第二章--纯电动汽车结构及其原理

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1、第二章第二章 纯电动汽车的结构和原理纯电动汽车的结构和原理纯电动汽车分类纯电动汽车基本组成纯电动汽车结构及工作原理2.1 纯电动汽车分类纯电动汽车分类1).1).1).1).按用途分类按用途分类按用途分类按用途分类n n（1 1 1 1）纯电动轿车；）纯电动轿车；）纯电动轿车；）纯电动轿车；n n（2 2 2 2）电动货车；）电动货车；）电动货车；）电动货车；n n（3 3 3 3）电动客车。）电动客车。）电动客车。）电动客车。2)2)2)2)按驱动形式分类按驱动形式分类按驱动形式分类按驱动形式分类 n n（1 1 1 1）直流电机驱动的电动汽车；）直流电机驱动的电动汽车；）直流电机驱动的电动

2、汽车；）直流电机驱动的电动汽车；n n（2 2 2 2）交流电机驱动的电动汽车；）交流电机驱动的电动汽车；）交流电机驱动的电动汽车；）交流电机驱动的电动汽车；n n（3 3 3 3）双电机驱动的电动汽车；）双电机驱动的电动汽车；）双电机驱动的电动汽车；）双电机驱动的电动汽车；n n（4 4 4 4）双绕组电机电动汽车；）双绕组电机电动汽车；）双绕组电机电动汽车；）双绕组电机电动汽车；n n（5 5 5 5）电动轮电动汽车。）电动轮电动汽车。）电动轮电动汽车。）电动轮电动汽车。纯电动轿车实例纯电动轿车实例n n江淮纯电动轿车实例纯电动轿车实例n n特斯拉纯电动客车实例纯电动客车实例n n东风纯电

3、动城市客车纯电动货车实例纯电动货车实例n n东风纯电动货车 、东风纯电动扫地车2.2 基本组成基本组成1. 1.车载电源车载电源2. 2.电池管理系统电池管理系统3. 3. 驱动电动机驱动电动机4. 4. 控制系统控制系统5. 5. 车身及底盘车身及底盘6 6. . 安全保护系统安全保护系统2.2 基本组成基本组成1. 1. 车载电源车载电源n n组成组成 以动力电池组作为车载电源，用周期性的充电来补充以动力电池组作为车载电源，用周期性的充电来补充电能。电能。n n重要性重要性 动力电池组是动力电池组是EVEV的关键装备，储存的电能、质量和的关键装备，储存的电能、质量和体积，对体积，对EVEV

4、性能起决定性影响，也是发展性能起决定性影响，也是发展EVEV的主要的主要研究和开发对象。研究和开发对象。 EVEV发展的症结在于电池发展的症结在于电池，电池技术对，电池技术对EVEV的制约仍的制约仍然是然是EVEV发展的瓶颈。发展的瓶颈。 建立充电站系统、报废电池回收和处理工厂，是推建立充电站系统、报废电池回收和处理工厂，是推广广EVEV的关键问题。的关键问题。2.2 基本组成基本组成1. 1. 车载电源车载电源n n发展发展 (1)(1)第一代第一代EVEV电池：电池：铅酸电池铅酸电池 优点：优点：技术成熟，成本低技术成熟，成本低。 缺点：缺点：比能量和比功率低比能量和比功率低不能满足不能满

5、足EVEV续驶里程和续驶里程和动力性能的需求，但进一步发展了阀控铅酸电池、动力性能的需求，但进一步发展了阀控铅酸电池、铅布电池等，使铅酸电池的比能量有所提高。铅布电池等，使铅酸电池的比能量有所提高。 2.2 基本组成基本组成1. 1. 车载电源车载电源n n发展发展 (2)(2)第二代高能电池：镍第二代高能电池：镍镉电池、镉电池、镍镍氢电池氢电池、钠、钠硫电池、钠硫电池、钠氯化镍电池、氯化镍电池、锂离子电池锂离子电池、锂聚合物、锂聚合物电池、锌电池、锌空气电池和铝空气电池和铝空气电池等空气电池等 优点：优点：比能量和比功率比能量和比功率都比铅酸电池都比铅酸电池高高，大大提高，大大提高了了EVE

6、V的动力性能和续驶里程。的动力性能和续驶里程。 缺点：有些高能电池缺点：有些高能电池需要复杂的电池管理系统和温需要复杂的电池管理系统和温度控制系统度控制系统，各种电池对充电技术有不同要求。而，各种电池对充电技术有不同要求。而且电化学电池中的活性物质在使用一定的期限后，且电化学电池中的活性物质在使用一定的期限后，会老化变质以至完全丧失充电和放电功能而报废，会老化变质以至完全丧失充电和放电功能而报废，从而使从而使EVEV的使用的使用成本高成本高。2.2 基本组成基本组成1. 1. 车载电源车载电源n n发展发展 (3)(3)第三代电池：第三代电池：飞轮电池、超级电容器飞轮电池、超级电容器 飞轮电池

