片电池由124cell串联组成额定容量135Ah，标称电压396.8V，载电量为53.56kwh的动力电池包。学习任务2纯电动汽车图2-2-7比亚迪秦EV动力电池秦EV车型具有交流充电和直流充电系统。其中交流充电口安装在右后翼子板上，直流充电口安装在车头logo后方。学习任务2纯电动汽车图2-2-8比亚迪秦EV充电口秦EV车型的充电口防盗在新车状态时默认停用状态。在停用状态下给车辆充电，充电枪不会闭锁。在“启用防盗”，车辆闭锁后，充电过程中充电枪均会处于闭锁状态，此时，充电枪会被锁止，可以通过以下几种方式进行解锁：

①按智能钥匙解锁按钮进行解锁（OFF档充电时）；

②按主驾门外门把手旁边的微动开关进行解锁（钥匙在附近时）；③按左前门窗控开关上的开锁按键进行解锁。解锁充电枪后，30s内可拔枪，30s后电锁会重新闭合。学习任务2纯电动汽车2.组合仪表秦EV的组合仪表是一种机电组合仪表，位于驾驶员正前方、转向管柱的上部。包括安装件和电气连接等部分。所有组合仪表的电路组成单一线束，用接插件在组合仪表壳体背面连接。组合仪表的表盘和指示灯保护在一整块透明面罩后面。透明面罩采用遮光板，使仪表的表面免受环境光照和反射的影响，以达到减轻眩光的效果。组合仪表的照明是通过液晶显示来实现的，此照明方式可照亮仪表使它达到必需的能见度。组合仪表的每一个指示灯也是通过液晶显示的。连接电路将组合仪表连接到整车的电气系统上，这些连接电路被集成在汽车线束内按不同位置进行走向，并按许多不同方式固定。学习任务2纯电动汽车图2-2-9比亚迪秦EV组合仪表比亚迪秦EV组合仪表信息见表2-2-2。学习任务2纯电动汽车表2-2-2比亚迪秦EV组合仪表信息计量表类名称描述车速表基于轮速传感器，ABS将轮速信号转化为车速信号，通过CAN将数据传给组合仪表功率表功率表根据电池管理器的功率计算得出合仪表通过采集CAN上动力电池管理模块发送的总电压、总电流计算功率，同时判断正、负功率。电量表组合仪表采集动力电池管理模块的CAN信息，显示电池容量表学习任务2纯电动汽车警告和指示类表2-2-2比亚迪秦EV组合仪表信息（续表）名称图标工作逻辑转向指示灯

