电动汽车讲义(图解)1

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1、电动汽车的一般介绍,（内部讲义仅供参考）,1,2019/1/27,前 言,在人们的日常活动中，存在大量客、货运输任务。为了提高效率和节省体力，对于一个经济发展到一定程度的社会，人们必定会选用节能、环保、安全的交通工具； 由于内燃机车辆的高速发展，带来了能源短缺和环境恶化等问题。进入21世纪后，汽车工业和技术的可持续发展是汽车工业界的首要任务，为此各种电动汽车应运而生； 随着原材料及燃油价格的飞涨和保持较高的水平，使得市场对高燃效汽车的需求不断增长，纯电动车及混合动力电动汽车的开发也被越来越多的车企摆上重要战略位置。,现在全世界正在为各种用途车辆（从两轮车、中小型客车、厢式货车直至大型客车）开发

2、混合动力车辆驱动系统； 我国的“十五”和“863”计划就把电动汽车列为重大专项课题，这表明政府正在直接通过企业培育电动汽车发展的实力和未来发展的潜力； 为了应对当前的全球经济风暴，我国在“振兴汽车产业规划”中，再次将汽车新能源和电动汽车列入汽车产业的研究和发展的方向； 目前我们公司。已具备了开发研制轻型客车的能力，为了不断创新，持续发展，不失时机的开发电动轿车已是当务之急！,2,2019/1/27,电动汽车的分类,3333,2019/1/27,3. 燃料电池汽车：燃料电池作为动力源，汽车所有的功率负荷都由燃料电池承担。也有混合驱动形式，在燃料电池的基础上，增加一组电池或超级电容作为另一动力源。

3、燃料电池汽车技术含量高，还处于研究的初级阶段。,山东时风,1. 纯电动汽车： 从车载储能装置获得电力；以电机驱动；满足交通安全法规对汽车的各项要求，获准在正规道路上行驶。（我国对动力装置的规定：每吨总质量的动力4.75kw）,2. 混合动力电动汽车： 驱动车轮的能量至少来自两种不同的能量转换装置（如内燃机和电 机）；能量转换装置要从两种以上的储能装 置吸收能量；能量流至少有一条是可逆的，至少有一条是不可逆的。,丰田普瑞斯全混合动力,混合动力系统的分类 (1)(2),4,2019/1/27, 微混合系统：“启停混合（StartStop）”，依靠“电池-电机”的功率很小，车辆的驱动功率主要由内燃机

4、提供。（仅仅具有制动能量回收、发动机熄火/重启动等功能。） 电机仅作为内燃机的启动机/发电机使用。 暂断停车时发动机熄火（取消怠速），再行驶时电机启动发动机； 发动机启动后，制动时电机转为发电机； 轻混合系统：在车辆加速、爬坡等工况下，电机可向内燃机提供辅助的驱动力矩，但不能单独驱动车辆行驶。这种系统同样具有（微混合系统的）制动能量回收、发动机熄火/重启动等功能。 （美）Ricardo汽车设计公司将电机功率不超过发动机最大功率的10% 定义为轻混合系统。 如：本田Insight和Civic Hybrids是典型的轻度混合汽车。,混合动力系统的分类 (3)(4),5,2019/1/27, 全混合

5、系统：电机和内燃机都可以独立（或在一起）驱动车辆。 因此在低速、缓加速行驶（如交通堵塞、频繁起步-停车）、车辆起步行驶和倒车等情况下，车辆可以纯电动行驶；急加速时电机和内燃机一起驱动车辆，并有制动能量回收的能力。 典型的情况是电机的功率为发动机最大功率的40%。 如：丰田的普瑞斯Prius、雷克萨斯 RX 400h和福特的Escape Hybrid等等 可外接电源充电混合系统： 该系统电机功率比例与纯电动车情况基本相同（或梢小），视对纯电动行驶模式的性能要求而定，但内燃机功率比例与全混合系统基本相同。此外，电池容量（应保证必要的纯电动行驶里程）要比混合系统的大，比纯电动车辆的小。 可外接充电混

6、合系统由于可以利用电网的电作为车辆的“燃料”，大大减少了对石油的依赖，而且有很好的环境效益，被认为是混合动力的的重要发展方向，。,各种驱动电机简介,6,2019/1/27, 直流电机的定子磁场方向是固定的（随注：直流电机的定子绕组通过（单相）直流电，不能产生旋转磁场），故没有交流电机的异步或同步转速的概念。 只能通过电刷和滑环来改变转子线圈的电流方向，以使转子受到固定方向的电磁力转矩。 交流感应异步电机用三相交流电使定子绕组铁芯产生磁通，三相电使磁场旋转；旋转的磁场使转子绕组切割磁力线而产生（感应电动势）感应电流；有电流通过的导体（即转子的闭合绕组）又在旋转的磁场中受到转矩而转动。 交流同步电

7、机在电机定子三相绕组中接入三相对称交流电而产生旋转磁场。根据磁极异性相吸、同性相斥的原理，不论定子旋转磁场与转子磁极的起始位置如何，定子的旋转磁极总是由于磁拉力而拖着转子同步旋转的。 交流永磁同步电机是用永磁体取代绕线式同步电机转子中的励磁绕组，从而省去了励磁线圈、滑环和电刷。 无刷直流电机是用装有永磁体的转子取代（有刷直流电机）的定子磁极？，既是将原（有刷）直流电机的电枢变为定子。用换向装置改变定子（绕组）的电流方向而产生的旋转磁场，与转动中的转子磁钢的永久磁场，在空间中始终保持90的电角度。 问题？无刷直流电机的位置传感器？、控制电路以及功率开关器件组成的换向装置。产生旋转磁场（电机定子）