7、是电能飞轮电池是电能机械能机械能电能转换的电池。电能转换的电池。 超级电容器是电能超级电容器是电能电位能电位能电能转换的电池。电能转换的电池。 这两种储能器在理论上都具有很大的转换能力，而这两种储能器在理论上都具有很大的转换能力，而且且充电和放电方便迅速，但尚处于研制阶段充电和放电方便迅速，但尚处于研制阶段。2.2 基本组成基本组成1. 1. 车载电源车载电源n n高压电源高压电源 动力电池组提供约动力电池组提供约155380V155380V高压直流电高压直流电。 动力电池组是供动力电池组是供电机电机工作的唯一动力电源。工作的唯一动力电源。 空调系统的空调系统的空压机空压机，动力转向系统的，动

8、力转向系统的油泵油泵和制动系和制动系统的统的真空泵真空泵等，也需要动力电池组提供动力电能。等，也需要动力电池组提供动力电能。n n低压电源低压电源 动力电池组通过动力电池组通过DC/DCDC/DC转换器，供应转换器，供应12V12V或或24V24V低压低压电电，并储存到低压电池组中，作为，并储存到低压电池组中，作为仪表、照明和信仪表、照明和信号装置号装置等工作的电源。等工作的电源。2.2 基本组成基本组成2. 2.电池管理系统电池管理系统n n管理管理 对动力电池组充电与放电时的电流、电压、放电深对动力电池组充电与放电时的电流、电压、放电深度、再生制动反馈电流、电池温度等进行控制度、再生制动反

9、馈电流、电池温度等进行控制。 个别电池性能变化后，会影响到整个动力电池组性个别电池性能变化后，会影响到整个动力电池组性能，故需用电池管理系统来对整个动力电池组及其能，故需用电池管理系统来对整个动力电池组及其每一单体电池进行监控，每一单体电池进行监控，保持各个单体电池间的一保持各个单体电池间的一致性。致性。n n充电充电 动力电池组必须进行周期性的充电。动力电池组必须进行周期性的充电。高效率充电装置高效率充电装置和快速充电装置和快速充电装置，是，是EVEV使用时所必须的辅助设备。使用时所必须的辅助设备。可采用可采用地面充电器、车载充电器、接触式充电器或地面充电器、车载充电器、接触式充电器或感应充

10、电器感应充电器等进行充电。等进行充电。2.2 基本组成基本组成3. 3. 驱动电动机驱动电动机n n驱动电动机是驱动电动机是驱动驱动EVEV行驶行驶的唯一动力装置。的唯一动力装置。n n类型类型 直流电动机、交流电动机、永磁电动机直流电动机、交流电动机、永磁电动机和和开关磁阻电开关磁阻电动机动机等。等。n n再生制动再生制动 再生制动是再生制动是EVEV节能的重要措施之一。制动时节能的重要措施之一。制动时电动机电动机可可实现再生制动实现再生制动，一般可回收，一般可回收10%15%10%15%的能量，有的能量，有利于利于延长延长EVEV行驶里程行驶里程。 在在EVEV制动系统中，还保留常规制动系

11、统和制动系统中，还保留常规制动系统和ABSABS制动制动系统，以保证车辆在紧急制动时有系统，以保证车辆在紧急制动时有可靠的制动性能可靠的制动性能. .2.2 基本组成基本组成4. 4. 控制系统控制系统n nEVEV的控制系统主要是的控制系统主要是对动力电池组的管理和对电动对动力电池组的管理和对电动机的控制。机的控制。n n将加速踏板、制动踏板机械位移的行程量转换为电将加速踏板、制动踏板机械位移的行程量转换为电信号，输入中央控制器，通过动力控制模块控制驱信号，输入中央控制器，通过动力控制模块控制驱动电动机运转。动电动机运转。n n计算动力电池组剩余电量和剩余续驶里程。计算动力电池组剩余电量和剩

12、余续驶里程。n n对整车低压系统的电子、电器装置进行控制。对整车低压系统的电子、电器装置进行控制。n n采用各种各样的传感器、报警装置和自诊断装置等，采用各种各样的传感器、报警装置和自诊断装置等，对整个动力电池组对整个动力电池组功率转换器功率转换器驱动电动机系统驱动电动机系统进行监控进行监控并及时反馈信息和报警。并及时反馈信息和报警。2.2 基本组成基本组成5. 5. 车身及底盘车身及底盘n n车身车身 EVEV车身车身造型特别重视造型特别重视流线型流线型, ,以以降低空气阻力系数降低空气阻力系数。n n底盘底盘 由于动力电池组的质量大，为由于动力电池组的质量大，为减轻整车质量减轻整车质量，采

