《汽车车身电控技术（第三版）》24电动汽车

电动汽车我国汽车现状从2009年开始，中国政府对纯电动汽车制定了密集的扶持政策，十年过去，纯电动汽车产销规模已接近百万。而在纯电市场，十年下来，国内的北汽、比亚迪逐渐成为中低端纯电动车市场的王者，特斯拉与蔚来成为高端市场的掌控者，另外还有广汽新能源、上汽乘用车以及小鹏、威马等造车新势力落地扎根，其他跨国车企也纷纷制定了激进的发展计划。如大众汽车，计划到2028年推出约70款全新电动车型，全球交付2200万辆纯电动汽车，其中一半以上来自中国。同样是押注中国市场，丰田的计划也显得有些保守：丰田的目标是到2025年，混合动力、插电式混合动力、纯电动车、燃料电池车的年销量将达到550万辆，其中纯电动车和燃料电池车超过100万辆，纯电动车超过10款；到2030年，纯电销量超过100万辆。纯电动汽车(BEV)混合动力电动汽车(HEV)○燃料电池电动汽车(FCEV)电动汽车电动汽车是全部或部分由电能驱动电机作为动力系统,符合道路交通、安全法规各项要求的汽车。纯电动汽车汽车除了电力驱动系统外，其他部分的功能及其组成基本与传统汽车类似（部分部件根据选择的驱动方式做了相应的改动），本书只介绍电力驱动系统。电力驱动系统是纯电动汽车的核心，它相当于传统汽车的发动机。电力驱动系统主要由电力驱动主模块、车载电源模块和辅助模块三部分组成。电力驱动系统各个模块的组成及联系。电力驱动模块的功用是将储存在蓄电池中的电能高效地转换为车轮的动能，并能够在汽车汽车减速时，将车轮的动能转换为电能充入蓄电池。它主要包括中央控制单元、驱动控制器、电动机、机械传动装置和车轮等。车载电源模块的功用是向电动机提供驱动电能、检测电源使用情况，以及控制充电机向蓄电池充电。它包括蓄电池电源、能量管理系统和充电控制器等。辅助模块主要包括辅助动力源、动力转向单元、驾驶室显示操控台和辅助装置等。工作原理电动汽车的工作过程是:根据驾驶者加在加速踏板和制动踏板上的信号,控制器发出相应的控制信号以控制功率转换器。功率转换器用来调节电动机和能量源间的能源流,能源回流是由于电动汽车制动能量的再生,该能量被能量源吸收。多数电动汽车的能量源(蓄电池、超级电容和飞轮等)都能够吸收制动再生能源。工作原理能量控制单元和电子控制器一起控制可再生制动能量,以实现系统能源流的最优化。辅助动力供给单元向所有的电动汽车辅助装置提供不同电压的电源。电机驱动装置是电动汽车驱动系统的核心。电机驱动装置将蓄电池提供的电能转化为机械能,从而完成电动汽车的调速、换向、制动等操作。燃料电池电动汽车1.燃料电池的基本原理燃料电池汽车即以燃料电池作为动力系统的汽车。燃料电池通过氧与氢结合成水的简单电化学反应而发电。图10—3为燃料电池基本原理示意图。燃料电池在工作时向阳极供给燃料(氢或其他燃料),向阴极供给氧化剂(空气或氧气)。氢在阳极分解成氢离子H+和电子e-。氢离子进入电解质中,而电子则沿外部电路移向正极,用电的负载就接在外部电路中。在阴极上,氧同电解质中的氢离子吸收抵达阴极上的电子形成水。2.结构混合动力电动汽车1.起步、低速行驶和倒车(纯电模式)只要电池有充足的能源,0~20km/h以内Prius一般只使用电动机作为驱动源(图10—6箭头A),而发动机不用启动,这样就避免了发动机在低转速时的低功率和恶劣排放。倒车时原理相同,只不过电动机的转向相反。2.常规行驶状态下(纯油模式)在常规行驶时,发动机是主动力源,由动力分配装置将动力分成两路,一路驱动发电机进行发电,电能再由电动机转化成驱动力传输到驱动轮上(图10—6箭头B),另一路则直接驱动车轮(图10—6箭头C),系统会自动对两条路径的动力进行最佳分配,以达到效率的最大化。3.急加速状态(油电混合模式)急加速过程通常需要更大驱动力,因此在此状态下发动机和电动机同时运转以获得最大的扭矩。Prius1.5L发动机始终以优化功效的工作模式运行(图10—6箭头B、C)。同时电池组也为电动机供电,电动机也作为驱动源增强输出功率(图10—6箭头A),最大输出功率可以超过100kW,最大输出扭矩可以超过500N·m。4.制动过程(动能转化电能模式)一般汽车在该过程中的动能只能是转化成制动钳(蹄)与制动盘(鼓)之间摩擦的热能而流失,而Prius在该状态下则是停止发动机喷油,由车轮的惯性力驱动电动机,这时电动机变成了发电机,车辆制动能量转换成了电能(图10—6箭头D)。5.停车状态停车状态时,发动机和电动机会同时停止工作,电池组电量保持在一个恒定水平。当系统发现电池处于亏电状态,发动机会继