8、。 开关磁阻电机（P6164）（与传统的交流电机不同？）,驱动电机的选择,7,2019/1/27,直流电机驱动系统 交流感应电机驱动系统 交流永磁电机驱动系统 （交流）开关磁阻电机,交流电机与直流电机比较： 在目前和今后较长时期内，在上述四类电动汽车驱动系统中，交流感应电机驱动系统的性能价格比最高，最值得在大功率电动汽车上优先推广应用。 直流电机驱动系统由于成本低，技术成熟，在目前或今后相当一段时期内仍将广泛应用，但随着功率半导体器件性能的不断提高及价格的大幅度降低，在电动汽车上，直流电机驱动系统的使用范围将逐渐缩小； 随着成本的降低和可靠性的进一步提高，永磁同步电机驱动系统在电动汽车上也将在

9、一定范围内得到应用，特别是小功率的永磁同步电机驱动系统。 交流感应电机和开关磁阻电机转子结构简单、坚固、可以免维护，允许高速旋转。与同容量的直流电机相比具有体积小、重量轻、价格便宜的优点，所以电动汽车采用交流驱动是一个发展方向。 电动汽车对电驱动系统的要求：高可靠性、高性能、高效率、低成本，调速范围宽。直流驱动系统很难满足这些要求，而交流驱动系统有可能实现这一目标。,使用的动力电池,8,2019/1/27,1.清华EV6460N、时风SFK4030B、美国的GM EV-1和Ford EV-Ranger等也都采用铅酸电池。 铅酸电池以其优良的性能价格比和安全可靠的使用性能，在电动车中仍得到广泛应

10、用。 在项目的开发研制阶段选用铅酸电池可减少一些技术难点和经费投入。 2.铅酸电池与镍氢、镉镍、锂离子等新型电池相比，存在三方面问题： 需提高能量密度和功率密度， 提高循环使用寿命， 快速充电。 3.丰田的Prius和本田的Insigh商业化的混合动力汽车采用的是镍氢动力电池，解决了铅酸电池存在的问题，切不存在镉镍电池的重金属污染，可见适合于混合动力电动汽车。 但其成本很高，价格是同容量铅酸电池的58倍。 4.最新的研究成果，铅酸电池的能量密度可达35Wh/kg，循环使用寿命400次1，基本能够满足小型电动车的要求。,总体布置设计,9,2019/1/27,电动汽车的外形尺寸、车身造型、轴距、轮

11、距等都要尽量保持原车的设计不变。 由于是在原设计平台上，改装或加装电动力总成和传动系统，因此其整备质量、重心坐标、轴荷分配都会有较大的变动。为此，总体布置要作以下校核计算： 1.动力性：改装或加装电动力总成和传动系统后的最高车速、最大爬坡度、连续换档加速性能； 2.经济性：改装或加装电动力总成和传动系统后的百公里油耗（15工况）； 3.操纵稳定性：重心坐标位置变更后对过度转向或不足转向的影响，适量调整重心位置； 4.平顺性：根据轴荷分配，调整前后悬挂的刚度和频率； 5.制动性：根据轴荷分配，调整前后轮的制动力矩。,两款电动车总体布置示例,10,2019/1/27,左图为通用公司EV-1纯电动车

12、的电池组、动力总成及驱动系统布置图片，是FF布置型式。其传动装置的结构在作产品设计时很有参考价值。,右图为雪佛兰Volt串联混合动力电动概念车的布置。 串联油-电混合动力系统的内燃机只连接发电机，不与车辆的机械驱动系统连接，与车辆行驶的速度和负荷无关，故内燃机可以稳定在（低污染、低油耗的）最佳工况下工作。 当内燃机在最佳工况下的功率行驶所需功率时，向蓄电池充电；当内燃机在最佳工况下的功率行驶所需功率时，蓄电池放电补充驱动电机所需功率（电力）。从而比传统内燃机车辆的排放要低，燃油经济性要好，同时还能延长纯电动车辆的行驶里程。,纯电动汽车动力总成及传动系统,11,2019/1/27,右图为采用横置

13、电机的传动系统。电机动力通过固定速比的圆柱齿轮传动装置，传递到后驱动桥车轮。控制电机的转速和转矩，以适应不同车速和负荷（油门开度）的行驶工况。 这种结构简单紧凑，但动力总成的悬置和驱动桥的跳动问题，需在产品设计时认真考虑。,左图为通用公司EV-1纯电动车的动力总成（传动系统）。 采用三相交流驱动电机：持续功率40kw；最大功率102kw（6500r/min)；恒转矩190Nm时转速为05000r/min；最高转速可达1300r/min。 电机经两级斜齿轮减速（速比为10.95）差速器两个前等速万向节驱动轴两个前驱动车轮。 电机+变速器+差速器成为一体，总质量为68kg,比4缸汽油机+变速器+差速器总成减轻了1/3。 汽车的倒车靠电机反转实现。,