13、用采用轻质材料轻质材料制造车身和底盘部分总成制造车身和底盘部分总成。 动力电池组占据的空间大，在底盘布置上动力电池组占据的空间大，在底盘布置上还要有足还要有足够的空间存放动力电池组够的空间存放动力电池组，并且要求线路连接、充，并且要求线路连接、充电、检查和装卸方便，能够实现动力电池组的整体电、检查和装卸方便，能够实现动力电池组的整体机械化装卸。机械化装卸。2.2 基本组成基本组成6 6. . 安全保护系统安全保护系统n n高压安全高压安全 动力电池组具有高压直流电，必须设置安全保护系统动力电池组具有高压直流电，必须设置安全保护系统，确保驾驶员、乘员和维修人员在驾驶、乘坐和维，确保驾驶员、乘员和

14、维修人员在驾驶、乘坐和维修时的安全。修时的安全。n n故障处理故障处理 必须配备电气装置的故障自检系统和故障报警系统，必须配备电气装置的故障自检系统和故障报警系统，在电气系统发生故障时自动控制在电气系统发生故障时自动控制EVEV不能起动等，及不能起动等，及时防止事故的发生。时防止事故的发生。2.2 基本组成基本组成小结小结n n操纵：在操纵装置和操纵方法上继承或沿用内燃机汽车主操纵：在操纵装置和操纵方法上继承或沿用内燃机汽车主要的操纵装置和操纵方法，适应驾驶员的操作习惯，使要的操纵装置和操纵方法，适应驾驶员的操作习惯，使操操作简单化和规范化。作简单化和规范化。n n控制：在控制：在EVEV控制

15、系统中，采用全自动或半自动的控制系统中，采用全自动或半自动的机电一体机电一体化控制化控制系统，达到安全、可靠、节能、环保和灵活的目的。系统，达到安全、可靠、节能、环保和灵活的目的。n n电池：电池：提高电池的比能量和比功率提高电池的比能量和比功率，实现电池的高能化。，实现电池的高能化。n n电机：采用高效率的电能转换系统和高效率的驱动电动机，电机：采用高效率的电能转换系统和高效率的驱动电动机，提高电动机和驱动系统的效率提高电动机和驱动系统的效率。n n车身和底盘：采用车身和底盘：采用流线型车身，降低迎风面积和空气阻力流线型车身，降低迎风面积和空气阻力系数系数。采用轻金属材料、高强度复合材料和新

16、型。采用轻金属材料、高强度复合材料和新型EVEV专用车专用车身和底盘结构，实现身和底盘结构，实现车身和底盘的轻量化车身和底盘的轻量化，减轻整备质量。，减轻整备质量。采用采用低滚动阻力轮胎低滚动阻力轮胎，降低行驶阻力。，降低行驶阻力。n n再生制动：回收再生制动：回收再生制动再生制动能量，延长行驶里程。能量，延长行驶里程。2.3 纯电动汽车基本工作原理纯电动汽车基本工作原理n n纯电动汽车( Battery Electric Vechicle ,BEV ) 是由车载可充电蓄电池提供电能，由电动机驱动的汽车。纯电动汽车的电动机相当于传统汽车的发动机，蓄电池相当于传统汽车的油箱。2.3.1纯电动汽车

17、各子系统与工作原理 电动汽车主要由电力驱动系统、电源系统和辅电动汽车主要由电力驱动系统、电源系统和辅助系统等三部分组成。助系统等三部分组成。 汽车行驶时，由蓄电池输出电能（电流）通汽车行驶时，由蓄电池输出电能（电流）通过控制器驱动电动机运转，电动机输出的转矩经过控制器驱动电动机运转，电动机输出的转矩经传动系统带动车轮前进或后退。传动系统带动车轮前进或后退。 电动汽车续驶里程与蓄电池容量有关，蓄电电动汽车续驶里程与蓄电池容量有关，蓄电池容量受诸多因素限制。要提高一次充电续驶里池容量受诸多因素限制。要提高一次充电续驶里程，必须尽可能地节省蓄电池的能量。程，必须尽可能地节省蓄电池的能量。2.3.2