仪表通过硬线采集组合开关转向信号。远光灯指示灯

组合仪表接收到远光灯“开启”的CAN信息时，点亮此灯并长亮；接收到远光灯“关闭”的CAN信息时，此灯熄灭，此指示灯和远光灯同步工作小灯指示灯

从组合开关接收小灯开关信号（CAN）前雾灯指示灯

从组合开关接收前雾灯开关信号（CAN）后雾灯指示灯

从组合开关接收后雾灯开关信号（CAN）驾驶员座椅安全带指示灯

从十合一（BCM）接收安全带开关信号（CAN）SRS故障警告灯

从安全气囊系统接收安全气囊故障信号ABS故障警告灯

接收网关发送的ABS系统故障信息，点亮指示灯。CAN线断线点亮。学习任务2纯电动汽车表2-2-2比亚迪秦EV组合仪表信息（续表）驻车制动故障警告灯

从驻车制动开关接收驻车信号（硬线）；从制动液位开关接收制动液位信号（硬线）；当组合仪表采集到

“EBD故障”信号（CAN）EPS故障警告灯（红色）CAN通讯传输，EPS控制单元发送EPS故障指示信号给组合仪表，仪表CPU命令指示灯点亮。智能钥匙系统警告灯

从智能钥匙系统读取钥匙信息（CAN）前大灯调节指示灯（预留）

组合仪表采集前大灯调节单元的模式信号（CAN）定速巡航主显示指示灯

（绿色）CAN通讯传输，电机控制器发送开关量信号给组合仪表。仪表CPU根据信号处理此指示灯状态。定速巡航主控制指示灯

（绿色）CAN通讯传输，电机控制器发送开关量信号给组合仪表。仪表CPU根据信号处理此指示灯状态。车门和行李箱状态指示灯

从十合一（BCM）接收各门和行李箱开关状态（CAN）主告警灯

接收到故障信息及提示信息（除背光调节、车门及行李箱状态信息外）充电系统故障警告灯

（红色）CAN线传输DC及充电系统故障信号，组合仪表控制指示灯点亮。学习任务2纯电动汽车表2-2-2比亚迪秦EV组合仪表信息（续表）动力电池电量低指示灯

（黄色）CAN通讯传输，动力电池管理模块发送电池组电量过低报警信号给组合仪表。仪表CPU控制此指示灯点亮，指示灯点亮需与电量表进入红色区域同步。动力电池充电连接指示灯