18、纯电动车三大系统纯电动车三大系统n n电力驱动系统由控制单元、驱动控制器、电动机、电力驱动系统由控制单元、驱动控制器、电动机、机械传动装置和车轮等组成。机械传动装置和车轮等组成。n n电源系统由蓄电池、能量管理系统和充电控制器电源系统由蓄电池、能量管理系统和充电控制器等组成。等组成。n n辅助系统由辅助动力源（辅助电源和辅助系统由辅助动力源（辅助电源和DC/DCDC/DC功率功率转换器）、动力转向系统、驾驶室显示操纵台和转换器）、动力转向系统、驾驶室显示操纵台和辅助装置（照明、各种声光信号装置、车载音箱辅助装置（照明、各种声光信号装置、车载音箱设备、空调、刮水器、风窗除霜清洗器、电动门设备、空

19、调、刮水器、风窗除霜清洗器、电动门窗、电控玻璃升降器、电控后视镜调节器、电动窗、电控玻璃升降器、电控后视镜调节器、电动座椅调节器、车身安全防护装置控制器等）等组座椅调节器、车身安全防护装置控制器等）等组成。成。2.3.2 电力驱动系统电力驱动系统电力驱动系统电力驱动系统n n电力驱动系统主要包括电子控制器、功率转换器、电力驱动系统主要包括电子控制器、功率转换器、电动机、机械传动装置和车轮等。它的功用是将电动机、机械传动装置和车轮等。它的功用是将存储在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能，存储在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能，并能够在汽车减速制动时，将车轮的动能转化为并能够在汽车减速制动时

20、，将车轮的动能转化为电能充入蓄电池。电能充入蓄电池。n n包括电动机驱动器、控制器及各种传感器，其中包括电动机驱动器、控制器及各种传感器，其中最关键的是电动机逆变器。最关键的是电动机逆变器。n n电动机不同，控制器也有所不同。控制器将蓄电电动机不同，控制器也有所不同。控制器将蓄电池直流电逆变成交流电后驱动交流驱动电动机，池直流电逆变成交流电后驱动交流驱动电动机，电动机输出的转矩经传动系统驱动车轮，使电动电动机输出的转矩经传动系统驱动车轮，使电动汽车行驶。汽车行驶。2.3.2 辅助动力源辅助动力源n n辅助动力源一般为12V或24V的直流低压电源，它主要给动力转向单元，制动力调节控制、照明、空调

21、、电动窗门、导航系统、刮水器、收音机以及除霜装置等等各种辅助装置提供所需的能源。2.3.2 纯电动车电源系统纯电动车电源系统电源系统n n包括电源、能量管理系统和充电机等。它的功用是向电动机提供驱动电能、监测电源使用情况以及控制充电机向蓄电池充电。n n纯电动汽车的常用电源有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等。n n纯电动汽车电池管理系统，它的主要功用是对电动汽车用电池单体及整组进行实时监控、充放电、巡检、温度监测等。2.3.3 纯电动车工作原理描述纯电动车工作原理描述n n当汽车行驶时，电力驱动系统经储存在蓄电池中当汽车行驶时，电力驱动系统经储存在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能

22、，控制单元根据的电能高效地转化为车轮的动能，控制单元根据加速踏板和制动踏板的输入信号，向驱动控制器加速踏板和制动踏板的输入信号，向驱动控制器发出相应的控制指令，对电动机进行起动、加速、发出相应的控制指令，对电动机进行起动、加速、减速、制动控制，并能够将汽车车轮的动能转换减速、制动控制，并能够将汽车车轮的动能转换为电能充入蓄电池。电动机正常行驶时发挥其主为电能充入蓄电池。电动机正常行驶时发挥其主要的电动机功能，将电能转化为机械能；在减速要的电动机功能，将电能转化为机械能；在减速和下坡滑行时又被要求进行发电，将车轮的惯性和下坡滑行时又被要求进行发电，将车轮的惯性动能转化为电能。机械传动装置将电动机

23、的驱动动能转化为电能。机械传动装置将电动机的驱动转矩传输给汽车的驱动轴，从而带动汽车车轮前转矩传输给汽车的驱动轴，从而带动汽车车轮前进或后退。进或后退。2.3.4 纯电动汽车组成与工作原理图纯电动汽车组成与工作原理图2.4 纯电动汽车的布置形式n n纯电动汽车的布置是指电源、驱动系统及机械传动装置等的具体布置。由于电动汽车的驱动电动机及其减速器的体积和质量较内燃机要小，蓄电池虽然质量和体积较大，但电池组可以分散，所以电动汽车的总体布置较灵活。从电气控制的角度讲，在汽车总体布置时，应使电源到控制器再到电动机之间的大电流回路的导线尽可能短，以减小回路的电压损失，保证汽车的动力性和行驶里程的要求。

24、2.4.1 纯电动汽车布置形式分类纯电动汽车布置形式分类n n1.电动机中央驱动n n2.电动轮驱动n n3.电动机驱动桥组合n n4.双电动机驱动式2.4.1 电动机中央驱动电动机中央驱动n n电动机中央驱动的布置方式与内燃机汽车的布置方式相同，即将电动机放在发动机的位置，动力经离合器、变速器、减速器、差速器传至半轴及车轮。电动汽车的中央驱动布置示意图如图所示。这种布置方式的特点是：汽车的结构与传统布置相近，可以在内燃机汽车的基础上改装，其传动装置和技术较成熟；只需一台驱动电动机，控制电路较简单。2.4.1 电动机中央驱动布置电动机中央驱动布置2.4.1 电动轮驱动电动轮驱动n n电动轮驱动

25、的方式是将电动机及相应的减速器布置在车轮上，如图所示。这种布置方式可以省略传动轴和差速器等装置，简化了传动系统结构；但是需要两台或四台电动机，控制电路较复杂，而且将电动机与车轮制成一体，必然加大汽车悬架的质量。2.4.1 电动轮驱动电动轮驱动2.4.1带边轮减速器的电动轮驱动方带边轮减速器的电动轮驱动方式式2.4.1 电动机电动机-驱动桥组合式驱动桥组合式n n 如图所示，电动机如图所示，电动机- -驱动桥组合式的布置方式取驱动桥组合式的布置方式取消了离合器和变速器，但有减速差速机构，由一消了离合器和变速器，但有减速差速机构，由一台电动机驱动两个车轮旋转，其优点是可以继续台电动机驱动两个车轮旋

26、转，其优点是可以继续沿用当前发动机汽车中的动力传动装置，只需要沿用当前发动机汽车中的动力传动装置，只需要一组电动机和逆变器。这种方式对电动机的要求一组电动机和逆变器。这种方式对电动机的要求较高，不仅要求电动机具有较高的启动转矩，而较高，不仅要求电动机具有较高的启动转矩，而且要求具有较大的后备功率，以保证电动汽车在且要求具有较大的后备功率，以保证电动汽车在起动、爬坡、加速超车时的动力性。起动、爬坡、加速超车时的动力性。2.4.1电动机电动机驱动桥组合式驱动桥组合式2.4.1电动机电动机-驱动桥组合式驱动桥组合式2.4.1 双电动机驱动式双电动机驱动式n n将电动机装到驱动轴上，直接由电动机实现变

27、速和差速转换，如图所示。这种传动方式同样对电动机有较高的要求，要求有大的起动转矩和后备功率；同时，这种方式不仅要求控制系统有较高的控制精度，而且要具备良好的可靠性，从而保证电动汽车行驶的安全、平稳。2.4.1 双电机驱动式双电机驱动式2.4.2纯电动汽车布置实例纯电动汽车布置实例n n纯电动汽车底盘俯视图2.4.2 纯电动汽车布置形式纯电动汽车布置形式n n宝马2.4.2 纯电动汽车布置形式纯电动汽车布置形式纯电动汽车布置形式纯电动汽车布置形式n n广汽2.4.2 纯电动汽车驱动布置纯电动汽车驱动布置n n结构2.5 纯电动车关键技术纯电动车关键技术1. 1. 驱动电动机的选择及功率匹配驱动电

28、动机的选择及功率匹配n n电动机应具有电动机应具有良好的转矩良好的转矩转速特性转速特性，一般具有，一般具有600015000r/min600015000r/min的转速。的转速。n n根据车辆行驶工况，驱动电动机可以在根据车辆行驶工况，驱动电动机可以在恒转矩区恒转矩区和和恒恒功率区功率区运转。运转。n n驱动电动机应经常保持在高效率范围内运转。在低速驱动电动机应经常保持在高效率范围内运转。在低速大转矩（恒转矩区）运转范围内效率在大转矩（恒转矩区）运转范围内效率在0.750.850.750.85之之间，在恒功率运转范围内效率在间，在恒功率运转范围内效率在0.80.90.80.9之间。之间。2.5

29、 纯电动车关键技术纯电动车关键技术n2.电机及控制技术n 电动汽车的驱动电机属于特种电机，是 电动汽车的关键部件。n 驱动电机应具有较宽的调速范围及较高的转速，足够大的启动转矩，体积小、质量轻、效率高且有动态制动强和能量回馈的性能。2.5 纯电动车关键技术纯电动车关键技术n n变结构控制、模糊控制、神经网络、自适应控制、专家系统、遗传算法等非线性智能控制技术，都将各自或结合应用于电动汽车的电动机控制系统。n n电动汽车再生制动控制系统可以节约能源、提高续驶里程，具有显著的经济价值和社会效益。再生制动还可以减少刹车片的磨损，降低车辆故障率及使用成本。2.5 纯电动车关键技术纯电动车关键技术. .