（红色）硬线传输，充电感应开关闭合时，仪表点亮指示灯。充电感应开关断开时，仪表熄灭此指示灯。电机过热警告灯

（红色）CAN通讯传输，电机控制器发送动力电机过温报警信号给组合仪表，仪表CPU命令指示灯点亮。动力系统故障警告灯

（红色）CAN通讯采集到电池管理器、M2电机控制模块的故障信号时，CPU驱动指示灯点亮。OK指示灯

（绿色）M2电机控制模块通过CAN发送“READY”指示灯点亮信号给组合仪表，仪表CPU控制此指示灯点亮。经济模式指示灯

（绿色）CAN线传输，组合仪表CPU驱动指示灯工作学习任务2纯电动汽车运动模式指示灯

（绿色）CAN线传输，组合仪表CPU驱动指示灯工作电子驻车状态指示灯

（红色）CAN传输，组合仪表采集网关转发的ID为0x218报文信号，并根据报文的内容进行相应的指示。电机冷却液温度过高警告灯

（红色）CAN通讯传输电机控制器的水温过高报警信号，仪表CPU控制此指示灯点亮。ESP故障警告灯

从ESP系统接收到ESP故障信号（CAN）ESPOFF警告灯

接收到ESP系统关闭信号（CAN）胎压故障警告灯

从胎压监测系统接收到胎压故障信号（CAN）表2-2-2比亚迪秦EV组合仪表信息（续表）3.电动转向系统EPS（ElectricPower-assistantSteering，以下简称EPS）系统，是指利用EPS电机提供转向动力，辅助驾驶员进行转向操作的转向系统。该系统和其他控制系统一样，是由传感器（扭矩转角传感器、车速传感器）、EPS电子控制单元、EPS电机以及相关机械部件组成。学习任务2纯电动汽车图2-2-10比亚迪秦EV转向器EPS系统是在机械转向系统的基础上，将最新的电子技术和高性能的电机控制技术应用于汽车转向系统。EPS系统在原有汽车转向系统的基础上，改造并且增加了以下几个部分:EPS电子控制单元、扭矩及转角传感器、EPS电机等。系统的传动机构采用电机驱动，取代了传统机械液压机构。EPS系统由EPS电机提供助力，助力大小由EPS电子控制单元实时调节与控制。它能够在各种环境下给驾驶员提供实时转向盘助力，根据车速的不同提供不同的助力，改善汽车的转向特性，减轻停车泊位和低速行驶时的操纵力，提高高速行驶时的转向操纵稳定性，进而提高了汽车的主动安全性。学习任务2纯电动汽车4.热管理系统秦EV车型为单蒸自动调节空调。空调系统主要由电动压缩机、冷凝器、HVAC总成、制冷管路、暖风水管、风道、空调控制器等零部件组成，具有制冷、采暖、除霜除雾、通风换气等功能。该系统利用PTC加热冷却液采暖，利用蒸汽压缩式制冷循环制冷，制冷剂为R134a，控制方式为按键操纵式。自动空调箱体的模式风门、冷暖混合风门和内外循环风门都是电机控制。学习任务2纯电动汽车秦EV车型制冷的工作原理是通过电动压缩机、冷凝器、电子膨胀阀、蒸发器、鼓风机、空调控制器（集成式车身控制器）和空调制冷管路等组件组合成的系统来实现，空调制冷系统框图（包含电池冷却），空调控制器（集成式车身控制器）通过控制电动压缩机转速、电子膨胀阀、鼓风机和冷暖风门来实现空调的制冷，如图2-2-11所示。学习任务2纯电动汽车图2-2-11比亚迪秦EV空调制冷系统秦EV车型采暖的工作原理：通过水加热PTC、暖风水泵、暖风芯体、鼓风机、空调控制器（集成式车身控制器）和空调采暖管路等组件组合成的系统来实现，空调采暖系统框图如图2-2-12所示，空调控制器（集成式车身控制器）通过控制PTC水加热器、暖风电动水泵、鼓风机和冷暖风门来实现空调的采暖。学习任务2纯电动汽车图2-2-12比亚迪秦EV空调制热系统秦EV车型电池热管理功能如图2-2-13所示：电池热管理功能包括电池冷却、电池加热和电池内循环功能。学习任务2纯电动汽车图2-2-13比亚迪秦EV动力电池热管理系统1.纯电动汽车的特点（1）纯电动汽车的动力性从纯电动汽车的动力来看，在相同价位情况下，纯电动汽车动力性能完虐传统的燃油车，纯电车摒弃了发动机、变速箱，驱动电机可在极短时间内持续传递出较大扭矩，这就是纯电动汽车依靠电机驱动的优势，如：小鹏P7，单电机车型最大功率为196kw，最大扭矩可达390N.m。而45万左右的传统汽车奔驰E300，最大功率为190kw，最大扭矩370N.m，动力性能依然略逊小鹏P7。（2）纯电动汽车的乘坐舒适性纯电动汽车是由电力电机驱动，没有传统燃油车发动机的噪音、抖动、换挡顿挫感、也没有汽油味等等，依靠电机驱动，加之车身前脸无进气栅格等设计，降低了风阻系数，除了急加速稍有电机的电流声，除此之外坐在车内显得异常静谧，只管尽情享受动感音乐的刺激。