30、 整车控制系统的设计整车控制系统的设计n n新型纯电动轿车整车控制系统是两条总线的网络结新型纯电动轿车整车控制系统是两条总线的网络结新型纯电动轿车整车控制系统是两条总线的网络结新型纯电动轿车整车控制系统是两条总线的网络结构，高速构，高速构，高速构，高速CANCANCANCAN总线每个节点为各子系统的总线每个节点为各子系统的总线每个节点为各子系统的总线每个节点为各子系统的ECUECUECUECU。低速。低速。低速。低速总线按物理位置设置节点、基本原则是基于空间位总线按物理位置设置节点、基本原则是基于空间位总线按物理位置设置节点、基本原则是基于空间位总线按物理位置设置节点、基本原则是基于空间位置的

31、区域自治。置的区域自治。置的区域自治。置的区域自治。n n实现整车网络化控制，其意义不只是解决汽车电子实现整车网络化控制，其意义不只是解决汽车电子实现整车网络化控制，其意义不只是解决汽车电子实现整车网络化控制，其意义不只是解决汽车电子化中出现的线路复杂和线束增加问题，网络化实现化中出现的线路复杂和线束增加问题，网络化实现化中出现的线路复杂和线束增加问题，网络化实现化中出现的线路复杂和线束增加问题，网络化实现的通讯和资源共享能力成为新的电子与计算机技术的通讯和资源共享能力成为新的电子与计算机技术的通讯和资源共享能力成为新的电子与计算机技术的通讯和资源共享能力成为新的电子与计算机技术在汽车上应用的

32、一个基础，同时也为在汽车上应用的一个基础，同时也为在汽车上应用的一个基础，同时也为在汽车上应用的一个基础，同时也为X-by-WireX-by-WireX-by-WireX-by-Wire技术技术技术技术提供有力的支撑。提供有力的支撑。提供有力的支撑。提供有力的支撑。电动汽车电机控制系统结构图电动汽车电机控制系统结构图2.5 纯电动车关键技术纯电动车关键技术3. 动力电池组的特性电池是电动汽车的动力源泉，也是一直制约电动汽车发展的关键因素。n n电动汽车用电池要求比能量高、比功率大、使用寿命长，但目前的电池能量密度低，电池组过重，续驶里程短，价格高，循环寿命有限。2.5 纯电动车关键技术纯电动车

33、关键技术4. 减速器传动比的确定n n由于电动机的转速高，不能直接驱动车辆的车轮，通常在驱动系统中采用大速比的减速器或2档变速器。n n作用：减速、增扭n n减速器或变速器中不设置倒档齿轮，倒车是靠电动机的反转来实现。2.5 纯电动车关键技术纯电动车关键技术n n延长续驶里程延长续驶里程n n续驶里程续驶里程 续驶里程指电动汽车从动力蓄电池全充满状态开续驶里程指电动汽车从动力蓄电池全充满状态开始到标准规定的试验结束时所走过的里程。始到标准规定的试验结束时所走过的里程。采用采用工况法按照一定的工况反复地循环行驶，是工况法按照一定的工况反复地循环行驶，是EVEV测测定续驶里程的基本方法。定续驶里程

34、的基本方法。 我国颁布的我国颁布的GB/T 183862001GB/T 183862001电动汽车能量消电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法耗率和续驶里程试验方法适用于适用于EVEV最大总质量最大总质量 3500kg 3500kg ，最高车速，最高车速 70km/h70km/h的的EVEV。2.5 纯电动车关键技术纯电动车关键技术5.整车轻量化技术n n（1）通过对整车实际使用工况和使用要求的分析，对电池的电压、容量、驱动电动机功率、转速和转矩、整车性能等车辆参数的整体优化，合理选择电池和电动机参数。2.5 纯电动车关键技术纯电动车关键技术n n（2 2）通过结构优化和集成化、模块化优化设计，

35、）通过结构优化和集成化、模块化优化设计，减轻动力总成、车载能源系统的重量。减轻动力总成、车载能源系统的重量。n n（3 3）积极采用轻质材料，如电池箱的结构框架、）积极采用轻质材料，如电池箱的结构框架、箱体封皮、轮毂等采用轻质合金材料。箱体封皮、轮毂等采用轻质合金材料。n n（4 4）利用）利用CADCAD技术对车身承载结构件（如前后桥、技术对车身承载结构件（如前后桥、新增的边梁、横梁等）进行有限元分析研究，用新增的边梁、横梁等）进行有限元分析研究，用计算和试验相结合的方式，实现结构最优化。计算和试验相结合的方式，实现结构最优化。2.6 纯电动汽车传动参数设计原则纯电动汽车传动参数设计原则四个