学习任务2纯电动汽车三、纯电动汽车的特点与关键技术（3）上绿牌，部分城市不限号，不限行随着越来越多一二线大城市实行限牌限号，买传统汽车容易，上牌难，面对这样的困局，纯电动汽车或者插电混动完美解决了上牌的问题。这也是北上广深等城市电车普及率那么高的原因之一。同样“绿牌”车还可以享受其他多样化的待遇，除了免购置税，很多地区实行“国资车位”前2小时免费停车等优惠政策。（4）充电省钱很多车企实行购置新车送免费充电度数，如：小鹏汽车在2021年7月31日前购买小鹏汽车的车主享受每年3000度的终身免费充电，但在2021年8月1日购买小鹏汽车将此政策调整为每年1000度的终身免费充电。新能源汽车的日常充电以家用和公用充电桩为主，家用充电桩，夜间使用谷电0.23元/kwh，晚上插上慢充，早上即可充满，以续航600公里的纯电动汽车为例，电池蓄电约70kwh，平均按0.5元/kwh计算，一次充满电总电费也就35元。若家里没有安装充电桩，需要到外面公用充电桩，服务费、电费平均算1.5元/kwh，一次充满需要105元，确实比自己家里安装充电桩贵了点，但对比燃油车加油的费用还是有很大差距的。学习任务2纯电动汽车举例：纯电动汽车10年费用：纯电动汽车百公里耗电大概算16度左右，也就是说百公里电费为8元，1公里花费为8分，假设每年行驶1.5万公里，用车10年，行驶15万公里，电费只需1.2万，当然每个地区电价不一样，每个人充电方式不一样，如果家用和公用充电平均算下来，15万公里大约需要2万左右。燃油车10年费用：假设95号汽油，8元/L，百公里油耗8L，行驶15万公里，油费合计9.6万元，相比之下，纯电只需1.2万，因此纯电动汽车相对来说是省钱的。（5）保养维护费用低纯电动汽车日常保养都是常规检查维护电机、电池、电控系统、悬车身架等，也就出一点工时费，甚至有的车企免费或者是使用积分兑换保养，如小鹏汽车，即使不是免费的新能源汽车单次保养费用都在200以内。而且保养的周期长，基本上都是20000公里左右才保养1次。而传统燃油汽车基本上每10000公里或半年就要保养1次，单次保养的费用至少500元以上，若是豪华品牌车的保养费用远不止500元。学习任务2纯电动汽车2.纯电动汽车的关键技术（1）动力电池技术随着新能源汽车产业的快速发展，动力电池技术也在不断进步，呈现出以下几个发展趋势：①高能量密度的动力电池可以提高新能源汽车的续航里程，降低电池成本和重量，提高车辆的空间利用率。目前动力电池的能量密度主要受限于正极材料、负极材料和电解液的性能。相信在不久的将来，动力电池将向高镍、高锰、高钴、高硅等高性能材料发展，同时优化电池结构和工艺，提高电池的安全性和循环寿命。②动力电池的快速充/放电的能力，动力电池可以缩短新能源汽车的充电时间，提高用户的便利性和接受度。目前，动力电池的充放电速率主要受限于电极材料的导电性、扩散性和稳定性，以及电解液的离子传导性和热稳定性。未来，动力电池将采用导电添加剂、纳米结构、固态电解质等技术，提高电极材料和电解液的充放电性能。学习任务2纯电动汽车③低温适应性的动力电池可以保证新能源汽车在寒冷地区的正常使用，扩大其适用范围。目前，动力电池在低温下的性能主要受限于电极材料的反应活性和界面阻抗，以及电解液的粘度和溶解度。未来，动力电池将通过改善正负极材料的结构和组成，添加低温助剂或替代液态电解液等方式，提高动力电池在低温下的充放电效率和安全性。（2）电机及电控技术随着新能源汽车对驱动电机宽调速范围、高功率密度、高效率等性能要求的提高，稀土永磁体励磁的永磁同步电机技术逐渐取代传统直流电机、感应电机驱动技术作为新能源汽车的主流驱动电机解决方案。但是，随着驱动电机功率密度和效率的不断提高，传统结构和传统工艺制造的永磁同步电机也逐渐难以满足当前市场的竞争需求，各大传统主机厂和新兴造车势力迫切需要寻找新的技术解决方案。学习任务2纯电动汽车发卡式（也称为扁铜线）定子绕组如图2-2-14所示。采用发卡式定子绕组可以提高电机定子的槽满率，从而提高电机的功率密度。此外，发卡式定子绕组的端部尺寸较短，因而拥有更低的铜损以及更好的散热性能。学习任务2纯电动汽车图2-2-14扁线绕组电机控制器的发展以功率半导体器件为主线，正从硅基绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、传统单面冷却封装技术，向宽禁带半导体（如

SiC、GaN

等）、定制化模块封装、双面冷却集成等方向发展。同时，得益于成熟的技术迭代，以及相比于宽禁带半导体器件更低的成本，硅基

IGBT

仍然是当前与未来较长时间内电机控制器产品的主要选择。在硅基

IGBT

芯片技术上，英飞凌科技公司针对新能源汽车市场高功率密度需求，已研发出

EDT2芯片技术，实现了

750V/270AIGBT

芯片量产，富士集团等日本厂商也都相继研发出了高功率密度

IGBT芯片技术，并已批量应用于汽车

IGBT

模块产品。此外，与硅基器件（如

IGBT、MOSFET

等）相比，SiC

器件属于第三代半导体材料功率器件，具有高热导率、耐高温、禁带宽度大、击穿场强高、饱和电子漂移速率大等优势，结温耐受可以达到

225

℃甚至更高，远高于当前硅基

IGBT175

℃的最高应用结温。SiC

器件开关速度更快，可应用于更高的开关频率，更适用于高速电机的控制。同时，相比硅基

IGBT，SiC

器件的开关损耗和导通损耗均大幅降低，有助于降低整车百千米耗电量，提升新能源汽车的整车续航里程

。但是当前

SiC

器件成本仍远高于硅基IGBT，这成为阻碍

SiC

器件推广的重要因素。学习任务2纯电动汽车同时，铜线键合、芯片倒装、银烧结、瞬态液相焊接等新型封装技术可以提高

IGBT

功率模块的载流密度与寿命，因此也成为当前的研究热点。目前，电装、德尔福、英飞凌、株洲中车时代电气股份有限公司等已研制出基于双面冷却的

IGBT

模块与电机控制器产品，部分已随整车产品获得批量应用。基于硅基

IGBT

的电机控制器设计在未来相当长一段时间内仍将为市场的主流选择，硅基

IGBT器件芯片与功率模块封装技术将在不断的优化迭代中获得提升。学习任务2纯电动汽车（3）热泵空调技术热泵空调是一种高效节能的空调设备，它利用热泵技术实现房间的制热或制冷功能。热泵空调的核心部件是压缩机和热交换器，通过吸收或排出空气中的热量来控制室内温度。在制冷模式下，热泵从室内吸收热量，然后通过压缩和热交换把热量送到室外，以达到室内降温的目的。在制热模式下，该过程反向进行，从室外吸收热量，然后通过热交换把热量送到室内，以达到供暖的目的。比亚迪海豚是首款搭载热泵技术的车型，如图2-2-15所示。学习任务2纯电动汽车图2-2-15比亚迪海豚（首款搭载热泵技术的车型）1.比亚迪海豹比亚迪海豹如图2-2-16所示，海豹基于比亚迪e平台3．0技术平台打造，采用电池车身一体化（CTB）给车辆更平整的底盘以及更好的车内乘坐空间；更轻量化的八合一电驱总成带来更极致运动的驾驶体验；搭载最新的热泵空调系统给车辆低温环境下带来更长的续航以及驾乘体验；升压快充可在普通的快充桩上体验更短的充电时间，提升车辆的充电效率。同时CTB技术可提高整车扭转刚度，轻量化的八合一电驱系统的动态响应，为用户在操控和安全等方面带来更好体验。此外，后驱／四驱动力架构、前双叉臂＋后五连杆的底盘悬挂等配置，意味着海豹具有极强的运动属性。学习任务2纯电动汽车图2-2-16比亚迪海豹四、纯电动汽车车型举例快充方面，海豹提供了两个版本可选，标准续航版直流快充功率为110kW，长续航版和四驱性能版直流快充功率为150kW，30-80%快充时间在30分钟以内。2.特斯拉ModelY特斯拉（Tesla）ModelY如图2-2-17所示。特斯拉（Tesla）ModelY是一款纯电动SUV车型，于2020年正式上市。该车型是特斯拉公司推出的第二款SUV车型，在特斯拉上海超级工厂生产，采用了和Model3相同的技术和平台，但其车身尺寸更大，空间更宽敞，拥有更高的驾驶性能和更多的功能。特斯拉ModelY的三电系统非常出色，因此ModelY车型的最高续航里程可达594km（WLTP工况），满足日常使用需求。同时，特斯拉公司的超速充电技术也非常先进，可以在短时间内充满电量，减少用户的充电时间。学习任务2纯电动汽车特斯拉ModelY的配置非常丰富，包括自动驾驶、智能语音控制、智能后视镜、自适应巡航、全景天窗、方向盘加热等等。特别是自动驾驶功能，让驾驶者在高速公路上不需要手动驾驶，大大提升了驾驶的舒适性和安全性。学习任务2纯电动汽车图2-2-17特斯拉ModelY3.造车新势力蔚来ET5Touring随着新能源汽车的发展，人们的出行方式的增多，户外活动也变得越来越多，越来越丰富，露营、登山、滑雪等便是其中的代表，此时少不了对车辆装载能力的硬性要求。如果你既想要轿车不错的操控感，又需要SUV实用的装载能力，那么旅行车便是最好的选择，因此诞生了蔚来ET5Touring。蔚来ET5Touring作为全球首款纯电动旅行车，被不少网友将其称之为“瓦罐颜值天花板”，图2-2-18所示的是蔚来ET5Touring的外观。ET5Touring全面继承了ET5轿跑版的车辆性能，新车配备的75kWh电池以及100kWh电池能够提供530km以及680km的续航里程，前后双电机使ET5Touring的百公里加速时间仅为4s。户外出行少不了途径复杂的沙、泥、雪路面，因此ET5Touring配备了专属的雪地模式、沙地模式以及湿地模式，有效的提升了车辆的通过性。此外，不少旅行玩家的户外出行都有拖挂拖车的需求，蔚来ET5Touring也同样贴心的准备了拖挂模式，在连接拖车后，车辆的悬架高度、后视镜角度以及驾驶辅助等设置都会自动进行调节，便利性大幅提升。学习任务2纯电动汽车作为一辆纯电动旅行车，补能效率也是不少用户比较担心的问题，这时蔚来的换电体系优势就凸显出来了。长途旅行，只需5分钟的等待，ET5Touring便能补满状态再次出发，告别电动车的充电焦虑。学习任务2纯电动汽车图2-2-18蔚来ET5Touring一、选择题（1）纯电动汽车上的车载电源一般为动力电池，相当与传统汽车中的（