36、指标来评价：n n（1 1）起步加速性能）起步加速性能 车辆在设定时间内由静止加速到额定车速或走过预定的距离的能车辆在设定时间内由静止加速到额定车速或走过预定的距离的能力。力。n n（2 2）以额定车速稳定行驶的能力）以额定车速稳定行驶的能力 对电动汽车来说，蓄电池和电动机应该能提供车辆以额定车速稳对电动汽车来说，蓄电池和电动机应该能提供车辆以额定车速稳定行驶的全部功率需求，并且根据我国的道路状况至少能克服坡度为定行驶的全部功率需求，并且根据我国的道路状况至少能克服坡度为3%3%的路面阻力。的路面阻力。 2.6 纯电动汽车传动参数设计原则纯电动汽车传动参数设计原则n n（3）以最高车速稳定行驶

37、的能力在电动汽车上，电动机发出的功率应该能够维持车辆以最高车速行驶。n n（4）爬坡能力 电动汽车能以一定的速度行驶在一定坡度的路面上。另外，电动汽车的蓄电池所输出的电能和电量应该能够维持电动汽车在一定工况下行驶额定的里程。2.7 车辆行驶平衡方程车辆行驶平衡方程n n驱动系统的动力输出特性与车辆的动力性能直接相关。驱动系统的动力输出应该满足车辆的动力性要求。在设计电动汽车驱动系统时，为了使电动汽车达到要求的动力性能指标，首先必须建立电动汽车的力学模型，对电动汽车行驶过程中力与功率的平衡进行分析，以得到电动汽车的需求特性场。2.7.1 经典汽车设计理论推导车辆行经典汽车设计理论推导车辆行驶平衡

38、方程驶平衡方程主要部件选型主要部件选型n n设计纯电动汽车首先要进行选型设计，除了车型选设计纯电动汽车首先要进行选型设计，除了车型选择外，电机类型与其性能择外，电机类型与其性能n n参数、电池类型与其性能参数、控制方式的选择、参数、电池类型与其性能参数、控制方式的选择、电池数量的选择等都是首先要确定的。电池数量的选择等都是首先要确定的。n n1 1电机功率的选择电机功率的选择主要部件选型主要部件选型n n电机功率的选择将对电动汽车的动力性和经济性有电机功率的选择将对电动汽车的动力性和经济性有着重要的影响。对于纯电动汽车用电机，在选择电着重要的影响。对于纯电动汽车用电机，在选择电机的功率时还要考

39、虑以下几个因素机的功率时还要考虑以下几个因素: :n na a、最高车速。电机的功率必须能满足电动汽车最高、最高车速。电机的功率必须能满足电动汽车最高车速的功率要求，以保证汽车在良好路面和空载情车速的功率要求，以保证汽车在良好路面和空载情况下，能获得较高的行驶速度。况下，能获得较高的行驶速度。n nb b、加速性能。电机的功率越大，则电动汽车的后备、加速性能。电机的功率越大，则电动汽车的后备功率就越多，从而其加速性能越好。但过多的后备功率就越多，从而其加速性能越好。但过多的后备功率又会增加纯电动汽车不必要的能量消耗。功率又会增加纯电动汽车不必要的能量消耗。n nc c、由于汽车的行驶工况较为复

40、杂，需要电机具有一、由于汽车的行驶工况较为复杂，需要电机具有一定的过载能力，即能承受较大的过载电流，能发出定的过载能力，即能承受较大的过载电流，能发出高于额定转矩高于额定转矩2 2倍以上的转矩。倍以上的转矩。3-53-5倍倍主要部件选型主要部件选型n n2 电机、电池电压的选择n n在选择了电机和电池的类型后，就要确定电机的额定电压和电池的电压。在电机功率一定的情况下，电压越高，电流越低，线路功率损失就越小，电池以小电流放电时，可获得较大的容量。但电压过高，又影响电子元器件的性能和安全。主要部件选型主要部件选型n n3 3电池容量选择电池容量选择n n众所周知，目前影响电动汽车商品化和实用化进