）。A、发动机B、燃油箱C、变速器D、蓄电池（2）纯电动汽车的（

）相当与传统汽车中的内燃机。A、动力电池B、DC-DCC、电机D、辅助蓄电池（3）比亚迪秦EV的动力电池包有（

）续航版本。A、2B、3C、4D、5（4）比亚迪秦EV车型的充配电总成是（

）系统合在一起。A、5B、4C、3D、2（5）下面说法有误的一项是（

）。A、比亚迪海豹车由车身一体化电池CIB、高压八合一电驱系统、热泵空调等系统组成。B、电机控制器负责将电池包的直流电逆变成三相交流电的装置，其关键零部件为IGBT。C、DC-DC变换器负责将高压交流转低压直流提供给车载低压用电设备D、电池管理单元也称为电源管理器系统（BMS）是电动汽车电池系统的参数测试及控制装置。学习任务2纯电动汽车复习题二、判断题（1）纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电动机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。（

）（2）纯电动汽车根据动力源进行分类可分为两种类型，即用纯蓄电池作为动力源的纯电动汽车和装有辅助动力源的纯电动汽车。（

）（3）装有辅助动力源纯电动汽车电力和动力传输系统的结构要比动力电池单独作为动力源的纯电动汽车的结构简单。（

）（4）电动车高压辅助模块包含有车载充电器、漏电保护器、车载充电口、维修开关。（

）（5）电动汽车的DC-DC是电动汽车的核心部分，其性能决定电动汽车运行性能的好坏。（

）学习任务2纯电动汽车学习任务三

燃料电池电动汽车目录目录燃料电池电动汽车的类型一燃料电池电动汽车的基本结构与工作原理二燃料电池电动汽车车型三四复习题学习任务3燃料电池电动汽车学习目标：✦知道燃料电池电动汽车的类型。✦知道燃料电池电动汽车的基本结构与工作原理。✦知道丰田Mirai和本田Clarity燃料电池车型的基本结构。

素养目标：✦具养成定期关注燃料电池汽车新技术的习惯✦培养学生分析燃料电池汽车技术参数的能力一、燃料电池电动汽车的类型燃料电池电动汽车（FuelCellElectricVehicle，FCEV）就是采用燃料电池作为电源的电动汽车。燃料电池电动汽车一般以质子交换脱燃料电池（PEMFC）作为车载能量源。1.按燃料特点分类燃料电池电动汽车按燃料特点可分为直接燃料电池电动汽车和重整燃料电池电动汽车两种。（1）直接燃料电池电动汽车直接燃料电池电动汽车的燃料主要是氢气。直接燃料电池电动汽车排放无污染，被认为是最理想的汽车，但存在氢的制取和存储困难等缺点。（2）重整燃料电池电动汽车重整燃料电池电动汽车的燃料主要有汽油、天然气、甲醇、甲烷、液化石油气等。重整燃料电池电动汽车的结构比氢燃料电池电动汽车复杂得多。学习任务3燃料电池电动汽车2.按燃料氢的存储方式分类燃料电池电动汽车按燃料氢的存储方式可分为压缩氢燃料电池电动汽车、液氢燃料电池电动汽车和合金（碳纳米管）吸附氢燃料电池电动汽车三种。3.按供电配置不同分类

燃料电池电动汽车按供电配置不同，可分为纯燃料电池驱动（PFC）式、燃料电池与辅助高压电池联合驱动（FC+B）式、燃料电池与超级电容联合驱动（FC+C）式、燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动（FC+B+C）式四种。学习任务3燃料电池电动汽车

（1）纯燃料电池驱动（PFC）式电动汽车纯燃料电池驱动的电动汽车只有燃料电池一个动力源，汽车的所有功率负荷都由燃料电池承担。纯燃料电池驱动的电动汽车的动力系统结构如图1-3-1所示。学习任务3燃料电池电动汽车图1-3-1纯燃料电池驱动的电动汽车的动力系统结构（2）燃料电池与辅助蓄电池联合驱动（FC+B）式电动汽车燃料电池与辅助蓄电池联合驱动的燃