41、众所周知，目前影响电动汽车商品化和实用化进程的关键因素是电动汽车的续驶里程和电池的使程的关键因素是电动汽车的续驶里程和电池的使用性能用性能( (包括电池的充电时间、安全性、价格和使包括电池的充电时间、安全性、价格和使用寿命等用寿命等) )。在选择电池的容量时，既要满足汽车。在选择电池的容量时，既要满足汽车的续驶里程的设计要求，又要考虑整车的空间结的续驶里程的设计要求，又要考虑整车的空间结构和底盘承载能力。因为选择电池容量过大，电构和底盘承载能力。因为选择电池容量过大，电池组所贮存的电能越多，续驶里程相应延长，但池组所贮存的电能越多，续驶里程相应延长，但电池组的重量增加，整车的整备质量增加，导致

42、电池组的重量增加，整车的整备质量增加，导致行驶阻力也增加，反过来又影响纯电动汽车的续行驶阻力也增加，反过来又影响纯电动汽车的续驶里程。驶里程。主要部件选型主要部件选型n n4 4传动系的传动比的选择传动系的传动比的选择n n汽车在行驶过程中，通过一定的传动比来满足不汽车在行驶过程中，通过一定的传动比来满足不同行驶工况的需要。传动比起到减速增矩的作用。同行驶工况的需要。传动比起到减速增矩的作用。尽管电机一般都具有较宽的调速范围，但在纯电尽管电机一般都具有较宽的调速范围，但在纯电动汽车的设计过程中要选择合理的传动比，一方动汽车的设计过程中要选择合理的传动比，一方面满足不同工况要求，另一方面使得电机

43、在不同面满足不同工况要求，另一方面使得电机在不同工况运转时，尽量处于高效率范围内，以获得较工况运转时，尽量处于高效率范围内，以获得较高的转化效率，减小功率损失。高的转化效率，减小功率损失。纯电动汽车特点纯电动汽车特点n n 1. 1.特点特点n n 纯电动汽车没有内燃机汽车产生的排气污染，电纯电动汽车没有内燃机汽车产生的排气污染，电动机的噪声比内燃机也小；电动汽车较内燃机汽动机的噪声比内燃机也小；电动汽车较内燃机汽车运转、传动部件少；电动汽车停车时不消耗电车运转、传动部件少；电动汽车停车时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减

44、速时能量的再利用。纯电动汽车具有实现制动减速时能量的再利用。纯电动汽车具有无污染、噪声低、结构简单、使用维修方便、能无污染、噪声低、结构简单、使用维修方便、能源效率高、多样化等优点。其缺点是动力电源使源效率高、多样化等优点。其缺点是动力电源使用成本高、续驶里程短。用成本高、续驶里程短。纯电动汽车发展方向纯电动汽车发展方向n n.发展方向n n 纯电动汽车发展的关键在于电池，攻关重点在于提高电池性能、降低成本。纯电动汽车的发展重点趋向小型乘用车，大型公交车，市政、邮政等特殊用途车辆。纯电动汽车大规模进入市场为时尚早。在车载电源得到解决后，电动汽车必然会迅速的发展。纯电动汽车发展方向纯电动汽车发展

45、方向n n我国基本掌握纯电动汽车整车动力系统匹配与集我国基本掌握纯电动汽车整车动力系统匹配与集成设计、整车控制技术，样车的动力性和能耗水成设计、整车控制技术，样车的动力性和能耗水平与国外相当，在小型纯电动汽车和大型公交车平与国外相当，在小型纯电动汽车和大型公交车方面实现了小规模生产和示范运行。但也存在一方面实现了小规模生产和示范运行。但也存在一些主要问题，如整车产品在续驶里程、可靠性和些主要问题，如整车产品在续驶里程、可靠性和工程化，电池的比能量、安全性、可靠性、使用工程化，电池的比能量、安全性、可靠性、使用寿命等方面在满足整车要求上，机械、电池所需寿命等方面在满足整车要求上，机械、电池所需部

46、分部件、材料要国产化；同时控制器基础硬件、部分部件、材料要国产化；同时控制器基础硬件、芯片、高速芯片、高速CANCAN网关和信号处理放大部件、电动网关和信号处理放大部件、电动附件还没有成熟的产品可用，成本高，也依赖进附件还没有成熟的产品可用，成本高，也依赖进口。口。纯电动汽车案例纯电动汽车案例比亚迪比亚迪E6纯电动汽车案例纯电动汽车案例n n吉利吉利熊猫熊猫纯电动汽车纯电动汽车EK-1纯电动汽车案例纯电动汽车案例n n6.宝马宝马Mini E纯电动汽车纯电动汽车纯电动汽车案例纯电动汽车案例n n 8.日产日产Leaf纯电动汽车纯电动汽车 纯电动汽车案例纯电动汽车案例n n奔驰奔驰smart fortwo纯电动汽车纯电动汽车纯电动汽车案例纯电动汽车案例n n奇瑞瑞麒纯电动汽车奇瑞瑞麒纯电动汽车